基于NS2的无线传感器网络软件仿真实验
NS2网络仿真实验
NS2网络仿真实验实验目的：通过修改NS2的TCP协议代码，来简单的观察窗口阈值的不同算法对网络资源利用率的影响。
实验步骤：1. 实验环境搭建（1）系统环境：虚拟机：virtrulbox；操作系统：linux/ubuntu 10.04工作目录：/home/wangtao/workspace/（2）NS2安装与使用：下载NS2软件包到工作目录，地址/sourceforge/nsnam/ns-allinone-2.33.tar.gz解压（注：以下斜体字为命令行命令）tar -zxf ns-allinone-2.33.tar.gzcd ns-allinone-2.33./install（中间的两个bug已经修改，此处忽略）耐心等待安装完毕后将出现如下画面说明安装正常：接下来是系统环境配置，重新进入终端cd ~vim .bashrc（如果没有安装vim最好安装一下，sudo apt-get install vim）在打开的.bashrc的末尾加上以下内容：PATH="$PATH:/home/wangtao/worksapce/ns-allinone-2.33/bin:/home/wangtao/worksapce/ns-a llinone-2.33/tcl8.4.18/unix"exportLD_LIBRARY_PATH="$LD_LIBRARY_PAHT:/home/wangtao/worksapce/ns-allinone-2.33/otcl-1.13,/ home/wangtao/worksapce/ns-allinone-2.33/lib"exportTCL_LIBRARY="$TCL_LIBRARY:/home/wangtao/worksapce/ns-allinone-2.33/tcl8.4.18/library"保存并退出，重新进入终端安装xgraphsudo apt-get install xgraph运行一个简单的例子，以证明环境安装完成：ns /home/wangtao/workspace/ ns-allinone-2.33/tcl/ex/simple.tcl出现如下图说明成功：2.修改代码vim /home/wangtao/workspace/ns-allinone-2.33/tcp/（将窗口阈值一半变为的窗口阈值1/3——wt_）第一处：……if (cwnd_ < ssthresh_)slowstart = 1;if (precision_reduce_) {//halfwin = windowd() / 2; //wangtaohalfwin = windowd() / 3;第二处：……} else {int temp;//temp = (int)(window() / 2);//wangtaotemp = (int)(window() / 3);halfwin = (double) temp;……第三处：……switch (how) {case 0:/* timeouts *///ssthresh_ = int( window() / 2 );//wangtaossthresh_ = int( window() / 3 );if (ssthresh_ < 2)ssthresh_ = 2;cwnd_ = int(wnd_restart_);break;case 1:……第四处……case 4:/* Tahoe dup acks *///ssthresh_ = int( window() / 2 );//wangtaossthresh_ = int( window() / 3 );if (ssthresh_ < 2)ssthresh_ = 2;cwnd_ = 1;break;default:abort();……3.编写tcl代码，实现一个简单的3节点，2条链路的网络网络如下图，具体代码见附件中的源代码。
基于NS2的LEACH协议仿真与分析
0引 言
无线传感器网络由于体积小、成本低以及强大的信息 获取功能, 使它在军事应用, 抢险救灾, 医学健康[ 1] , 生态 环境, 智能家庭[2] 等领域具有良好的应用前景, 成为目前 无线通信网络的一个新的研究热点。而路由协议解决的 是数据传输问题, 路由协议的性能和整个网络的性能密切 相关, 因此, 研究无线传感器网络路由协议具有重大意义。
tcl, 添加协议运行的参数。
4) 修改 leach _test 文件, 添加 leach 协议运行所需的
环境参数。
2. 2. 3 LEA CH 路由协议场景文件的产生
