AODV过程的OPNET仿真实现与研究.doc

1、 综合设计报告HUNAN UNIVERSITY综合设计报告 AODV过程的OPNET仿真实现与研究 小组组长：王鑫 20040820123 通信工程一班 小组成员：王晶菁 20040820122 通信工程一班 邓为 20040820104 通信工程一班指导老师：彭曙光老师二 八 年 一 月AODV过程的OPNET仿真实现与研究王鑫、王晶菁、邓为(湖南大学计算机与通信学院,湖南 长沙 410082摘要：移动自组网是由一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个支持多跳的临时性的网络自治系统. Ad hoc 网络是一种由移动节点组成、拓扑结构动态变化的自组织网络，针对无线自组网路由协议在OPNET 1

2、0.5环境下如何实现问题,在介绍网络仿真软件OPNET 10.5和无线协议AODV原理的基础上,结合采用AODV协议的移动节点实例,详细给出在此仿真环境中对分组递交率、端到端的平均时延、路由协议开销在内等关键参数进行分析的详细过程。关键词：Adhoc网络 OPNET AODV路由协议 分组递交率 平均时延 路由协议开销AODV Simulation Actualization of AdHocWANG Xin WANG Jing-jing DENG wei(Computer and Communication College of Hunan University ,Hunan Changsh

3、a 410082, China)Abstract: Abstract: MANET (Mobile Ad Hoc Wireless Network), a kind of multi-hop wireless network, composed of mobile nodes that communicating with each other through wireless links. Ad hoc network is a self-organizing network , its topology is always changing. Ad hoc On demand Distan

4、ce Vector Routing (AODV ) is an improvement on DSDV . Using the OPNET network simulator, and analyzed the performance of AODV under different simulated scenes from aspects as: packet delivery ratio, end-to-end delay, routing cost. From the detailed simulation results and analysis, we can know how it

5、 works and the performance of AODV.Key words: Adhoc network OPNET AODV Packet rate submitted Average Delay Routing protocol overhead0.引 言近年来,网络技术尤其是无线网络技术得到了快速发展. 为此,研究人员开发了许多新的网络通信协议. 网络仿真技术是研究新的网络通信协议的有效工具. 可用于无线网络仿真的软件主要有ML3公司的OPNET和免费软件NS - 2等.1.网络仿真软件OPNET1.1 网络仿真背景以及OPNET简介近年来，由于网络日趋复杂、网络规模日趋庞

6、大，网络仿真技术应用于网络规划和设计的需求日渐强烈。网络仿真技术是一种通过建立网络设备、链路和协议模型, 并模拟网络流量的传输，从而获取网络设计或优化所需要的网络性能数据的仿真技术。从应用的角度上看，网络仿真技术有以下特点：（1）全新的模拟实验机理，使其具有在高度复杂的网络环境下得到高可信度结果的特点。网络仿真的预测功能是其他任何方法都无法比拟的；（2）使用范围广，既可以用于现有网络的优化和扩容，也可以用于新网络的设计，而且特别适用于大中型网络的设计和优化；（3）初期应用成本不高，而且建好的网络模型可以延续使用，后期投资还会不断下降。我国网络仿真虽然起步较晚，但是网络的迅猛发展必将强劲地拉动网

7、络仿真技术的研究和应用。未来数年将是网络仿真技术蓬勃发展的时期，今后网络仿真必将成为数据网络规划设计不可缺少的环节。如何有效逼真地对复杂的通信系统进行建模仿真是个富有挑战性的课题，网络仿真的种种困难随着OPNET网络仿真工具的诞生迎刃而解，而OPNET 是目前网络仿真工具中的很好的一个，但是由于操作复杂，使用者一般需要半年或以上时间的培训和自行研究才能熟练地掌握。OPNET 最早是在1986 年由麻省理工大学的两个博士创建的，并发现网络模拟非常有价值，因此于1987 年建立了商业化的OPNET。目前共有大概2700 个OPNET 用户，包括企业、网络运营商、仪器配备厂商，以及军事、教育、银行、

8、保险等领域。OPNET 近几年赢得的大量奖项是对其在网络仿真中所采用的精确模拟方式及其呈现结果的充分肯定。在设备制造领域，企业界如Cisco，运营商如AT&T，采用OPNET 做各种各样的模拟和调试。在国防领域，主要被美国广泛采用，其他国家大多低调处理。在OPNET 各种产品中，Modeler几乎包含其他产品的功能，针对不同的领域，它表现出不同的用途：（1）对于企业网的模拟，Modeler 调用已经建好的标准模型组网。在某些业务达不到服务质量要求的情下，如网上交易、数据库等业务响应时间慢于正常情况，Modeler 捕捉重要的流量进行分析，从业务、网络、服务器三方面找出瓶颈；（2）对于比企业网更

9、复杂的运营商（ISP）网的模拟，Modeler 焦点放在整个业务层、流量的模拟，使运营商有效查出业务配置中产生的错误，例如有哪个服务器配置不好，让黑客容易进攻，有哪些业务的参数配置不合适等情形；（3）针对研发的需求，Modeler 提供了一个开放的环境，使用户能够建立新的协议和配备，并且能够将细节定义并模拟出来1.2 OPNET的结构和原理OPNET软件包主要由三个模块组成： ItDecisionGuru 适合最终用户，它只有仿真、分析功能。 Modeler 在ItDecisionGuru基础上增加了建库功能。 Modeler/radio 在Modeler上又增加了对移动通信和卫星通信的支持。

