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OMnet++学习全书
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更新于2023-03-03
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OMnet++学习全书 第一章 无线传感器网络概述 第二章 OMNET++简介 第三章 物理层仿真(信道) 第四章 MAC层仿真 第五章 网络层仿真 第六章 应用层仿真 第七章 实例(无线传感器网络移动节点定位仿真) 30884056此群内有共享。
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目 录
第一章 无线传感器网络概述.......................5
概述............................................................................................................................................................5
1.1 NS-2.....................................................................................................................................................6
1.2 OPNET................................................................................................................................................6
1.3 SensorSim...........................................................................................................................................6
1.4 EmStar................................................................................................................................................6
1.5 GloMoSim...........................................................................................................................................6
1.6 TOSSIM..............................................................................................................................................7
1.7 PowerTOSSIM...................................................................................................................................7
第二章 OMNET++简介.........................7
概述............................................................................................................................................................7
2.1 OMNeT++框架...................................................................................................................................8
2.1.1 OMNeT++组成............................................................................................................................8
2.1.2 OMNeT++结构............................................................................................................................9
2.2 OMNeT++的安装...............................................................................................................................9
2.3 OMNeT++语法.................................................................................................................................11
2.3.1 NED 语言....................................................................................................................................11
2.3.1.1 NED 总概述........................................................................................................................11
2.3.1.2 Ned 描述的组件..................................................................................................................11
2.3.1.3 函数.....................................................................................................................................13
2.3.2 简单模块....................................................................................................................................14
2.3.2.1 OMNET++中离散事件...................................................................................................14
2.3.2.2 包传输模型.........................................................................................................................14
2.3.2.3 定义简单模块.....................................................................................................................15
2.3.2.4 简单模块中的主要成员函数.............................................................................................16
2.3.3 消息............................................................................................................................................17
2.3.3.1 cMessage 类.........................................................................................................................17
2.3.3.2 消息定义.............................................................................................................................17
2.3.3.3 消息的收发.........................................................................................................................18
1
2.3.4 模块参数、门及连接的访问....................................................................................................19
2.3.4.1 消息参数的访问.................................................................................................................19
2.3.4.2 门和连接的访问.................................................................................................................19
2.3.4.3 门的传输状态.....................................................................................................................20
2.3.3.4 连接的状态.........................................................................................................................21
2.4 仿真过程............................................................................................................................................21
2.5 配置文件 omnetpp.ini......................................................................................................................22
2.6 结果分析工具....................................................................................................................................22
2.6.1 矢量描绘工具 Plove..............................................................................................................22
2.6.2 标量工具 Scalar.....................................................................................................................23
2.7、结束语.............................................................................................................................................23
第三章 物理层仿真(信道).....................24
3.1 UWB 的基础知识.............................................................................................................................24
3.1.1 UWB 信号的应用背景..............................................................................................................24
3.1.2 UWB 信号的定义......................................................................................................................24
3.1.3 UWB 的脉冲生成方式(高斯脉冲,非高斯脉冲).......................................................................26
3.1.4 UWB 的调制方式......................................................................................................................26
3.1.5 用功率控制多址接入方法来进行链路的建立控制................................................................27
3.2 用 OMNeT++对 UWB 进行仿真.....................................................................................................29
3.2.1 算法仿真的概述........................................................................................................................29
3.2.2 算法的具体流程........................................................................................................................31
3.2.3 算法的主要代码........................................................................................................................32
3.2.4 仿真结果分析............................................................................................................................44
3.2.5 应用前景....................................................................................................................................44
参考文献..................................................................................................................................................44
第四章 MAC 层仿真.............................45
概述..........................................................................................................................................................45
4.1 无线传感器网络 MAC 层特性及分类............................................................................................45
4.1.1 无线信道特性............................................................................................................................45
4.1.2 MAC 设计特性分析..................................................................................................................46
4.1.3 无线传感器网络典型 MAC 协议的分类..................................................................................46
4.2 基于随机竞争的 MAC 协议............................................................................................................47
2
4.2.1 S-MAC 协议
[12]
...........................................................................................................................47
4.2.2 T-MAC 协议...............................................................................................................................48
4.2.3 AC-MAC 协议............................................................................................................................49
4.3 基于时分复用的 MAC 协议............................................................................................................49
4.3.1 D-MAC 协议..............................................................................................................................49
4.3.2 TRAMA 协议.............................................................................................................................50
4.3.3 AI-LMAC 协议...........................................................................................................................50
4.4 其他类型的 MAC 协议....................................................................................................................50
4.4.1 SMACS/EAR 协议.....................................................................................................................50
4.4.2 基于 CDMA 技术的 MAC 协议................................................................................................51
4.4.3 DCC-MAC..................................................................................................................................51
4.5 基于 OMNeT++的 MAC 层协议仿真.............................................................................................52
4.5.1 S-MAC 协议的仿真...................................................................................................................52
4.5.2 S-MAC 协议流程图...................................................................................................................53
