基于omnet的ad hoc网络仿真大学论文

摘要本文主要工作是介绍OMNeT++仿真平台，并基于OMNeT++搭建Ad hoc网络环境来进行仿真试验。

首先是详细介绍OMNeT++仿真器的构成原理，尤其是对其NED语言和编程语法等做深入讲解，同时也对OMNeT++的移动框架（MF，Mobility Framework）组成原理进行了系统的讲解，因为它为我们提供了仿真无线移动网络所需各种基本模块，把我们从设计底层的模块结构和拓扑结构中解放出来，让我们能够把精力放在具体协议的实现上，加快了搭建仿真网络的过程，最后是进行Ad hoc 网络仿真环境的搭建，并在该环境中对在计算机网络中常用来检测网络连通性的Ping 命令进行了仿真试验，并对抽取所需的数据进行分析。

关键字网络仿真OMNeT++ Ad hoc网络AbstractThe main work of this thesis introduces the OMNeT++, and organize a Ad hoc network for the simulation test based on OMNeT++. Firstly, it introduces the structure of OMNeT++ in detail, especially its NED language and the syntax of program, as well as OMNeT++’s Mobile Framework (MF, Mobility Framework) principle, because it provides with basic modules for wireless and mobile network simulation, and free from the designing of the bottom of the module’s structure and topological, so that , it can put more efforts on the achievement of the realization of the protocol, speed up the simulation process. At last, it organizes an Ad hoc network, and simulate the Ping instruction, which is always used in the computer network to detect the network’s connectivity, at the same time, it collects the required data for analysis.Key words Network Simulation OMNeT + + Ad hoc Network目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景与意义 (1)1.2 本文的主要工作 (2)1.3 本文的组织结构 (3)第2章OMNeT++基础 (4)2.1 OMNeT++简介 (4)2.2 OMNET++框架 (6)2.2.1 OMNeT++组成 (6)2.2.2 OMNeT++框架 (7)2.3 OMNeT++语法 (8)2.3.1 NED语言 (8)2.3.2 简单模块算法实现和消息传递 (11)2.4 MF移动框架 (14)2.4.1 主机模型 (14)2.4.2 信道控制模块 (16)2.4.3 基本概念 (18)第3章Ad hoc网络基础 (22)3.1 Ad Hoc网络的概念 (22)3.2 Ad hoc网络特点 (23)3.3 Ad hoc网络协议栈 (25)3.4 Ad hoc网络的应用领域 (26)第4章Ad hoc网络仿真的实现 (29)4.1 仿真试验 (29)4.1.1 NIC模块 (30)4.1.2 移动模块 (32)4.1.3 网络层模块 (32)4.1.4 信道控制模块 (35)4.1.5 应用层模块 (36)4.2 仿真结果分析 (37)4.2.1 丢包分析 (37)4.2.2 往返时延分析 (38)4.2.3 数据分析 (38)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录1 外文文献译文 (43)附录2 外文文献原文 (48)第1章绪论1.1 课题背景与意义由于研究方向的不同，许多领域，并不太适合采用实地试验的方式，或者是为了节省时间、资金等目的，最好采用仿真的方式。

比方说电路仿真、生物仿真，还有接下来我们要谈到的网络仿真。

网络仿真也被称为网络模拟，因为对各种网络仿真过程来说，其中也有“模拟”的含义，即网络仿真不但可以取代真实的应用环境得出可靠的运行结果和数据，也可以模仿一个系统过程中的某些行为和特征。

顾名思义，网络模拟，就是用计算机程序对通信网络进行模型化，通过程序的运行模仿通信网络的运行过程。

那么，为什么要进行通信网络的仿真呢?在网络迅速膨胀的今天，网络研究人员一方面要不断思考新的网络协议和算法，为网络发展做前瞻性的基础研究;另一方面也要研究如何利用和整合现有的资源，使网络达到最高效能。

无论是哪一方面都需要对新的网络方案进行验证和分析。

进行网络技术的研究一般有以下3种手段：（1）分析方法，就是对所研究的对象和所依存的网络系统进行初步分析，根据一定的限定条件和合理假设，对研究对象和系统进行描述，抽象出研究对象的数学分析模型，利用数学分析模型对问题进行求解。