图 3 节点分布图
场景文件可以使用 ns 2. 27/ mit / uAM PS/ sim s 目录下 的 100nodes. txt 文件. 或者在目录 ns 2. 27/ m it / uAM PS / sim s 下执行 ns genscen 命令, 执行完该命令后, 在该目录 下产生 new 100nodes. t xt 文件, 即得到 100 个随机分布的 节点。本次仿真用到文件的为 100nodes. txt。图 3 为 100
表 1 无线通信能量消耗模型的参数
发射电路损耗的能量: Eelec 自由空间中功率放大损耗: f s 多路径衰落中功率放大损耗: amp 传输距离阈值: d0
50 nJ/ bit 10 pJ/ ( bit/ m2 ) 0. 0013 pJ/ ( bit/ m4)
86. 2 m
图 1 L EA CH 类结 构形成的流程图
LEACH route protocol simulation and analysis based on NS2
H e M eihong Xu Chengqian Z hang Dongliang ( Inf orm at ion Engineerin g Coll ege, Y an shan U niversit y, Q in huangdao 066004)
第2章 NS2网络仿真实验
2.1.5 NS2的仿真过程
• 进行网络仿真前，首先分析仿真涉及哪个层次，NS2仿真 分两个层次：一个是基于OTcl编程的层次，利用NS2已 有的网络元素实现仿真，无需修改NS2本身，只需编写 OTcl脚本；另一个是基于C++和OTcl编程的层次，如果 NS2中没有所需的网络元素，则需要对NS2进行扩展，添 加所需网络元素，即添加新的C++和OTcl类，编写新的 OTcl脚本。
2.1.4 NS2的仿真元素（续）
• （3）通过对节点附加路由协议可以完成对网络的路由设 置。NS2包括静态、动态和会话三种单播路由策略。 • （4）可以设置链路的带宽、时延和丢弃模型。NS2支持 Drop-tail（FIFO）队列、RED缓冲管和CBO（包括优先 权和Round-robin调度）。各种公平队列如FQ，SFQ和 DRR等。 • （5）对于通信量的仿真，NS2提供了多种通信的应用方 法如：FTP（它产生较大的峰值数据传输)；Telnet（它能 依照相应的文件随机选取不同大小的传输数据）。此外， NS2提供了EXPOO，POO，CBR和Traffic Trace四种不 同类型的通信量产生器。
基于NS2的网络仿真研究与应用
第 21 卷第 12 期计算机仿真2004 年 12 月文章编号: 1006- 9348( 2004) 12- 0128- 04基于 NS2 的网络仿真研究与应用王晓燕, 郑明春( 山东师范大学计算机系, 山东 济南 250014) 摘要: 通信网络的日新月异, 各种网络方案和协议日趋复杂、 网络规模日趋庞大, 对网络研究人员而言, 掌握网络 仿真的重要 性是不言而喻的。
该文主要介绍了免费网络仿真软件 NS2 软件包构成、 工作原理及 NS 仿真环境的搭建, 并详细介绍了该软 件使用中的难点问题。
在此基础上以 NS2 为平台对基于一种新 的速率的 组播拥塞 控制算法 IRBMCC 性能 进行了大 量仿真 实验, 并以此为例介绍了仿真过程中代码层修改、 拓扑构建, 以及如何将感兴趣 的数据转换成 X、 坐标图像, 并 对最终结果 Y 进行了分析。
同时还介绍了一些必要的系统安装知识。
关键词: 模拟器; 仿真; 组播拥塞控制 中图分类号: TP393 文献标识码: AStudy and Application of Network Simulation Technology Based on NS2WANG Xiao- yan, ZHENG Ming- chun( Dept. of Computer Science , Shandong Normal University, Jinan Shandong 250014, China) ABSTRACT: The mastery of the network simulative tools is important for the increasing of complexity and scale of network. This paper mainly analyzes the architecture of NS simulator, describes the details of the build