10、 ITDecisionGuru、Modeler、Modeler/Radio，这三个模块并非相互独立，而是层层嵌套的，采用同一用户界面。 OPN ET 有以下几个特点: (1) OPN ET 采用阶层性的模拟方式, 分三层机制建模. 最底层为进程模型, 描述了构成节点模型的进程, 利用有限状态机来设计; 其次为节点模型, 描述了构成网络拓扑的节点, 因而每一类节点有相应的节点模型; 最上层为网络模型, 构成了网络拓扑结构. (2) 基于事件出发的有限状态机建模, 采用离散事件驱动的模拟机理. (3) 基于包的通信, 通过包的字段来体现通信协议 (4) 丰富的统计量收集和分析功能.2. ADHOC

11、网络。移动自组网(移动Ad Hoc 网络Mobile AdHoc Networks) 是指一种带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的临时性的自组织网络，也称自组网。不依赖任何已有的网络基础设施或集中的管理控制中心。网络中节点动态变化且任意分布,节点间通过无线方式互联,节点既是通信的主体又充当路由器的角色。移动自组网的研究源于早期美国的军事通信,用来满足战场,救灾等不可能存在固定通信基础设施环境下进行通信的需要。由于Ad Hoc 网络的多跳特性,传统的基于In2ternet 的路由协议无法适应拓扑结构快速变化的需要。此外,路由协议还应考虑Ad Hoc 网络的低带宽和高误码特性以及低能耗要求等

12、特点,所以需要设计适用于Ad Hoc 网络的路由协议。目前的AdHoc 网络路由协议可以分为反应式路由协议和先应式路由协议两类。其中, Ad Hoc 按需距离向量协议(AODV) 和动态源路由协议(DSR) 是两种被广泛研究的反应式路由协议。在这种环境中，由于节点的无线通信覆盖范围的有限性，两个无法直接通信的移动节点可以借助其他节点分组转发进行数据通信。与其他移动通信网络相比，它不需要任何基础设施，具有网络自组性、动态变化的网络拓扑结构等特点。与单跳的无线网络不同，Ad hoe网络节点之间是通过多跳数据转发机制进行数据交换，需要路由协议进行分组转发决策。无线信道变化的不规则性，节点的移动、加入

13、、退出等都会引起网络拓扑结构的动态变化。路由协议的作用就是在这种环境中，监控网络拓扑结构变化，交换路由信息，定位目的节点位置，产生、维护和选择路由，并根据选择的路由转发数据，提供网络的连通性。它是移动节点互相通信的基础，因此成为当前Ad hoc网络体系结构中的研究热点。Ad hoc网络的特性为路由协议的设计提供了新的问题和挑战，主要有以下几点。(1)动态变化的网络拓扑结构。动态变化的拓扑结构是Ad hoc网络最显著特点。在自组网中直接运行常规路由协议，当拓扑结构变化后，常规路由协议需要花费很长的时间和较大的代价才能到达收敛状态。(2)有限的电源能量。移动终端在带来移动性、灵巧、轻便等好处的同时

14、，其固有的特性，例如采用电池一类可耗尽能源提供电源，因此需要考虑如何节省能源等。(3)无中心移动终端的局限性。内存小，CPU性能较低等，要求路由算法简单有效，实现的程序代码短小精悍等。(4)有限的无线传输带宽。由于无线信道本身的物理特征，它所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多。此外，考虑到竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰、信道间干扰等多种因素，节点可得到的实际带宽是远远小于理论上的最大带宽值。.现有的Ad Hoc 路由协议可以分为两种,一种是预先路由协议,另一种是按需路由协议。2. 1 预先路由协议预先路由协议也被称为表驱动路由协议,在此路由协议中,节点通过周期性的广播路由信息

15、分组来交换路由信息,维持更新路由。同时,每个节点中维持有一张路由表以存储网络中达到其它所有节点的路由信息。当节点需要发送数据分组的时候,可以根据路由信息立刻找到合适的路由,分组延迟小。但为了使路由更新能紧随网络拓扑的变化,则需要花费较大的开销,在某些情况下,路由协议会始终处于不收敛的状态。DSDV (Destination - Sequenced Distance Vector ,目的序列距离向量协议)是表驱动路由协议的一种,该协议通过给每个路由分组设定序列号避免了路由环路的产生,采用时间驱动和事件驱动技术控制路由表的传送。每个节点周期性地将本地路由表传送给邻近地节点,当路由表变换的时候,也会将路由信息传送给邻近节点;邻近节点收到包含修改的路由表信息后,过比较路由序列号的方法对路由表进行更新以保持最佳的路由。2. 2 按需路由协议按需路由协议又称反应式路由协议,运行该协议的节点不需要维持及时准确的路由信息,在需要发数据时才查找路由。每个节点中都存在路由发现过程和路由维护过程,前者负责寻找相应的路由,后者负责维护一个已建立的路由,直至目的节点不可达或不再需要