基于ns2的无线传感器网络软件仿真实验

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1、中南大学信息科学与工程学院《无线传感器网络》课程设计题目名称：基于NS2的无线传感器网络软件仿真实验姓名：董嘉伟学号：专业：物联网工程1002班组员：裘铖、施国豪指导教师：何小贤时间：2013、07、11目录l课程设计目的l课程设计内容l课程设计实验原理nWSN路由协议nWSNMAC层协议n修改的路由协议l课程设计小组分工l课程设计实验流程l课程设计实验结果分析l课程设计心得体会l课程设计总结l参考文献l源代码一、课程设计目的无线传感器网络是物联网的基本组成部分，是物联网用来感知和识别周围环境的信息生成和

2、采集系统，传感器网络对信息处理来说如同人体的感觉突触一样重要。为了方便感知和部署并提高网络的可扩展性，传感器网络一般采用无线通信方式，从而形成了节点之间可自组织拓扑结构的无线传感器网络。本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的传感器网络概念，理解和巩固无线传感器网络基本理论、原理和方法，掌握无线传感器网络开发的基本技能。二、课程设计内容软件仿真实验。要求使用相关软件仿真一个无线传感器网络，要求如下：l自行参考相关资料，成功安装NS2（或OPNET也可以）;l利用NS2自带的范例，构建一个10

3、0个节点的无线传感器网络，能够成功运行;最好能有界面显示；l利用利用NS2自带的范例或其它已有脚本，仿真上述无线传感器网络一种路由协议（例如一种多播路由协议）;l利用利用NS2自带的范例或其它已有脚本，仿真上述无线传感器网络采用一种MAC协议;l修改或自行编写一个简单路由协议或MAC协议，并进行仿真运行。三、课程设计实验原理a)WSN路由协议传统计算机网络对路由协议要求如下：正确性，健壮性，稳定性，公平性，最优性。除此之外，无线传感器网络对路由协议更注重以下特殊要求：能源有效性，简单性，多路性。无线传感器

4、网络是以数据为中心（Data Centric）进行路由的，不同于传统Ad hoc网络以地址为中心（Address Centric）进行路由的模式。由于传感器最基本任务就是感知、采集数据，无线传感器网络邻近节点间采集的数据必然具有相似性，存在冗余信息，需经数据融合（Data Fusion）处理再进行路由。有研究表明，在分布密度为ρ(x, y)的随机区域，传感器间冗余数据为：η=ζSeρ。直接传输这些未经处理、存在冗余的数据，将会造成网络带宽、节点能源的巨大浪费，导致节点迅速死亡，缩短整个网路的生命周期。无线

5、传感器网络中的大部分节点不像传统Ad hoc网络中的节点一样快速移动，因此没有必要花费很大的代价频繁地更新路由表信息。常规路由协议通常认为底层的通信信道是双向的，但是在采用无线通信的无线传感器网络环境中，由于发射功率或地理位置等因素的影响，可能存在单向信道。它给常规路由协议带来三个严重的影响：认知单向性、路由单向性和汇点不可达。本次实验中涉及到路由协议原理如下：lAODVAODV(Adhocon-demanddistancevectorrouting)是一种源驱动路由协议。当一个节点需要给网络中的其他节点

6、传送信息时，如果没有到达目标节点的路由，则必须先以多播的形式发出RREQ(路由请求)报文。RREQ报文中记录着发起节点和目标节点的网络层地址，邻近节点收到RREQ，首先判断目标节点是否为自己。如果是，则向发起节点发送RREP(路由回应)；如果不是，则首先在路由表中查找是否有到达目标节点的路由，如果有，则向源节点单播RREP，否则继续转发RREQ进行查找。在网络资源充分的情况下，AODV协议可以通过定期广播hello报文来维护路由，一旦发现某一个链路断开，节点就发送ERROR报文通知那些因链路断开而不可达的

7、节点删除相应的记录或者对已存在的路由进行修复。a)WSNMAC层协议MAC层位于OSI七层协议中数据链路层，数据链路层分为上层LLC（LogicalLinksControl，逻辑链路控制），和下层的MAC（媒体访问控制），MAC主要负责控制与连接物理层的物理介质。在发送数据的时候，MAC协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候，MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至L

8、LC（逻辑链路控制）层。不管是在有线局域网（LAN）中还是在无线局域网（WLAN）中，MAC协议都被广泛地应用。在传统局域网中，各种传输介质的物理层对应到相应的MAC层，目前普遍采用的是IEEE802.3的MAC层标准，采用CSMA/CD访问控制方式；而在无线局域网中，MAC所对应的标准为IEEE802.11，其工作方式采用DCF（分布控制）和PCF（中心控制）。l802.11接入点能够通过使用传输规范(TSPECs)控制网络