无线AdHoc网络仿真平台及路由协议的研究

摘要

无线Ad Hoc网络是以分组无线网技术为基础的互联的无线电台、计算机软件和硬件的集合。它以其无中心、自组织、多跳路由的特点在众多无线网络中独树一帜,可广泛应用于军事、传感器网络、应对突发事件等无法得到有线网络支持或临时需要通信的环境,已成为当今热门的研究方向。
　　然而,就整体而言,对无线Ad Hoc网络的研究还处于起步阶段,尚未形成大规模应用,所以对它的网络性能研究主要是依靠仿真技术来实现,而一个优秀的仿真平台对于科学地评价网络性能,优化网络协议起着不可替代的作用。因此,本文重点研究了无线Ad Hoc网络的仿真平台及路由协议的有效性等相关技术的理论模型,并进行了相关的仿真验证。
　　本文的主要研究内容和创新之处如下:
　　(1)提出了在给定条件下理想平均分布和自然平均分布两种节点分布模型,并详细推导了两种平均分布模型的公式,为无线Ad Hoc网络的仿真提供了理论基础。
　　(2)针对基于OPNET的无线Ad H o c网络仿真平台缺少无线传输中的信息传播模型,导致仿真环境过于理想化的不足,提出了联合仿真的概念,设计并实现了一个新型的基于Simulink和 O P N E T的无线Ad H o c网络交互式仿真平台。该平台利用Simulink实现控制器和控制对象的仿真;利用OPNET模拟真实的网络环境;采用MATLAB引擎接口技术连接Simulink仿真对象和OPNET网络模块,实现了 Simulink和OPNET之间的联合仿真,既发挥了 Simulink强大的系统建模功能,又利用了 OPNET网络仿真的优势。仿真实验表明引入Simulink中的模型,如 Rayleigh模型、AWGN模型已经对OPNET无线信道的数据传输产生了影响,使得仿真结果较之原有的仿真平台更加符合真实的无线信道通信状况,增强了数据的真实性和可靠性,克服了 OPNET中仿真环境过于理想化的不足,从而证明了基于Simulink和OPNET的交互式仿真平台的优越性。
　　(3)在无线Ad H o c网络交互式仿真平台上实现了 AODV、DSR、TORA路由协议的仿真,并对它们的性能做了较为全面的对比和分析,得出了AODV路由协议最为优越,为提高路由协议的生存力和健壮性提供了有益的思路。同时通过分析三者之间的性能差异,发掘出了不同协议在某些特定环境下的优越性,即得出在一个给定的Ad Hoc网络中,采用何种数目节点、何种速率、何种路由会更加优良的结论,为无线Ad Hoc网络的硬件实现提供了理论基础。

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第一章绪论

§ 1 .1无线网络的发展历程

§1.2无线Ad H oc网络的产生与发展

§1.3无线Ad H oc网络的特点与应用

§1.4无线Ad H oc网络路由协议

第二章OPNET仿真技术及应用

§2.2 OPNET软件的主要特点

§2.3 OPNET仿真的常规流程

§2.4 OPNET三层建模机制

§2.5 OPNET离散事件仿真机制

§2.6 OPNET通信机制

§2.7基于OPNET的M/M/m队列仿真模型研究

第三章无线信道的建模研究

§ 3 .1无线信道建模概述

§ 3 .2无线收发机管道机制

§3.3 OPNET对移动性的支持

§ 3 .4本章小结

第四章无线Ad H o c网络仿真平台的建立

§ 4 .1节点的结构模型

§ 4 .2节点的进程模型

§ 4 .3节点仿真参数的设置

§ 4 .4节点的分布模型

§ 4 .5无线Ad H o c网络仿真平台的建立及验证

§4.6本章小结

第五章基于Simulink和OPNET的无线Ad Hoc网络交互式仿真平台的实现

§5.1无线Ad H o c网络交互式仿真平台概述

§5.2交互式仿真平台的整体设计思想

§5.3 Simulink和OPNET Modeler协同仿真架构

§5.4 Simulink和OPNET联合仿真的同步机制

§5.6交互式仿真平台的方案设计

§ 5 .7仿真结果与分析

§5.8本章小结

第六章无线Ad H o c网络路由协议的有效性研究

§ 6 .1路由协议有效性研究的必要性

§ 6 .2路由协议过程描述

§ 6 .3路由协议的仿真意义

§ 6 .4仿真实验及结果分析

§ 6 .5本章小结

第七章总结与展望

§ 7 .1全文工作总结

§ 7 .2未来研究展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果