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1、基于NS3的无线自组网仿真实现的策略分析近年来，随着计算机和网络通信技术的迅速发展，研究人员不断开发新的网络协议、算法和应用，以适应日益增长的网络通信需要。因此，网络仿真日益成为分析、研究、设计和改善网络性能的强大工具，它通过在计算机上建立一个虚拟的网络平台，来实现真实的网络环境的仿真。网络技术研究人员在仿真环境中不仅能对网络通信、网络设备、协议以及网络应用进行设计研究，还能对网络的性能进行分析和评估。目的是在网络项目实施的过程前期和实施过程中提供指导。相对于其它的网络模拟软件而言，NS3是比较年轻的网络工具。NS3避免了一些其它网络模拟软件的缺点，尽量吸收其他模拟软件的优点。NS3是应用现代
2、软件工程技术和网络仿真技术而设计开发的新一代网络模拟工具。本文介绍了在Fedora20环境下，安装NS3.20模拟软件的具体方法，并在此基础上开发了一套无线自组网的仿真程序，对从事这方面的科研人员及教学人员具有一定的指导作用。1 Fedora20及NS3.20环境的安装1.1 Fedora20的下载与环境安装首先在WINDOWS下安装虚拟机VMware8.0版本，然后到网站http：/fedoraproject.org/get-fedora下面免费下载镜像Fedora-20-i386-DVD.iso，在虚拟机VMware8.0中安装此镜像，将fedora系统安装好。NS3内核是是使用C+语言开
3、发的，并提供Python接口，因此，安装NS3之前需要安装许多安装包，安装软件包一定要将自己的系统与外网连接，有些依赖软件包系统直接从外网下载并安装。使用下列命令安装软件包：yum install gcc gcc-c+ python python-develyum install mercurialyum install bzryum install gsl gsl-develyum install gtk2 gtk2-develyum install gdb valgrindyum install doxygen graphviz ImageMagickyum install python-
4、sphinx dia texlive texlive-latexyum install flex bisonyum install tcpdumpyum install sqlite sqlite-develyum install libxml2 libxml2-develyum install uncrustifyyum install openmpi openmpi-develyum install boost-develyum install graphviz graphviz-devel python-setuptools-devel python-kiwi pygoocanvasea
5、sy_install pygraphvizyum install cmake glibc-devel.i686 glibc-devel.x86_64在运行命令yum install graphviz graphviz-devel python-setuptools-devel python-kiwi pygoocanvas 时，系统提示有错误信息，与某些软件发生冲突；这时候，要先用下列命令删除冲突的软件：rpm e vim-minimalrpm -e sudo然后，再安装上述命令后，再完成后续命令的安装。1.2 NS3.20网络模拟器的安装在网站http：/www.nsnam.org上免费下载
6、软件包ns-allinone-3.20.tar.bz2，然后拷贝到虚拟机Fedora20的系统/root目录下，然后用命令：tar jxvf ns-allinone-3.20.tar.bz2进行解压缩。解压缩完成后，用以下命令进入相关目录：cd /root/ns-allinone-3.20/ns-3.20/然后执行：. /waf configure enable-examples enable-tests最后执行命令：./waf执行完后，如果出现如图1的画面，即编译安装成功。2 无线自组网IP地址的分配和拓扑结构设计2.1 无线自组网的IP地址分配我们将16个无线自组网都当成一个独立的节点，既
7、可以充当路由器，又可以充当终端节点。它们的IP地址都位于同一个网络10.1.1.0中，如图1所示。2.2 无线自组网拓扑结构图无线自组网节点作为一个独立的无线节点，可以再空间中自由移动，同时，在一范围内可进行互相通信。其拓扑结构如图2所示。无线自组网络可以互相之间通信，每个节点既充当路由器，又充当终端。我们假定节点n0与节点n15通信，来模拟数据在无线自组网中的通信过程。3 用NS3仿真无线自组网3.1 用NS3创建16个独立的无线节点我们首先创建16个无线节点，并配置无线节点通信所需要的参数。最主要的代码如下：NodeContainer wifiAdhocNodes；wifiAdhocNod
8、es.Create （16）； /创建16无线自组网节点WifiHelper wifi = WifiHelper：Default （）；NqosWifiMacHelper wifiMac = NqosWifiMacHelper：Default （）； /配置Mac与PhywifiMac.SetType （ns3：AdhocWifiMac）；YansWifiPhyHelper wifiPhy = YansWifiPhyHelper：Default （）；YansWifiChannelHelper wifiChannel = YansWifiChannelHelper：Default （）； /创
9、建无线节点互连通道wifiPhy.SetChannel （wifiChannel.Create （）；NetDeviceContainer wifiAdhocDevices = wifi.Install （wifiPhy， wifiMac， wifiAdhocNodes）； /创建节点的无线设备（无线网卡）InternetStackHelper stack； /安装协议栈stack.Install （wifiAdhocNodes）；Ipv4AddressHelper address； /设置无线节点的IP地址address.SetBase （10.1.1.0， 255.255.255.0）；I
10、pv4InterfaceContainer AdhocInterfaces；AdhocInterfaces = address.Assign （wifiAdhocDevices）；3.2 应用层模拟1） 服务端节点设置16个节点创建并配置完后，我们在最后一个节点n15放置echo服务端程序，其主要代码为：UdpEchoServerHelper echoServer （9）； /设置服务器端口号9ApplicationContainer serverApps = echoServer.Install （wifiAdhocNodes.Get （15）； /服务端程序安装在节点n15。serverA
11、pps.Start （Seconds （1.0）； /服务端程序在1秒生效serverApps.Stop （Seconds （10.0）； /服务端程序在10秒停止。2） 客户端节点设置我们将回显客户端放在节点n0上，其主要代码为：UdpEchoClientHelper echoClient （AdhocInterfaces.GetAddress （15）， 9）；/让客户端与服务端及其端口关联echoClient.SetAttribute （MaxPackets， UintegerValue （100）； /设置通信时参数echoClient.SetAttribute （Interval，
12、TimeValue （Seconds （1.0）；echoClient.SetAttribute （PacketSize， UintegerValue （1024）；ApplicationContainer clientApps =echoClient.Install （wifiAdhocNodes.Get （0）； /客户端程序安装在节点n0clientApps.Start （Seconds （2.0）；/客户端在 2秒中生效clientApps.Stop （Seconds （10.0）； /客户端在10秒钟停止4 用NS3仿真无线自组网运行效果4.1 节点之间数据流向显示在 Fedora2
13、0操作系统中，运行：./waf run scratch/adhoctest则可以看出，移动节点n0与n15节点，可正常通信；显示的数据流向如图4所示，客户端与服务端之间的数据传送和应答顺利。4.2 节点之间通信效果显示：用Pyviz工具，可以查看节点之间互相通信的效果图，运行以下命令：./waf run scratch/adhoctest vis则可以看出，刚开始，在路由选择阶段，数据流向多个节点，如图5所示。一旦两个节点之间明确了路由，数据流向比较稳定，如图6所示。5 结束语本文主要仿真了无线自组网传送数据的过程。在仿真过程中，设计了无线自组网络节点，并仿真了数据传送的过程。可在此基础上，进一步研究不同算法对不同环境下的数据传送效果。希望对从事这方面的研究者有所启发。参考文献：【1】 ns-3 documentation. http：/www.nsnam.org/docs/doxygen/index.html.【2】 ns-3 developers.http：/www.nsnam.org/developers/overview.【3】 马春光，姚建盛.ns-3网络模拟器基础与应用.北京：人民邮电出版社，2014.