ns2仿真机制及代码分析

第 29 卷 第 18 期 Vol. 29 No. 18
计算机工程与设计
Computer Engineering and Design
2008 年 9 月 Sept. 2008
移动 Ad hoc 网络的 NS2 仿真机制及代码分析
石 硕， 顾学迈， 张文彬， 沙学军 (哈尔滨工业大学 通信技术研究所，黑龙江 哈尔滨 150001)
} class_reno; 从代码和图 2 可以看到，在 RenoTcpClass 的构造函数中， 将 OTCL 类名 Agent/TCP/Reno 做为参数传递给基类 TclClass 构造函数，确定 Agent/TCP/Reno 与 RenoTcpClass 的关联关系。 调用 create() 函数创建 RenoTcpAgent 对象，这样当 Agent/TCP/
Abstract：The working mechanism, main codes of simulation components libraries and the joint use of OTCL and C++ languages under split-object model of NS simulation for mobile ad hoc networks is analyzed, based on this, the interface of the multi-layers of the components library can be established. The key techniques of network layer, link layer and the physical one are emphasized, meanwhile, the implement of AODV codes and the MAC timer one is provided. The network simulation and protocol codes extension become easily by the help of such work. Key words：NS simulation; components libraries; split-object model; codes extension
NS 基于分裂对象模型，分裂对象模型包括 OTCL 和 C++ 类的映像创建机制、变量绑定以及 Command 函数 。 [10] 1.1.1 映 像 创 建 机 制
在分裂对象模型中，大多数 OTCL 类从 SplitObject 类继 承，C++类从 TclObject 继承。现以 RenoTcpAgent 类为例来介 绍 NS 的分裂对象模型及其映像创建机制。如图 1 所示，C++ 类 RenoTcpAgent 与 OTCL 类 Agent/TCP/Reno 互 为 映 像 ， TcpAgent 和 Agent/TCP 也互为映像，OTCL 类 Agent 和 C++类 Agent 也是互为映像。这种映像确立机制是通过 TclObject 和 TclClass 两个类来完成的。其中 Tclobject 负责解释类的声明 和实现，而 TclClass 负责登记解释类和编译类的映像关系。
NS 网络仿真需要在不同的仿真参数下进行仿真，并需要 在 解 释 代 码 中 访 问 解 释 成 员 变 量 以 便 进 行 参 数 配 置 。然 而 如 果直接在构件库 C++代码中修改仿真参数，需要重新编译目 标代码。为此 NS 提供了一种变量绑定机制可以直接在 OTCL 脚 本 中 修 改 编 译 对 象 成 员 变 量 值 。变 量 的 绑 定 工 作 是 通 过 在 编译类的构造函数中利用 bind 命令进行变量的绑定。如下是 无线物理层的变量绑定代码：
收稿日期：2007-09-22 E-mail：ansenmzd@ 基金项目：国家自然科学基金项目 (60432040)。 作者简介：石硕 (1979－)，男，博士研究生，研究方向为移动无线自组网关键技术； 顾学迈 (1957－)，男，博士生导师，研究方向为卫星通 信、移动无线自组网； 张文彬 (1973－)，男，讲师，研究方向为移动无线自组网； 沙学军 (1966－)，男，博士生导师，研究方向为移动通信、 移动无线自组网。
图 1 RenoTcpAgent 继承及映像
当在仿真 脚本中创 建一个 Agent/TCP/Reno 解 释类对 象 时 ，其 映 像 对 象 产 生 过 程 如 下 ：
(1) 首先调用 Agent/TCP/Reno 的初始化实例过程 init{}以 便完成对象的初始化并调用父类 init {} 过程。实际上 Agent/ TCP/Reno 没有定义自己的 init{}过程，调用的是其父类 Agent/ TCP 的 init{} 过程，并按照图 1 中的 OTCL 类结构继承关系陆 续调用父类 init{}过程。
static class RenoTcpClass: public TclClass { public: RenoTcpClass():TclClass("Agent/TCP/Reno") {}
TclObject* create(int, const char*const*) { return (new RenoTcpAgent()); }
－ 4639 －
Otcl 类结构 SplitObject
Agent
C++类结构 TclObject Handler
NsObject
Agent
Agent/TCP Agent/TCP/Reno
TcpAgent RenoTcpAgent
Agent/TCP/Reno Otcl 对象
RenoTcpAgent C++ 对象
TclClass
关联
调用
Agent/TCP/Reno
RenoTcpClass
Create () ->RenoTcpAgent
图 2 映像关系的登记
Reno 解释类对象产生过程运行到基类 SplitObject 的 init {} 时 候，就运行与 Agent/TCP/Reno 关联的 RenoTcpClass 类的 cteate () 函数，并创建 C++编译对象 RenoTcpAgent，从而登记了解释 对象 Agent/TCP/Reno 与编译对象 RenoTcpAgent 的映像关系。 所有的影像关系都是通过 TclClass 这种登记功能完成的。 1.1.3 变 量 绑 定
Working mechanism and code analysis of NS2 simulation for mobile Ad hoc networks
SHI Shuo, GU Xue-mai, ZHANG Wen-bin, SHA Xue-jun (Communication Research Center, Harbin Institute of T2) 当最终执行到基类 SplitObject 的 init{}过程中时，createshadow () 过程被调用并按照 TclClass 类登记的映像关系调用 Agent/TCP/Reno 关联的 RenoTcpClass 类的 create()函数创建编 译对象 RenoTcpAgent。
(3) 当 C++编译对象 RenoTcpAgent 创建时，NS 调用该 C++ 对象的构造函数，并按照图 1 中的 C++类继承关系陆续调用 父 类 构 造 函 数 ，在 构 造 函 数 中 初 始 化 对 象 和 变 量 的 绑 定 。
WirelessPhy::WirelessPhy(): Phy(), ... {…
bind("CPThresh_", &CPThresh_); bind("CSThresh_", &CSThresh_); ... } 当映像对象创建过程运行到基类 SplitObject 时调用 createshadow()函数生成编译对象，然后按照 C++类继承关系依次调 用 父 类 构 造 函 数 ，并 在 子 类 和 父 类 构 造 函 数 中 完 成 所 有 变 量 的绑定。 1.1.4 Command()与 C++函 数 的 直 接和 间 接 调 用 OTCL 一般用于仿真配置和 OTCL 类和函数的的实现，但 是构件库的具体实现要用 C++语言编写。在 NS 仿真中，经常 需要解释类调用 C++映像对象的函数，如 OTCL 类 Agent/SRM/ Adaptive 对象调用其映像对象 SRMAgent 的函数 get_state() 计 算距离，OTCL 调用代码如下： $srmObject distance? (agentAddress) 其调用原理是 NS 按照其继承关系在解释类及其父类中 查找是否有如下名为 distance 的过程： Agent/SRM/Adaptive instproc distance? Addr { ... set distanceCache_($addr) [$self cmd distance? $addr] ... } 如果有，则由基类过程 cmd{} 调用 C++的 Command 函数 处理代码，反之则交由基类 SplitObject 的 unknown{}过程处理， unknown{} 也是通过调用 OTCL 的过程 cmd{}，并在 cmd{} 过 程中利用命令：
(4) 当编译对象创建完毕，create-shadow()会将创建的对象 加入到 NS 解释器的哈希表中以便快速访问。Tcl 类全局函数 lookup() 可 以 快 速 查 找 各 对 象 指 针 。 1.1.2 TclClass 与 映 像 关 系 的登 记