车辆自组网络路由协议分析与仿真毕业设计

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但是x到D的直线距离比w和y还要小，所以假使纯贪心的话，他就停在这一步了，x的通信范围和D构成了一个阴影，这个阴影里没有中继节点。所以说明必需要再想个方法了，然后用了个右手规则，就是从右边看，选的w，虽然我们看起来好像是左边，然后沿着右边一条条的上去，避过了这个void区域，他写的是x-w-v-d。然后这个圈是右手规则。如下图2-9所示

图2-9GPSR右手定则在三角形中的应用

就这个三角形，就跟走迷宫一样，沿着右边一直走，总能出迷宫，除非迷宫是个闭环，就是没出口。只要有出口的话，确定在某个时段看到出口就出去了，不过假使那个出口也关了，那确定又绕回起点了，就成环路了。

2.3.3基于地图的路由协议

一直以来，基于地图的路由协议可以被认为是未来的发展方向，是各国政府、学者、工厂重点研究的课题之一。虽然没有一个协议明确提出是基于地图的，但是像GPCR、GSR这类协议都已经用上了地图，可以认为是基于地图路由协议的雏形。伴随地理信息系统(GeographicInformationSystem,GIS)[10]技术的不断进步，车载导航系统能够传递的信息越来越多，诸如城市路径的详细信息，路径导航功能。

车载自组网地图的路由协议将车辆位置、行人信息在地图中定位，再结合电子导航地图提供的丰富实时的交通道路信息，再通过节点集、道路集、十字路口集作为计算最优转发路径的依据。由这些条件计算出来的路径将会更加可靠、更加实时、更加有效，更符合车载网络的环境。目前基于对地图的路由协议大多在理论分析研究阶段。刘建航,孙江明,毕经平等人在文献[11]中对此进行了研究。

2.4本章小结

本章详细的介绍了车载网络，并简要的概括了车载自组网体系结构、应用场景和

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网络相关的特点，并介绍了车载自组网中现在所使运用的一些关键技术。包括MAC层无线接入的方式、车载自组网路由协议和GPS定位技术的应用。其次简单介绍了几种经典的车载网络路由协议。其中重点介绍了基于拓扑的路由协议AODV，基于地理位置的路由协议GPSR。

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第三章NS2模拟与仿真工具

3.1车载网算法的NS2仿真平台构建

研究算法主要有理论研究、现场实测、计算机仿真三种方式。理论研究、现场实测、计算机仿真三种定义及应用场合如下例所示。

理论研究，即用统计理论或电磁场理论用来分析有关无线电波传播的特性，并且用各种类型的理论模型来描绘这个无线信道。正由于每一个理论模型的建立寻常需要一些假设条件，所以模型对于信道特征的表达往往是相像的，但这个模型相对于无线信道其中的一些研究能够起到一定的指导作用。

通过现场实测，就是在各种不同的无线通信的不同传播环境之中，我们对电波传播进行实测试验。包括其中的参数包括信号的振幅、延时等等。我们利用现场实测的方式得到了数据后，对它来进行分析，然后我们可以得到一些有益的结果，来为描述信道的特性提供基础。正是由于无线信道的多样性和繁杂性，所以这种方法一直都被大家产作研究无线信道特征的重要手段。

对于计算机仿真，单单是理论上面的研究不足以描述出多变的无线信道，而且无线信道多样性又会导致现场实测的时候既吃力又费时，张建明，赵玉娟，江浩斌，贾雪丹，王良民等人在[12]中对此进行过研究。如今计算机拥有了强大的计算能力，可以模拟各种状况下通信环境。所以，用计算机进行仿真已成为对无线信道进行研究的重要方法。

目前，可用于网络仿真的软件主要有NS2、GlomoSim、OPNET和Qualnet。其中，GlomoSim与NS2都属于免费的软件，代码公开。可以对于有线和无线网络上的组播协议、路由、TCP等都可以提供强大的支持，所以在科学研究中被广泛的采用。而Qualnet和OPNET则属于商用的软件，更加适合开发一些切合实际的相关工程项目，所以需要付费使用。Qualnet内的一些模型甚至要求得到(美)军方提供相关的许可之后才可以使用。而NS2因自由的可扩展性所以很受科研人员的爱好，同时目前国外较大部分的研究机构现在都采用NS2进行无线传感器的网络路由协议来进行仿真。所以本文的仿真工具采用NS2。

