ns-3网络仿真

1、一：实验要求用NS-3仿真某个特定的网络环境，并输出相应的仿真参数（时延，抖动率，吞吐量，丢 包率）。二：软件介绍NS-3是一款全新新的网络模拟器，比-3并不是何-2的扩展。虽然二者都由C+编写的, 但是NS-3并不支持NS-2的APIoNS-2的一些模块已经被移植到了 NS-30在NS-3开发过程时， NS-3项目”会继续维护NS-2,同时也会研究从NS-2到NS-3的过渡和整合机制。三：实验原理及步骤NS-3是一款离散事件网络模拟驱动器，操作者能够编辑自己所需要的网络拓扑以及网络 环境，来模拟一个网络的数据传输，并输出其性能参数。软件中包含很多模块：节点模块（创造节点），移动模块（仿真WI

2、FI, LTE可使用），随机模块（生成随机错误模型），网络模块（不同的通信协议），应用模块（创建packet数 据包以及接受packet数据包），统计模块（输出统计数据，网络性能参数）等等；首先假设一个简单的网络拓扑：两个节点之间使用点对点链路，使用TCP协议进行通信， 假设随机错误率为，节点不可移动（因为不是无线网络），具体代码如下：NodeContainer nodes；（2）；创建两个节点；PointToPointHelper pointToPoint；（DataRate, StringValue （5Mbps）；（Delay, StringValue （2ms）；设置链路的传输速率为5

3、Mbps,时延为2ms；NetDeviceContainer devices；devices = （nodes）；为每个节点添加网络设备PtrRateEirorModelem=CreQte（）bjectRateErTorModel（）；em-SetAttribute(MErrorRateM,DoubleValue)；(l)-SetAttribute(r，ReceiveErrorModelM,PointerValue (em)； 创建一个错误模型，讲错误率设置为，仿真TCP协议的重传机制。InternetStackHelper stack；(nodes)；为每个节点安装协议栈；IpvdAddre

4、ssHelper address；(”，” ”)；Ipv4InterfaceContainer interfaces = (devices):为每个节点的网络设备添加IP地址；这样一个简单的网络拓扑就建立完成。接下来就是为这个网络节点添加应用程序，让他们在这个网络中模拟传输数据，具体代 码如下：uintlGt sinkPort = 8080；Address sinkAddress (InetSocketAddress (1), sinkPort):PacketsinkHelper packetsinkHelper (ns3：:TcpSocketFactory, InetSocketAddres

5、s (Ipv4Address：:GetAny (), sinkPort);ApplicationContainer sinkApps =(1)；(Seconds (0.)；(Seconds (10.)；将接受数据的应用程序设置在(1)节点上，端口设置为8080；程序起始时间为0s,终止时 间为10s；Ptr app = Create()bject ()；app-Setup (ns3TcpSocket, sinkAddress, 1040, 1000, DataRate (1Mbps)；(0)-AddApplication (app)；app-SetStartTime (Seconds (1)；

6、app-SetStopTime (Seconds (10.)；将发送数据的应用程序设置在(0)；发送起始时间为Is；结束时间为10s；这样网络拓扑和节点之间应用程序的设定已完成，接下来就是应用统计模块，输出节点 之间具体通信性能的参数，及时延，吞吐量，抖动率，丢包率；NS-3中，有一个回调机制，方便我们来输出具体某个条件发生改变时就自动执行某个函 数，回调的实现是TraceConnectWithoutContext函数，举个例子，在我的时延仿真中，输出 时延的代码我是这样写的：static voidCalculateDelay (Ptrp,const Address &address)stat

7、icfloat k = 0；k+；staticfloat m = -1；staticfloat n = 0；n += (p-GetUid() - m)/2-l：(p);Time t =()；std：:cout Simulator：:Now ().GetSeconds () t” () GetUid()；首先定义一个时延的计算函数，是全局变量函数；其次在main函数中使用回调机制：(0)-TraceConnectWithoutContext(Rx”, MakeCallback(&CalculateDelay)；含义就是当接受端节点每收到一个TCP包，就会执行一次CalculateDelay函数，

8、计算这 个数据包在网络中传输的时延，并输出；这样就完成了程序的编写；接下来就是输出具体数据：在终端打开，到指定的文件夹中，输入/waf -run scratch/delay 2&1按指定格式输出.dat文件之后，再在终端用GNUPL0T来作出.dat文件中的图形即可:250200150100502345678910下面用同样的拓扑，应用程序以及同样的错误模型仿真输出TCP拥塞窗口值随时间的变化，抖动率,丢包率，吞吐量:1400012000100008000600040002000I 1 - cwnd I12345678910拥塞窗口随时间的变化:0.2丢包率抖动率吞吐量在仿真结果中我们可以看到

9、：当网络传输出现差错传输，导致链路拥塞，使得拥塞窗口 值陡然降低，致使链路的时延变大，抖动率变化也比较明显，吞路量也变小。下面进行WIFI环境下的网络吞吐量的仿真：拓扑的建立和之前的建立方式大同小异，主要是WIFI多了移动模型的添加，为一个节点 添加移动模型的代码如下：MobilityHelper mobilityl；(Mns3： : Ran domDiscPositi on Allocator11,X, StringValueY, StringValueRho, StringValue(ns3：UniformRandomVariableMin=0 Max=20);(Mns3：:RandomW

10、a1k2dMob i1i tyMode1,Mode”，StringValue (Time”),Time,StringValue (2s),HSpeedH,StringValue(ns3： :ConstantRandomVariableConstant=100u),MBoundsH, RectangleValue (Rectangle (TOO, 100, TOO,100)；(0);这样这个节点就能够随机移动，仿真WIFI下用户随机移动的特点；仿真的拓扑图如下：由于节点的移动导致离AP节点的距离不同，因此信道是不断变化的，所以吞吐量也是不 断变化的，再次情况下仿真出来的吞吐量如下:1210864

11、20throughput i510152025由此可见：链路的吞吐量没有点对点链路那么平整，变化稍微大一点;四：实验总结经过这次实验，我体会到其实不管做什么事，只要坚持，并且冷静去寻找解决问题的途 径，就能解决所有问题。这次实验实际来说给的时间并不多，两星期不到，我一开始选择了 第四个题目，一个全新的东西，一开始看书，什么都看不明白，不过幸好用的语言是C+, 这是唯一幸运的东西。另外NS-3要求在linux系统下运行，我就赶紧找linux安装教程，之 前用过虚拟机，但是特别卡。之后关于NS-3的安装，挺顺利，没有什么差错。接下来就是NS-3 软件的学习了，由于NS-3比较新，国內的教材很少，但在网上搜索的时候，发