of the simulated environment and explains how user to develop his own objects under NS2 in combination with the new rate- based multicast congestion control algorithm IRBMCC. The paper also introduces some necessary knowledge of the related OS installation. KEYWORDS: Simulator; Simulation;Multicast congestion- control1引言在研究 和设计 网络协议 时通常 需要利 用仿真 软件对 其性能仿真中的应用。
基于NS2无线通信网络仿真研究
基于NS2无线通信网络仿真研究
王永胜;吴德伟
【期刊名称】《计算机系统应用》
【年(卷),期】2004(000)006
【摘要】网络仿真技术为通信网络设计和性能优化提供了-种科学的方法.首先简要介绍了网络仿真软件NS2(Network simulator-2)的特点,详细分析了NS2t于无线网络仿真实现原理,最后结合实例对运用NS2进行无线网络仿真步骤做了详细说明.【总页数】3页(P25-27)
【作者】王永胜;吴德伟
【作者单位】空军装备研究院装备总体论证研究所,100076;西安西北工业大学电子工程系,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
【相关文献】
1.基于免费软件NS2的网络仿真研究 [J], 石萍;吴暇
2.基于NS2的网络仿真技术研究 [J], 梁潘
3.基于NS2的网络仿真研究 [J], 张治国
4.基于NS2的网络仿真实验教学研究 [J], 张琪;谢慧;聂峰
5.基于NS2网络仿真防御DDoS攻击研究 [J], 王伟
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NS2仿真实验分析报告
NS2仿真实验分析报告一引言1 NS2简介NS2是一款开放源代码的网络模拟软件，最初由UC Berkeley开发。
它是一种向象的网络模拟器，它本质上是一个离散事件模拟器，其本身有一个模拟时钟，所有的模拟都由离散事件驱动。
其采用了分裂对象模型的开发机制，采用C++和OTcl两种语言进行开发。
它们之间采用Tclcl 进行自动连接和映射。
考虑效率和操作便利等因素，NS2将数据通道和控制通道的实现相分离。
为了减少分组和事件的处理时间，事件调度器和数据通道上的基本网络组件对象都使用C++编写，这些对象通过Tclcl映射对OTcl解释器可见。
目前NS2可以用于模拟各种不同的通信网络，它功能强大，模块丰富，已经实现的主要模块有：网络传输协议，如TCP和UDP；业务源流量产生器，如FTP、Telnet、CBR、We b和VBR；路由队列管理机制，如DropTail、RED和CBQ；路由算法；以及无线网络WLAN、移动IP和卫星通信网络等模块，也为进行局域网的模拟实现了多播协议以及一些MAC子层协议。
2 基本概念(1)RED：随机早期探测(Random Early Detect，RED)。
RED属于主动队列管（Active Queue Management, AQW），是目前常见的TCP上防止拥塞的手段。
它通过以一定概率丢失或标记报文来通知端系统网络的拥塞情况。
RED使用平均队列长度度量网络的拥塞程度，然后以线性方式将拥塞信息反馈给端系统。
RED使用最小阈值，最大阈值和最大概率等几个参数。
RED的基本思想是通过监控路由器输出端口队列的平均长度来探测拥塞，一旦发现拥塞逼近，就随机地选择连接来通知拥塞，使它们在队列溢出导致丢包之前减少拥塞窗口，降低发送数据速度，缓解网络拥塞。
RED配置在路由器监视网络流量以便避免拥塞，当拥塞即将发生时，它随机丢弃进来的分组，而不是等到队列缓冲区满是才开始丢弃所有进来的分组，这样可以最少化全局同步的发生。
基于NS2的无线自组织网络路由协议仿真
基于NS2的无线自组织网络路由协议仿真李峰;戚宇林【期刊名称】《电子质量》【年(卷),期】2012(000)009【摘要】在无线自组织网络中，由于节点移动，网络拓扑结构变化频繁，所以路由协议的选择一直都是关键问题。
该文采用NS2软件对两种主要的协议：动态源路由协议（DSR）和自组网按需距离矢量路由协议（AODV）进行了仿真。
并且通过端到端延时、路由开销和分组投递率三种参数在不同条件下的数据对两种协议进行了评估。
