Ad Hoc网络试验床模拟仿真技术的研究

发布时间：2019-07-13 10:23

【摘要】：无线自组织网络(MANET)作为一种新型移动无线通信网络,凭借其灵活性和实用性在军事通信领域受到广泛关注。MANET网络与传统移动无线通信网络具有很大的不同,其所特有的无中心、自组织和自由移动等特点使得传统路由协议并不适应于该网络,因此需要研究和开发特定的路由协议进行支持。在无线自组织网络路由协议的研究过程中,一般采用软件仿真和现场试验的方式对所设计的路由协议进行验证。软件仿真通常用来对路由协议的原理和性能进行初步验证,现场试验则用于路由协议开发过程中的测试和系统正式部署之前的最终验证。MANET网络路由协议在开发过程中需要进行反复测试,采用现场试验的方式其测试结果虽然准确可靠,但是试验成本较高、操作相对来说较为复杂。此外,现场试验过程中容易受到外界环境因素的影响,不利于路由协议问题的发现和解决。针对上述情况,本文通过对Ad Hoc网络试验床模拟仿真技术进行深入研究,采用一种基于有线以太网构建Ad Hoc网络试验床的方法,并基于VxWorks实时操作系统设计和实现了一个接近于真实现场环境的Ad Hoc网络试验床。该方法对标准的TCP/IP协议栈进行修改和扩展,在网络层和数据链路层中间添加了模拟无线链路层。通过对模拟无线链路层头部格式进行详细设计以及模拟无线链路层功能进行仿真建模来实现自组织网络的模拟仿真,即在有线链路上模拟MANET网络动态网络拓扑、传输速率低、传输距离有限和抗干扰能力弱等特性。同时,基于VxWorks操作系统网络协议栈结构,将模拟无线链路层作为一个关键模块应用于虚拟通信仿真机中,并添加相关功能组件来模拟真实的无线通信电台。最终,虚拟通信仿真机结合图形化管理控制平台和数据采集分析平台实现了实验室下的Ad Hoc网络试验床。利用模拟仿真技术实现的Ad Hoc网络试验床克服了现场试验成本高、操作复杂等缺点,解决了现场试验过程中很难对问题场景进行重现的问题,可以明显减少试验时间,提高开发效率。此外,试验床可以通过管理控制平台配置不同测试场景,并可以利用数据采集分析平台实时地采集网络数据进行显示和汇总,以方便网络研究人员进行路由协议的测试和验证。
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图片说明： 图１－１移动无线通信网络与无线自组织网络逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｍｏｂｉｌｅ邋ｗｉｒｅｌｅｓｓ邋ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ邋ｎｅｔｗｏｒｋ邋ａｎｄ邋Ａｄ邋Ｈｏｃ邋打ｅｔｗｏｒｋ逡逑移动无线通信网络与无线自组织网络的网络结构如图１－１所示，它们在网络节逡逑点组成、结构等方面存在有很大差异。第一，两者都是由一姐带有无线通信收发逡逑装置的移动节点组成，但后者不依赖于固定的基础通信设施。第二，ＭＡＮＥＴ网络逡逑中所有节点通过分布式算法来协调自己的行为进行自组织，无线通信网络中节点逡逑的通信需要中屯、控制设备的支持。第Ｈ，ＭＡＮＥＴ网络中的每一个节点都具有路由逡逑和报文转发的功能，，不需要专口用于分细路由、转发的路由器，无线通信网络中逡逑各节点不对等，需要中也控制节点具有路由功能来完成报文转发。第四，ＭＡＮＥＴ逡逑网络中任何节点都可１＾＞１随时加入或者离开网络也不会影响整个网络系统的继续工逡逑作，无线通信网络中如果中屯、控制节点损坏，整个网络即雍疾。第五，ＭＡＮＥＴ网逡逑络中通信节点受发射功率的影响信号覆盖范围有限
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图片说明： 提出了模拟无线链路层的概念并给出了其具体要完成的功能。根据功能要求，别从动态网络拓扑、传输速率低、传输距离有限与抗干扰能力弱Ｈ个方面对无线链路层进行详细设计。逡逑２．１网络试验床概述逡逑目前，对于Ａｄ邋Ｈｏｃ网络路由协议的研巧主要采用软件仿真和现场试验两式。软件仿真常用来对路由协议的原理和性能进行初步验证，现场试验则常开发过程中的测试和应用部署之前的最终验证。在路由协议开发过程中采用试验的方式进行测试其结果虽然准确可靠，但是试验成本较高、操作相对来为复杂，并且试验结果容易受到地理环境等外界因素的影响。逡逑针对上述情况，本文在对各种试验床的优缺点进行综合考虑之后采用通用有线Ｗ太网方式来模拟真实试验环境的解决方案，并采用模块化的设计方现了实验室环境下Ａｄ邋Ｈｏｃ网络试验床。逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.5

【参考文献】

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本文编号：2514048