无线传感网中简化MAC层协议的设计与仿真(3)

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与手机通信和WLAN等使用的有固定设施的无线通信网络不同的是，无线自组织网络属于无固定设施的无线通信网络，它是一种不需要事先部署固定设施的自组织的多跳无线网络。这种网络的优点在于它可以快速的建立无线通信的平台，缺点在于节点处于移动状态，且可能会突然消失或添加一个节点，这些变化都会使得网络的拓扑结构处于不断变化之中。

无固定技术设施的自组织网络是一种节点处于变化的无线网络。这种网络存在一个特例，即当节点的运动等变化较小时，对网络的影响可忽略不计。这时就会将移动性较小节点视为固定节点来研究，这就是无线网状网络（Wireless Mesh Network，WMN），如图2所示。源:自~751-·论`文'网·www.751com.cn/

无固定基础设施的自组织网络

无线网状网络主要有无线路由器和终端所组成。无线网状网中每个节点既可以用来接收信号，也可以用来发送信号。在无线网状网络上设计简化MAC层的通信协议是本文的研究重点。

1.2 研究现状及意义

1.3 论文内容安排

本文主要是对于无线传感网络的简化MAC层协议的设计和仿真，具体分为以下几个部分：

首先，介绍所设计的目标和要求、使用的仿真软件NS2以及MAC层。在NS2的介绍中会包括NS2的工作目录结构、构件库以及具体的仿真过程，在MAC层的部分，会首先会介绍无线通信网络中的MAC层协议，然后对IEEE 802.11MAC层进行简单分析。

其次，先介绍相关代码的设计过程，包括设计思路以及实现过程；然后介绍将设计的简化MAC层协议添加到NS2中的过程。

最后，针对所设计的简化MAC协议设置特定的通信场景，写出TCL脚本并在NS2中进行仿真，仿真时MAC协议分别使用简化协议和IEEE 802.11标准，最后对仿真的结果进行分析对比。

2 设计目标及原理

2.1 设计目标分析

本次毕业设计主要任务是在无线传感网络下设计一个简化MAC协议，并将其添加到NS2中，然后将其与IEEE 802.11中的MAC层协议进行比较，并将比较结果在无线传感网络的模拟仿真中体现出来。最终通过对简化MAC协议的设计理解MAC层工作机制，熟悉S2设计仿真的过程。

本次设计要达到如下几个目标：

（1）利用简化MAC协议仿真MAC层的工作原理。在研究802.11MAC协议的基础上，设计一个简化MAC协议，进而掌握MAC层工作原理并且能够使简化MAC协议的通信场景实现正常通信，即数据的接收和发送。

（2）得到各项指标，评估该协议的作用。在完成第一项任务的基础上，分析仿真的输出文件，得到通信网络的吞吐量、延时、抖动和丢包率等指标，并将其与802.11MAC协议下的指标进行对比，分析两个协议各自的优缺点。

（3）深入了解仿真对象（无线网络的工作机制）。通过本次设计，掌握使用网络仿真工具进行通信仿真的方法，包括新协议的设计、添加以及对新协议的仿真分析等整个流程。

2.2 方案选择

目前主流的网络仿真软件包括NS2、OPNET等，为了确定使用哪一款软件比较适合本次设计的仿真要求，下面将NS2与OPNET两款软件进行了简要对比。

NS2一般被认为起源于1989 年由UC Berkeley 开发的REAL 网络仿真器（REAL network simulator），它是一款开源的、可免费使用的网络仿真工具，优点是拓展比较方便，缺点是它没有用户界面和正式文档，学习掌握其操作流程难度较大，而且结果分析需要借助Gunplot、Gawk等软件进行数据计算和绘图[6]。文献综述

OPNET 是Optimized Performance Network Engineering Tool 的简称，最早是由麻省理工学院LIDS 实验室受美国军方委拖开发，可模拟LAN, WAN, ISDN及卫星通信网等各种网络。可以模拟现有的绝大部分网络和协议如：ATM, Frame Relay, FDDI, Ethernet, Token Ring,TCP/UDP/IP, HTTP 等等。它是一款价格昂贵的网络仿真工具，优点是用户界面较好，功能强大，正式文档很详细，缺点是拓展需要逐层拓展，实现难度较大。文献综述