无线传感器网络仿真的ns2实现

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1、无线传感器网络仿真的NS2实现夏乐音王秋光（哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150040）摘要：本文通过例子，介绍了基于IEEE802.15.4协议的无线传感器网络仿真的实现。并且结合该实例详细说明了NS2中随机场景的生成和tcl脚本编写方法，以及仿真结果的分析过程。关键词：无线传感器网络；NS2；无线网络仿真ThesimulationofWirelessSensorNetworksinNS2XiayueyinWANGqiuguang（Electrical&ElectronicEngineeringCo

2、llege,HarbinUniv.Sci.Tech.,Harbin150040,China）Abstract:Accordingtotheexample,thesimulationofWSNsisimplementedbasedonIEEE802.15.4protocol.ThescenegenerationinNS2,themethodoftclscriptcompilationandtheanalysisofthesimulationresultsareintroducedindetail,combinedwi

3、ththeexample.keywords:WSNs；NS2；WirelessNetworkSimulation1引言无线传感器网络[1]（WSNs:WirelessSensorNetworks）是由随机分布的大量传感器节点，以无线自组织的方式构成的网络，以无线短距离、低功耗、多跳的通信方式完成对周边外部环境中的数据采集和监测任务。无线传感器网络已成为军事、商业、学术界的一个研究热点，有十分广阔的应用前景。在无线传感器网技术的研究中，仿真是一种既有效又经济的研究方法。目前的网络仿真工具主要包括两类：一是基于大型网络

4、开发的网络仿真工具，如OPNET、GloMoSim等；二是基于小型网络开发的网络仿真工具，如NS2、COMNETIII等。大多数网络仿真工具的价格昂贵[2]，而本文采用的NS2是一种应用广泛、影响力较大和源代码公开的免费网络模拟软件。2无线传感器网络的体系结构图1是无线传感器网络的分层结构。MAC层和物理层协议采用的是IEEE802.15.4。IEEE802.15.4[3]是针对低速无线个人区域网络(LR-WPAN)制定的标准。该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点目标，旨在为个人或家庭范围内不同设备之间低

5、速互连提供统一标准。IEEE802.15.4的网络特征与无线传感器网络存在很多相似之处，所以许多研究机构把它作为无线传感器网络的无线通信平台。图1无线传感器网络的分层结构3网络仿真软件NS2NS(NetworkSimulator)是1989年由美国的LBNL实验室等开发的仿真软件。运行于Windows平台的NS2需要PERL和Cygwin的支持[4]。NS2是一个可扩展、易配置和可编程的事件驱动网络仿真引擎。底层的仿真引擎由C++编写，同时利用面向对象的OTCL语言作为仿真时命令和配置的接口语言。C++的特点：具有

6、很快的运行速度，但每次改变均需要编译，较为复杂，适合处理繁琐但比较固定的工作。OTCL在运行速度上无法和C++比拟，但相对来说更加灵活，适合用来设计个人的仿真方案。C++和OTCL之间通过TCLCL工具包实现互相调用。为了分析仿真结果，NS2提供了两种基本数据追踪能力：一是跟踪，生成“.nam”和“.tr”文件。能够将每个数据包在任何时刻的状态保存到指定文件中，记录包在队列或链路中丢弃、到达、离开等行为；二是监视，用户有选择地记录自己需要的数据，可利用Gawk、Gnuplot等工具统计发送包、接收包及丢弃包等结果进

7、行分析。4仿真过程4.1仿真场景配置本文的MAC类型采用IEEE802.15.4协议，路由采用AODV协议。节点移动场景：20个节点，分布在200m*200m的正方形区域中，每个节点随机选择运动方向和运动速度，最大运动速度为50m/s，场景持续50s，利用setdest工具来完成。流量场景：流量是cbr，20个节点，速率为1.0，利用cbrgen流量产生工具来完成[5]。4.2仿真步骤1.编写tcl脚本[6]，在脚本中定义整个模拟过程，包括网络的拓扑结构以及数据收发过程等内容。#定义场景参数…………setval(m

8、ac)Mac/802_15_4setval(adhocRouting)AODVsetval(x)200…………#配置节点的参数$ns_node-config–adhocRouting$val(adhocRouting)…………#记录模拟过程的跟踪数据settracefd[openexample.trw]$ns_trace-all$tracefdsetnam