4.5.3 S-MAC 协议的分析...................................................................................................................54
4.6 小结....................................................................................................................................................64
参考文献..................................................................................................................................................64
第五章 网络层仿真...............................66
概述..........................................................................................................................................................66
5.1 无线传感器网络路由协议研究........................................................................................................66
5.1.1 无线传感器网络协议分类........................................................................................................66
5.1.2 无线传感器网络中平面路由....................................................................................................67
5.1.3 无线传感器网络中层次化路由................................................................................................68
5.1.4 经典算法的 OMNET 仿真.........................................................................................................70
5.2 无线传感器网络路由协议研究的发展趋势....................................................................................78
5.3 无线传感器网络层路由协议与 OMNET++仿真...........................................................................79
5.3.1 无线传感器网络层路由与 OMNET++仿真的基本概念
[19]
.....................................................79
5.3.1.1 传感器网络的体系结构.....................................................................................................79
5.3.2 传感器网络层路由协议的基本概念........................................................................................81
5.3.2.1 网络通信模式
[28]
.................................................................................................................81
5.3.2.2 传感器网络层设计
[29]
.........................................................................................................82
5.3.3 OMNET++仿真软件的基本概念..............................................................................................83
5.4 无线传感器网络路由协议介绍........................................................................................................84
5.4.1 泛洪法(Flooding)
[32]
...................................................................................................................84
3
5.4.2 定向扩散(Directed Diffusion:DD)
[33]
......................................................................................85
5.4.3 LEACH( Energy Adaptive Clustering Hierarchy)
[34]
..................................................................85
5.5. OMNET++仿真实例.......................................................................................................................86
5.5.1 泛洪法........................................................................................................................................86
5.5.2 gossiping 协议............................................................................................................................91
5.6 本章总结............................................................................................................................................92
参考文献..................................................................................................................................................92
第六章 应用层仿真...............................95
6.1 无线传感器网络节点定位................................................................................................................95
6.1.1 节点定位的基本概念................................................................................................................95
6.1.1.1 节点定位的定义.................................................................................................................95
6.1.1.2 节点定位的重要性.............................................................................................................96
6.1.2 节点定位的研究........................................................................................................................96
6.1.2.1 测距方法.............................................................................................................................96
6.1.2.2 节点定位原理.....................................................................................................................97
6.1.2.3 节点定位算法分类.............................................................................................................97
6.1.2.4 节点定位性能评价[37].......................................................................................................99
6.1.3 基于 OMNET++的 DV—Hop 定位算法仿真.........................................................................100
6.1.3.1 DV—Hop 定位算法的基本思想......................................................................................100
6.1.3.2 DV—Hop 定位算法仿真..................................................................................................101
6.2 网络管理..........................................................................................................................................109
6.2.1 概叙...........................................................................................................................................109
6.2.1.1 wsn 网络管理的定义及范畴............................................................................................110
6.2.1.2 wsn 网络管理系统的分类................................................................................................111
6.2.1.3 wsn 网络管理系统的设计标准........................................................................................112
6.2.2 wsn 网络管理系统...................................................................................................................112
6.2.2.1 能量管理系统...................................................................................................................112
6.2.2.2 拓扑控制系统...................................................................................................................113
6.2.2.3 可调试、可配置、可编程系统.......................................................................................114
6.2.3 典型网络管理算法的 Omnet 模拟..........................................................................................116
6.2.3.1 基于 Wsn 的一个简单拓扑查找算法算法模拟..............................................................116
6.2.4 结论..........................................................................................................................................120
6.3 基于路由层安全协议的 OMNeT++仿真......................................................................................121
6.3.1 基础知识介绍..........................................................................................................................121
6.3.1.1 无线传感器网络安全性的重要性和必要性...................................................................121
6.3.1.2 无线传感器网络的安全目标...........................................................................................121
6.3.1.3 无线传感器网络中的路由协议概述...............................................................................121
4
6.3.1.4 无线传感器网络路由协议的攻击方法...........................................................................122
6.3.1.5 无线传感器网络中经典路由协议安全性分析...............................................................124
6.3.1.6 安全路由技术分析...........................................................................................................125
6.3.2 在 OMNeT++ 中的仿真...........................................................................................................126
6.3.3 总结..........................................................................................................................................132
参考文献................................................................................................................................................133
第七章 实例(无线传感器网络移动节点定位仿
真)...............................................................................137
概述........................................................................................................................................................137
7.1 移动定位算法介绍..........................................................................................................................138
7.1.1 室内移动节点定位算法..........................................................................................................138
7.1.1.1 Active Badge 系统.............................................................................................................138
7.1.1.2 RADAR 系统....................................................................................................................138
7.1.1.3 Cricket 系统.......................................................................................................................139
7.1.2 室外移动节点定位算法..........................................................................................................139
7.1.2.1 基于静态定位的移动定位算法.......................................................................................139
7.1.2.2 纯移动定位算法...............................................................................................................140
7.2 移动定位算法的 OMNeT++仿真..................................................................................................140
7.2.1 MCL(Monte Carlo Localization)定位算法简介................................................................140
7.2.2 MCL(Monte Carlo Localization)的 OMNeT++仿真..........................................................142
7.2.2.1 建立网络拓扑...................................................................................................................142
7.2.2.2 编码阶段...........................................................................................................................146
7.3.总结和发展趋势..............................................................................................................................149
参考文献................................................................................................................................................150
第一章 无线传感器网络概述
概述
集成了传感器、微机电系统和网络三大技术而形成的传感器网络是一种全新的信息获
取和处理技术,具有广阔的应用前景。主要表现在军事、环境、医疗、家庭等商业领域,
特别在空间探索和灾难拯救等特殊的领域有其得天独厚的技术优势。为评价传感器网络协
议算法的性能,仅通过实验是无法实现的,特别是包含大量节点的大规模无线传感器网络
更是很难通过实验来实现(实际上,上百个节点的实验己经比较难以管理与实现)。
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