实验结果表明没有一种协议能够完全适用于自组网，对于特殊环境选择不同协议以满足需要。
%In ad hoc networks, due to the mobility of nodes and frequent changes of network topology,the choice of routing protocol has always been the key issue.In this paper,two main protocols：Dynamic Source Routing protocol（DSR） and ad hoc networks on-demand distance vector routing protocol（AODV） are sim- ulated by using NS2 software.And evaluated the two protocols through the three parameters：end-to-end delay,routing load and packet delivery ratio that under different conditions.The results show that there is no protocol can fully applicable to ad hoc network,we should select different protocol to meet the special en- vironment.【总页数】4页(P46-49)【作者】李峰;戚宇林【作者单位】华北电力大学电子与通信工程系,河北保定071003;华北电力大学电子与通信工程系,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TN92【相关文献】1.基于NS2的无线自组织网络路由协议的研究 [J], 王莉;孙运强;姚爱琴2.基于桥梁监控系统的无线传感器网络路由协议在NS2下的仿真 [J], 毕振颇;刘志勤3.基于NS2的无线Ad Hoc网络路由协议仿真 [J], 陈雪娜;汪华斌4.基于NS2的无线Ad Hoc网络路由协议仿真 [J], 陈雪娜;汪华斌5.基于NS2的无线Ad Hoc网络路由协议仿真 [J], 陈雪娜;汪华斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于NS2的固定和移动节点的无线传感网络的仿真
基于NS2的固定和移动节点的无线传感网络的仿真
王强;焦俊;孔文;高雅;袁晨晨
【期刊名称】《合肥学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2015(025)002
【摘要】随着农业物联网的快速发展,对于无线传感器网络(WSN)的要求越来越高,建立移动和固定节点相结合的WSN越来越重要.在100 m* 100 m的场景中,对Zigbee组成的移动和固定节点相结合的WSN进行组网仿真.在该场景中,建立9个节点,其中8个为固定节点1个为移动节点,通过NS2仿真软件,分析了丢包、延时等网络性能,为建立移动节点和固定节点相结合的WSN提供了理论支撑.
【总页数】5页(P24-28)
【作者】王强;焦俊;孔文;高雅;袁晨晨
【作者单位】安徽农业大学信息与计算机学院,合肥230036;安徽农业大学信息与计算机学院,合肥230036;安徽农业大学信息与计算机学院,合肥230036;安徽农业大学信息与计算机学院,合肥230036;安徽农业大学信息与计算机学院,合肥230036
【正文语种】中文
【中图分类】TN915
【相关文献】
1.基于虚力的移动节点的无线传感网络空洞修复算法 [J], 宋喜忠;张韧志
2.无线传感网络下的固定节点优化定位仿真 [J], 刘文进;王晓明;李新春
3.基于NS2的网络拥塞控制算法实验仿真与分析 [J], 张奎
4.基于距离估计的无线传感网络移动节点定位研究 [J], 王灵矫;梁雅媚;郭华
5.基于网络仿真器NS2的Ad hoc网络路由协议仿真 [J], 马崇霄;吴长奇