NS2采用分裂对象模型。NS构件库是用两种面向对象的编程语言编写的：C++和Otcl。Otcl是MIT开发的ObjectTcl，即Tcl的扩展是面向对象的，Tcl(Toolkitcommandlanguage)是一种交互式的、灵活的脚本语言，而Otcl则在Tcl之中增加了面向对象的一些概念。NS2中的构件一般都作为一个C++类来实现，同一时间会有一个Otcl类与它对应，Otcl类中主要提供C++类中对象面向用户的接口，这种方式称为分裂的对象模型。这种模型兼顾了灵活性和仿真性能两个方面。在一方面，C++是一种高效编译执行的语言，它可以使仿真过程执行时获得较好性能。在另一方面上，Otcl它是解释

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执行的。在用Otcl进行仿真的配置，可以在不用重新编译的状况时修改仿真过程和仿真参数，从而提高仿真的效率。

3.2网络仿真的方法和一般过程

针对NS2的主要运行步骤，可知进行一次仿真的大致流程如下：

（1）编写OTCL脚本语言，配置网络的拓扑结构，了解链路基本的特性。（2）建立协议代理服务，主要包括建立终端设备的协议绑定目的及建立网络通信业务量模型。

（3）配置业务量模型参数，以了解网络中业务量的分布。（4）设置Trace对象，分析保存在Trace中模拟过程的数据。（5）编写OTCL脚本。

（6）借助NS2解释执行OTCL脚本。

（7）整个过程终止后，分析Trace文件，得到需要的数据。（8）重新调整网络拓扑结构和业务量模型，重复以上的7个步骤。

3.3NS2的节点模型

NS2节点的模型是由一系列网络组件所构成的，这些构件包括链路层（LinkLayer，LL）、连接到LL上的ARP模块、接口队列（InterfaceQueue，Ifq）、MAC层、网络接口（NetworkInterface)。节点的模型对于分析数据包很重要。节点的模型如图3-1所示。

PortdemuxIP225DefaulttargetentryAddrSrc/SinkagentLLIFQMACARRadioPropagationNetIFChannel

图3-1NS2下的节点模型

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(1)LinkLayer。对于所发出的分组，路由agent会把分组传递给LL。然后LL把分组传递给下面的接口队列。

(2)ARP。地址解析模块从LL接收到请求。这时假使ARP此时已知道了目标节点物理地址（MAC）地址，它就把该地址分别写入分组的MAC头中。不然，它就广播出一个ARP的请求并且暂时缓存当前的分组。面对每个未知目的标物理地址来讲，都有一个可存放的分组的缓冲区。当传送给更多的一致目标节点分组传递到ARP的模块时，前面被缓存的分组就会丢失掉。一旦ARP知道了分组的下一跳节点的物理地址，此分组被放入接口队列中。在本论文中，为了提高吞吐量，减少丢失的数据包，对原来的ARP功能进行了扩展。当有更多的传送到同一个目标节点的分组时传递到ARP模块时，形成的是一个队列；当收到ARP应答时，让缓存的数据包离开队列。

(3)InterfaceQueue。接口队列它是由PriQueue的优先队列实现的，PriQueue的优先队列类是一种优先级的队列，会优先处理路由的协议分组。

(4)MAC层。MAC层实现了在IEEE802_11的一种MAC协议。在本论文中使用的MAC的协议也为802_11。

(5)NetworkInterface。网络的接口是移动节点的访问信道的接口。(6)Antenna。移动节点它使用单一增益全向天线。

(7)RadioPropagationModel（无线信号的传输模型）。靠这个模型来计算每个分组在达到节点时信号强度(功率)。在移动节点网络接口层有一种接收功率阀值，在接收分组的信号强度(功率)假使小于此设定的阀值时，这个分组会被标记为error而且被MAC层丢掉。

(8)Channel。在无线信道的功能是在将分组复制到所有连接到此信道上的移动节点时（除了分组的源节点）。所有收到分组的节点是根据自己需要的根据无线信号传输的模型来判断是否正确的接收到分组。

3.4NS2移动节点的创立

（1）移动节点的配置：

在NS2中，要创立一个移动节点，就必需在创