ns2在无线网络实验教学中应用

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1、NS2在无线网络实验教学中应用摘要：利用NS2的动画效果可以动态演示节点的收发包过程，不但可以帮助学生理解网络协议，提高学生学习的兴趣;而且利用NS2代码开源的特点，还可以提高学生的编程能力。将NS2仿真工具引入到无线网络实验教学中，取得了较好的教学效果。关键词：无线网络；实验教学；NS2作者简介：雷宏江（1976-）,男，陕西合阳人，重庆邮电大学通信与信息工程学院，讲师；鲜永菊（1973-）,女，四川南部人，重庆邮电大学通信与信息工程学院，副教授。（重庆400065）基金项目：本文系2010-2013年重庆邮电大学教改项目“通信网络虚拟体验系统建设与实验课程开发”（项目编号：XJG10

2、02）的研究成果。中图分类号：G642.423?????文献标识码:A?????文章编号：1007-0079（2012）31-0107-02无线网络技术［1］是当前计算机网络中的最热点的研究领域，也是一门理论性比较强的课程，在传统的实验室中开展实验教学比较困难。现有的针对无线网络的实验设备，成本非常昂贵，而且代码保密，学生很难深入理解网络协议和算法。为此，我们将网络仿真工具NS2引入无线网络实验教学中，利用NS2的动画效果动态演示节点的收发包过程，不但可以帮助学生深刻理解网络协议和算法，提高学生学习无线网络的兴趣，而且利用NS2代码开源的特点，还可以使得学生深入到协议和算法的具体实践中去

3、，从而提高学生的编程能力，激发学生对无线网络协议验证、改进和开发的兴趣。一、NS2的介绍网络模拟是进行网络技术研究的一种基本手段，是指采用软件对网络的协议、拓扑和性能进行模拟分析。网络模拟可以在硬件条件不具备的情况下帮助科研人员快速学习、设计、分析和改进协议和算法。此外，网络模拟还可以在不需要建立实际网络系统的情况下比较、评估和验证新旧协议和算法的性能。目前，常见的网络仿真软件主要有OPNET、SPD、Qualnet和NS2等。所有的仿真软件都支持有大量的网络协议，但是OPNET、SPD和Qualnet均为商业化产品，价格昂贵。而NS2属于开源软件，有着良好的开放性和可扩展性，因此在网络

4、模拟中使用最为广泛。NS[2]是由UCBerkeley大学开发的一种面向对象的网络环境模拟器，来源于1989年的RealNetworkSimulator项目，目前最流行的是版本2,即NS2(NetworkSimulator2)o经过全世界各地研究者多年来不断的努力和完善，NS2已经成为一个涉及网络各个方面的优秀的网络模拟工具。NS2集成的大量无线网络协议，以及其强大的二次开发能力使得NS2已经成为无线网络学术研究最常用的仿真平台。在教育方面，由于NS2可以直观地展示网络协议的行为，帮助学生了解各种因素对网络性能带来的影响以及其开源性，国外很多大学都将NS2作为网络教学的工具。二、NS2的

5、优势NS2具有以下特点。[2-5]1.离散事件驱动NS2的核心部分是一个离散事件模拟引擎。在NS2中有一个“Scheduler"类，负责记录当前时间，调度网络时间队列中的事件，并提供函数产生新事件，指定事件发生的时间。在NS2中，典型的事件包括分组到达、定时器超时等，模拟时钟的推进由事件发生的时间量确定。模拟处理过程不直接对应实际时间。一个事件的处理可能又会产生后继的时间。模拟器所做的就是不停地处理一个个事件，直到所有的事件都被处理完或者某一特定事件发生为止。2.丰富的构件NS2对网络系统中常见的实体进行了建模，如节点、分组、链路、队列、定时器等，并用对象来实现这些实体的特性和功能。同时

6、NS2还提供了丰富的数学支持，如随机数产生等，提供了方便的追踪和监视方法。3.高效的机制NS2使用了分裂对象模型的开发机制，采用C++和OTCL两种语言，它们之间采用TCLCL进行自动连接和映射。一方面，OTCL是一种解释执行的不需要强制转换类型的语言。用OTCL提供面向用户的接口（进行模拟配置），可以在不必重新编译的情况下快速修改网络环境参数和模拟过程，提高模拟的效率。另一方面，C++是一种高效的编译执行语言。在实现具体的通信协议时，需要高效地操作分组格式和实现通信算法。C卄程序运行速度比较快，并且容易实现复杂的数据类型和复杂的算法，因此用C++来实现构件的功能，可使模拟过程的执行获得

7、较好的性能。此外，NS2代码开源的特征，可以帮助学生将理论和具体的实现结合起来，从实现的角度来理解协议的原理，不但可以加深对协议本身的理解，而且可以品味编程的魅力，从而提高动手的能力和兴趣。4•强大的结果处理能力NS2中，仿真结果一般放在两种不同的文件中，第一种是Trace文件，该文件详细记录了模拟的整个过程，包括网络中所有节点上每一个数据分组到达、离开链路或队列，或者被丢弃分组的信息，对Trace文件进行详细分析，就能得到所要的仿