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目录 课程设计目的 课程设计内容 课程设计实验原理 WSN路由协议 WSN MAC层协议 修改的路由协议 课程设计小组分工 课程设计实验流程 课程设计实验结果分析 课程设计心得体会 课程设计总结 参考文献 源代码 一、课程设计目的 无线传感器网络是物联网的基本组成部分，是物联网用来感知和识别周围环境的信息生成和采集系统，传感器网络对信息处理来说如同人体的感觉突触一样重要。为了方便感知和部署并提高网络的可扩展性，传感器网络一般采用无线通信方式，从而形成了节点之间可自组织拓扑结构的无线传感器网络。本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的传感器网络概念，理解和巩固无线传感器网络基本理论、原理和方法，掌握无线传感器网络开发的基本技能。 二、课程设计内容
软件仿真实验。 要求使用相关软件仿真一个无线传感器网络，要求如下： 自行参考相关资料，成功安装 NS2（或 OPNET也可以）; 利用NS2自带的范例，构建一个100个节点的无线传感器网络，能够成功运行;最好能有界面显示； 利用利用NS2自带的范例或其它已有脚本，仿真上述无线传感器网络一种路由协议（例如一种多播路由协议）; 利用利用NS2自带的范例或其它已有脚本，仿真上述无线传感器网络采用一种MAC协议; 修改或自行编写一个简单路由协议或MAC协议，并进行仿真运行。 三、课程设计实验原理 a) WSN路由协议 传统计算机网络对路由协议要求如下：正确性，健壮性，稳定性，公平性，最优性。除此之外，无线传感器网络对路由协议更注重以下特殊要求：能源有效性，简单性，多路性。无线传感器网络是以数据为中心（Data Centric）进行路由的，不同于传统Ad hoc网络以地址为中心（Address Centric）进行路由的模式。由于传感器最基本任务就是感知、采集数据，无线传感器网络邻近节点间采集的数据必然具有相似性，存在冗余信息，需经数据融合（Data Fusion）处理再进行路由。有研究表明，在分布密度为ρ(x, y)的随机区域，传感器间冗余数据为：η=ζSeρ。直接传输这些未经处理、存在冗余的数据，将会造成网络带宽、节点能源的巨大浪费，导致节点迅速死亡，缩短整个网路的生命周期。 无线传感器网络中的大部分节点不像传统Ad hoc网络中的节点一样快速移动，因此没有必要花费很大的代价频繁地更新路由表信息。常规路由协议通常认为底层的通信信道是双向的，但是在采用无线通信的无线传感器网络环境中，由于发射功率或地理位置等因素的影响，可能存在单向信道。它给常规路由协议带来三个严重的影响：认知单向性、路由单向性和汇点不可达。 本次实验中涉及到路由协议原理如下： AODV AODV(Ad hoc on-demand distance vector routing)是一种源驱动路由协议。当一个节点需要给网络中的其他节点传送信息时，如果没有到达目标节点的路由，则必须先以多播的形
式发出RREQ(路由请求)报文。RREQ报文中记录着发起节点和目标节点的网络层地址，邻近节点收到RREQ，首先判断目标节点是否为自己。如果是，则向发起节点发送RREP(路由回应)；如果不是，则首先在路由表中查找是否有到达目标节点的路由，如果有，则向源节点单播RREP，否则继续转发RREQ进行查找。在网络资源充分的情况下，AODV协议可以通过定期广播hello报文来维护路由，一旦发现某一个链路断开，节点就发送ERROR报文通知那些因链路断开而不可达的节点删除相应的记录或者对已存在的路由进行修复。 b) WSN MAC层协议 MAC层位于OSI七层协议中数据链路层，数据链路层分为上层LLC（Logical Links Control，逻辑链路控制），和下层的MAC（媒体访问控制），MAC主要负责控制与连接物理层的物理介质。在发送数据的时候，MAC协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候，MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至LLC（逻辑链路控制）层。 不管是在有线局域网（LAN）中还是在无线局域网（WLAN）中，MAC协议都被广泛地应用。在传统局域网中，各种传输介质的物理层对应到相应的MAC层，目前普遍采用的是IEEE 802.3的MAC层标准，采用CSMA/CD访问控制方式；而在无线局域网中，MAC所对应的标准为IEEE 802.11，其工作方式采用DCF（分布控制）和PCF（中心控制）。
802.11 接入点能够通过使用传输规范(TSPECs)控制网络工作量。一个接入点能够要求每一个站点为每一个访问类发送一个传输规范请求。这个请求将具体说明这个站点为每一个访问类申请的数据量以及可以承受多长时间的延迟。如果一个接入点计算它从各个站点收到的请求超过了网络的容量，它将拒绝这些请求。如果一个申请遭到拒绝，提出申请的站点就不再发送那种访问类的数据，并且必须把这种访问类的数据结合到优先等级低的数据中。
