基于NS-3的机会网络路由协议仿真技术研究

摘要

随着计算机技术和网络通信技术的快速发展，使得无线自组织网络技术越来越多的被人们所使用。传统的无线自组网由于没有处理链接中断和网络分裂的专门方案，所以当网络通信环境较差导致网络不是实时连通时，网络将无法正常工作。机会网络是专门为具有链路间歇性连通、传输延迟较高和节点资源受限等特点的网络提出的。作为一种新型的无线网络，机会网络被广泛应用在科学研究和军事活动等领域，例如外太空网络和自由空间光通信等。如何设计一个好的机会网络路由协议，改善机会网络通信质量，已经成为学术界研究的热点。
　　在现代通信网络协议研究中，由于某些客观条件无法满足或很难满足，导致人们设计或改进的网络协议无法在真实的环境中进行测试，所以网络协议仿真技术越来越多的被应用到现代网络协议的研究中，起着非常重要的作用。NS-3是一款基于离散事件的网络协议仿真工具，其核心模块全部采用C++语言编写，主要提供给教育和科研机构网络协议的教学和研究工作所使用。NS-3是一个完全开源的项目，人们可以方便、免费的获取项目源码，并且可以随意的修改它。相对于其它网络仿真模拟器，NS-3在许多方面都具有自己的优势。
　　本文首先介绍了机会网络的基本概念和背景知识，并对机会网络现有的路由协议进行了细致的分析。重点介绍了机会网络所具有的特点、机会网络的体系结构、机会网络相关应用领域和现有机会网络路由协议的分类等。
　　然后，对Epidemic路由协议进行详细的分析，提出了Epidemic路由协议的四个缺点，针对Epidemic路由协议所具有的缺点进行改进，提出了Epidemic-Efficient路由协议。Epidemic-Efficient路由协议在Epidemic协议的基础上引入了信息发送窗口机制、消息优先级机制和消息拷贝免疫表机制，并为网络中的任意两个节点之间分配一个效用值表示两个节点相遇的可能性。
　　在本文最后利用NS-3仿真平台对Epidemic-Efficient路由协议进行了性能测试，并详细阐述了仿真程序的具体设计和实现过程。仿真结果表明，Epidemic-Efficient路由协议相比于Epidemic和Spray and Wait路由协议具有更高的消息传输成功率和更低的通信资源消耗。并且当网络负担增大时，受到的影响也是最小的。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究的主要内容

1.4 论文组织结构

第2章 背景知识介绍

2.1 机会网络概述

2.1.1 机会网络的特征和应用

2.1.2 机会网络路由协议

2.2 NS-3网络协议仿真工具

2.2.1 NS-3仿真平台介绍

2.2.2 NS-3与其它网络模拟器对比

2.2.3 NS-3软件体系结构

2.3 本章小结

第3章 机会网络路由协议的研究

3.1 Epidemic路由协议

3.2 Epidemic-Efficient路由协议

3.2.1 对Epidemic路由协议算法的具体改进

3.2.2 Epidemic-Efficient算法描述

3.3 本章小结

第4章 仿真实验与性能分析

4.1 仿真设计

4.1.1 网络协议栈结构

4.1.2 Bundle协议层的实现

4.2 仿真实验过程

4.2.1 仿真参数

4.2.2 仿真操作流程

4.3 仿真结果与性能分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