（2）实验方法，就是设计出研究所需要的合理硬件和软件配置环境，建立测试床和实验室，在现实的网络上实现对网络协议、网络行为和网络性能的研究。

（3）仿真方法，应用网络仿真软件建立所研究的网络系统的模拟模型，在计算机上运行这个模型，并分析运行的输出结果。

然而，前两种方法都存在很大的局限性。

分析方法的有效性和精确性受假设限制很大。

当一个系统很复杂时，就无法用一些限制性假设来对系统进行详细描述。

实验方法的局限性在于成本很高，重新配置或共享资源很难，运用起来不灵活。

而仿真方法在很大程度上可以弥补前两种方法的不足。

仿真方法可以根据需要设计所需的网络模型，用相对较少的时间和费用了解网络在不同条件下的各种特性，获取网络研究的丰富有效的数据。

网络仿真无疑提供了一个方便、高效的验证和分析方法，因此网络仿真技术在现代通信网络设计和研究中的作用正变得越来越大[1]。

无线移动网络的迅速发展，特别是Ad hoc网络已成为当今无线移动网络领域研究的热点，使得我们对Ad hoc网络的性能研究变得越来越重要。

对于欲建的网络应用系统，网络设计者需要验证其设计方案的可行性，以有效投资建立最优网络环境；对于新提出的网络协议我们需要验证其性能；网络规模越大，网络性能的计算机仿真和性能分析工作越显重要。

目前国外网络仿真技术已经相当成熟，已经有几种极为优秀的网络仿真软件。

而国内由于起步较晚，并没有自主研发的仿真软件，或者是虽然有自主研发的软件，但是只能够应用于极为狭隘的特定项目，不能够对其他的研究者提供广泛的支持。

因此，学习和使用国外现有的一些网络仿真软件，对于现阶段国内的研究者来说，是有极大帮助的[2]。

仿真软件按照发行渠道来划分，有两大类：商业软件和非商业软件。

前者的代表有OPNET、COMNETIII，后者则有NS-2、PARSEC、OMNET++等。

因为商业化的网络仿真软件，其价格是非常昂贵的，而OMNeT++做为一个具备强大功能的免费仿真软件，是值的作为个人研究之用的研究者利用的。

1.2 本文的主要工作本文所做的主要工作是介绍OMNeT++这个优秀的网络仿真平台，并基于OMNeT++搭建Ad hoc网络环境来进行仿真试验。

首先详细介绍如何使用OMNeT++，尤其是对其NED语言和编程语法等做深入讲解，同时也对OMNeT++的移动框架（MF，Mobility Framework）进行介绍，最后是进行Ad hoc 网络仿真环境的搭建，并在该环境中对在计算机网络中常用来检测网络连通性的的Ping 命令进行了仿真试验，并将对相关的数据进行统计分析。

1.3 本文的组织结构本论文的主要目的是介绍OMNeT++及其移动框架，并搭建Ad hoc网络环境进行仿真试验，全文的结构如下：第1章简单地介绍了课题的背景与意义、本文的主要工作，并综述了本文的组织结构。

第2章从OMNeT++的应用领域和特点出发，阐述了OMNeT++框架，并对OMNeT++的组成和语法进行了详细的介绍，同时对应用于无线移动网络的移动框架的组成原理进行了讲解。

第3章简要介绍了Ad hoc网络的概念、特点、协议栈及应用领域。

第4章从Ad hoc网络各层的技术标准入手，参照OSI模型，利用OMNeT++搭建Ad hoc网络仿真环境，并对计算机网络的Ping命令进行了仿真试验。

最后结束语部分对所做的工作加以总结，指出所做工作中的不足。

第2章 OMNeT++基础2.1 OMNeT++简介网络仿真(Network Simulation)是使用计算机技术构造网络拓扑、实现网络协议的模拟网络行为。

它是一种介于试验和计算的技术，通过建立实际系统的数学模型，并按照相同的运行机理模拟物理系统的动态行为。

它能获取特定的网络特性参数，进而可对网络性能进行研究和分析，达到改善网络运行状况的目的。

它包括网络拓扑仿真、协议仿真和通信量仿真，模拟网络流量在实际网络中传输、交换等的过程。

目前，知名的网络仿真软件主要有OPNET，NS2，GIoMoSim，OMNET++。

OMNET++(Objective Modular Network Testbed in C++)是由AndrasVarga 等1992年开始开发的一种强大的免费网络仿真软件，它是一个跨平台，源码开放的模拟环境，主要用于网络通讯、协议、多重处理机以及分布式处理系统的模拟和评估复杂软件系统性能。

OMNET++是基于离散事件的，所谓的离散事件系统是指Event(事件)只是在离散的时间点上发生，产生Event(事件)本身是不需要时间，两个接连的Event(事件)之间没有状态的改变。

计算机网络的工作机制正是一个这样离散系统，因此可以用离散事件的仿真工具进行模拟。

OMNeT++是一个面向对象的离散事件模拟器，它的全称是Objective Modular Network Tested in C++。

它是一种基于模块的，内核源代码完全开放的仿真软件，可以运行于Linux、Windows及DOS等多种操平台之下。

OMNET++可以应用于以下领域：（1）模拟通信网业务流（2）通信协议的仿真（3）排队网络（4）模拟多处理器和其它分布式系统（5）任何离散事件系统它能够建立目前几乎所有网络对象的基本模型之间的互连，并且使复杂的网络通信和拓扑结构得到高度切合实际的模拟和仿真。