同PCF一样，HCCA是一种轮询协议。当使用时，它总是能够获得访问媒体的权限，因为它等待的时间比任何EDCA用户最短的AIFS时间还要短。HCCA能够为每一个应用配置单独的服务质量设置。位于接入点中的混合协调器(HC)轮流查询单个的站点，并且根据已经配置的具体的服务质量设置批准访问媒体的权限。这里没有竞争，因此，高优先等级数据的延迟不会随着网络通信的增加而遭到损失。 c) 修改的路由协议 AODV协议的一个很大的缺陷是每个源结点只维护一条到一个特定目的结点的路由，如果这条路由失效，将会重新发起路由发现过程，从而增大网络的开销。在拓扑变化频繁的网络中，这个缺点显得尤为突出。如图所示例子，如果结点S需要和结点D进行通信，但结点S中没有到结点D的有效路由，结点S将会广播一个RREQ分组。结点1收到此砌也Q分组后，假设其没有到结点D的有效路由，结点1会继续广播此RREQ分组。假设结点2的路由表中有一条到达目的结点D的有效路由，结点4和结点5的路由表中没有到结点D的有效路由。最终结点S将会先后收到由结点2和结点D发送的包含S．1．2．3．D和S．1-4．5．6．D路由的RREP分组。结点S只会根据目的节的序列号和至目的结点的跳数保留其中的一条路由，另一条路由即使是有效路由也将被丢弃。在此例中，由于目的结点序列号较小，路由S．1-2．3一D将被丢弃。如在结点S通过路由S．14．5．6．D与结点D通信的过程中，结点1发现与结点4断开，结点S需要重新发起一个至结点D的路由发现过程，最后可能会再次收到包含路由S．1-2．3．D的RREP分组。 在每个源结点维护一条到指定目的结点的备份路由，并通过修改本地修复机制，使得当主路由失效时，会通过备份路由来发送数据包。只有当备用路由也失效时才重新发起路由发现过程，是我们改进路由协议的思想。
为了区分主路由与备份路由，需要对原有的路由表做一定的扩充，具体做法为在aodv—rtable．h中的aodvrtentry类声明中添加一个标志位rt_pfiority并在aodvrt entry的构造函数中将其初始化为0。当其为0时，表示主路由，当其为1时，表示备份路由。为了实现备份路由的添加及查找功能，在aodvrtable类中添加rt_addbackup(nsad&'tid)和rt_lookupbaekup(nsaddr_t,id)两个函数。
代码如下： Aodvlc_rt_entry* aodvle_rtable：：rt_addback(nsaddr_tid) { Aodvlc_rt_entry*rt； assert(rt_lookup(id)==o)； Rt=new aodvlc_rt_entry； assert(rt)； rt->rt_dst=id； rt->rt_priofity=1; LIST_INSERT_HEAD(&rthead,rt，rt link)； Retum rt； Aodvlc_rt_entry* aodvlc_rtable：：rt_lookupback(nsaddr__tid) { Aodvlc_rt_entry*rt=rthead.1h_first； for(；rt；rt=rt->rt_link．1e_next){ if((rt->rt_dst_id)&&(rt->rt_priority==1)) break； } Return rt； } 四、课程设计小组分工 组长：施国豪 无线传感器网络设计及TCL脚本编写：董嘉伟 路由、MAC层协议仿真：裘铖 路由协议改进：董嘉伟 报告编写：董嘉伟、裘铖 资料收集：施国豪 五、课程设计实验流程 a) 实验环境的搭建 我采用了VMWARE+CENTOS+NS2的搭建方式。曾经考虑在Windows下使用Cygwin+NS2的搭建方式，但由于Cygwin下模拟Linux编译NS2文件经常出现错误，所以换用虚拟机VMWARE安装CENTOS来测试。安装需要额外的包来完成支持，具体包如下：
G++、Gcc、libX11、xorg-x11、libXt、libXmu，以CentOS为例，需执行以下指令（使用Root用户）
$yum install libX11-devel* $yum install xorg-x11-proto-devel* $yum install libXt-devel* $yum install libXmu-devel*
在NS2的解压目录下执行./install,安装完成后执行简单的tcl测试脚本，运行成功，结果如下：