毕业设计(论文)
题目 DSDV路由协议分析与仿真
学院(全称) 信息科学与工程学院 专业、年级 通信工程06级02班 学 生 姓 名 张志超 学号 06950221 指 导 教 师 许登元 论文评阅人
重庆交通大学
2010年
前 言
物联网的英文名称为“The Internet of Things”,简称：IOT。由该名称可见，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的概念是在1999年提出的。最早时期，物联网被称之为传感网。中科院早在1999年就启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。
随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟，人们研制出了各种具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器。由许多微型传感器构成的无线传感器网络(WSN)引起了人们的极大关注。由设置在无人值守的监控区域内大量的具有通信与计算能力的微小传感器节点构成的智能自治测控网络系统称为无线传感器网络(Wireless sensor networks)。它包括传感器、感知对象和观察者。人们可以通过传感器网络直接感知客观世界，称为人与自然之间重要的交互方式。
WSN的主要任务是对分布在传感节点监测范围内的数据进行查询，收集和处理，并将最终数据发布给终端节点，方便人们感知客观世界；而路由算法则是WSN中最重要的部分，它用来建立源节点与目的节点之间的路径，实现数据通信。DSDV是对传统的Bellman-Ford路由协议的改进，是一种无环路距离向量路由协议，同时也是一种表驱动主动路由协议。由于其算法简单，同时又具有获取路由的延时小，较适合具有实时要求的应用；引入目的节点序列号，既能区别路由的新旧，又能有效避免路由环路的产生和无限计数的问题；有效减少端到端的时延，从一定程度上满足各种应用对 QoS的要求。在此对其进行研究，通过仿真，分析其有点以及存在的问题，并相对应的提出改进办法。
NS2(Network Simulator, version 2) 称为网络模拟器，又称网络仿真器。最初由UC Berkeley 开发，专门用来研究大规模网络以及当前和未来的网络协议交互行为。由于NS2中所有源代码都开放，因此受到大量研究人员的亲睐，也是目前网络研究领域应用最广泛的网络仿真软件之一。随着越来越多人的研究，其功能更加强大，支持的协议和功能模块也更加丰富。它对有线和无线网络上的TCP、路由和多播等协议的仿真
提供了强有力的支持。由于强大的功能和丰富的模块，网络传输协议、路由队列管理机制、路由算法、业务源流量产生器，以及无线网络的Ad hoc，WLAN和WSN路由，移动IP和卫星通信网络等的仿真模块均已实现。同时通过对局域网的仿真，从而实现了多播以及一些MAC子层协议。因此，考虑到其中多的优点，在本次课题研究中将采用NS2仿真软件进行路由仿真。
本文主要研究目的序列距离矢量路由算法(DSDV)，其最初由Charles E．Perkins等人提出。对DSDV路由原理进行理论分析的同时，并通过网络仿真软件NS2对其进行仿真。由于NS2是一款开放源代码的网络仿真软件，任何人可以获得、使用和修改其源代码，正是如此，世界各地的研究人员每天都在对其功能进行扩展和更新，因此，我们简单介绍了NS2的结构、前后台的连接和仿真的一般流程。最后通过对仿真结果中得到的数据进行分析，并使用相关软件提取出有用数据，进行分析，来更进一步认识和了解DSDV路由协议。
目 录
中文摘要 ................................................................. I 英文摘要 ................................................................ II 第1章 绪 论 ............................................................ 1
1.1 课题背景 ........................................................ 1 1.2 国内外研究现状和发展 ............................................ 1 1.3 本文研究内容及意义 .............................................. 3 第2章 无线传感器网络及其路由技术概论 .................................... 4
2.1 无线传感器网络概述 ............................................... 4
2.1.1 无线传感器网络定义 .......................................... 4 2.1.2 无线传感器网络的特点 ........................................ 4 2.1.3 无线传感器网络的应用 ........................................ 5 2.2 无线传感器网络的结构 ............................................. 7
2.2.1 分层结构 .................................................... 7 2.2.2 节点硬件结构 ................................................ 7 2.2.3 协议栈 ...................................................... 8 2.3 路由协议的分类 ................................................... 8
2.3.1 按需驱动路由协议 ............................................ 9 2.3.2 表驱动路由协议 ............................................. 11 2.4 本章小结 ........................................................ 13 第3章 NS2仿真软件 ..................................................... 15
3.1 NS2概述 ......................................................... 15 3.2 NS2结构 ......................................................... 16 3.3 C++与Otcl的接口 ................................................ 16 3.4 Otcl脚本编写 .................................................... 18 3.5 NS2仿真流程 ..................................................... 19 3.6 NS2相关工具介绍 ................................................. 20 3.7 本章小结 ........................................................ 21 第4章 DSDV路由协议分析 ................................................ 22
4.1 协议的提出 ...................................................... 22 4.2 工作原理 ........................................................ 22
4.2.1 路由表的建立、更新和数据转发之间的关系 ..................... 23
4.2.2 路由表的建立 ............................................... 23 4.2.3 路由表的更新 ............................................... 23 4.2.4 数据包的转发 ............................................... 24 4.3 DSDV相关的关键技术 .............................................. 24
4.3.1 避免路由环路 ............................................... 24 4.3.2 减少路由波动 ............................................... 26 4.3.3 定时器 ..................................................... 27 4.3.4 序列号机制 ................................................. 27 4.4 本章小结 ........................................................ 27 第5章 DSDV路由仿真 .................................................... 29
5.1 总体设计 ........................................................ 29 5.2 DSDV路由仿真实现 ................................................ 32
5.2.1 仿真场景设置 ............................................... 32 5.2.2 仿真结果及分析 ............................................. 33
第6章 总结与展望 ....................................................... 38
6.1 工作总结 ........................................................ 38 6.2 未来展望 ........................................................ 38 致 谢 .................................................................. 40 参考文献 ................................................................ 41