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1、目 录第一章 无线传感器网络概述6概述61.1 NS-261.2 OPNET61.3 SensorSim71.4 EmStar71.5 GloMoSim71.6 TOSSIM71.7 PowerTOSSIM8第二章 OMNET简介9概述92.1 OMNeT+框架92.1.1 OMNeT+组成92.1.2 OMNeT+结构102.2 OMNeT+的安装112.3 OMNeT+语法122.3.1 NED语言122.3.1.1 NED总概述122.3.1.2 Ned描述的组件132.3.1.3函数152.3.2 简单模块172.3.2.1 OMNET中离散事件172.3.2.2 包传输模型172.3
2、.2.3定义简单模块182.3.2.4 简单模块中的主要成员函数202.3.3 消息202.3.3.1 cMessage类202.3.3.2 消息定义212.3.3.3 消息的收发222.3.4 模块参数、门及连接的访问232.3.4.1消息参数的访问232.3.4.2门和连接的访问242.3.4.3门的传输状态252.3.3.4连接的状态262.4 仿真过程272.5 配置文件omnetpp.ini282.6 结果分析工具282.6.1 矢量描绘工具Plove282.6.2 标量工具Scalar2927、结束语29第三章 物理层仿真（信道）313.1 UWB的基础知识313.1.1 UWB信
3、号的应用背景313.1.2 UWB信号的定义313.1.3 UWB的脉冲生成方式(高斯脉冲,非高斯脉冲)333.1.4 UWB的调制方式333.1.5 用功率控制多址接入方法来进行链路的建立控制353.2 用OMNeT+对UWB进行仿真363.2.1 算法仿真的概述363.2.2 算法的具体流程383.2.3 算法的主要代码403.2.4 仿真结果分析573.2.5 应用前景57参考文献58第四章 MAC层仿真59概述594.1 无线传感器网络MAC层特性及分类594.1.1 无线信道特性594.1.2 MAC 设计特性分析604.1.3 无线传感器网络典型MAC协议的分类604.2 基于随机
4、竞争的MAC协议614.2.1 S-MAC协议12614.2.2 T-MAC协议634.2.3 AC-MAC协议644.3 基于时分复用的MAC协议644.3.1 D-MAC协议644.3.2 TRAMA协议654.3.3 AI-LMAC协议654.4 其他类型的MAC协议664.4.1 SMACS/EAR协议664.4.2 基于CDMA技术的MAC协议664.4.3 DCC-MAC674.5 基于OMNeT+的MAC层协议仿真684.5.1 S-MAC协议的仿真684.5.2 S-MAC协议流程图694.5.3 S-MAC协议的分析704.6 小结85参考文献85第五章 网络层仿真87概述8
5、75.1 无线传感器网络路由协议研究875.1.1 无线传感器网络协议分类875.1.2无线传感器网络中平面路由895.1.3无线传感器网络中层次化路由905.1.4 经典算法的OMNET仿真925.2 无线传感器网络路由协议研究的发展趋势1035.3 无线传感器网络层路由协议与OMNET+仿真1035.3.1 无线传感器网络层路由与OMNET+仿真的基本概念191035.3.1.1 传感器网络的体系结构1045.3.1.1.1 传感节点的物理结构1045.3.1.1.2 传感器网络的体系结构与网络模型1055.3.2 传感器网络层路由协议的基本概念1055.3.2.1 网络通信模式28105
6、5.3.2.1.1 单播：1065.3.2.1.2 广播：1065.3.2.1.3 组播：1075.3.2.2传感器网络层设计291075.3.3 OMNET+仿真软件的基本概念1085.4 无线传感器网络路由协议介绍1095.4.1 泛洪法(Flooding)321105.4.2 定向扩散(Directed Diffusion：DD)331115.4.3 LEACH( Energy Adaptive Clustering Hierarchy)341125.5. OMNET+仿真实例1135.5.1 泛洪法1135.5.2 gossiping协议1185.6 本章总结120参考文献120第六章
7、 应用层仿真1246.1 无线传感器网络节点定位1246.1.1 节点定位的基本概念1246.1.1.1 节点定位的定义1246.1.1.2 节点定位的重要性1256.1.2 节点定位的研究1256.1.2.1 测距方法1256.1.2.2 节点定位原理1266.1.2.3 节点定位算法分类1276.1.2.3.1 锚节点分类1276.1.2.3.2 计算方式分类1286.1.2.3.3 测距分类1296.1.2.3.4 节点移动性分类1296.1.2.4 节点定位性能评价371296.1.3基于OMNET+的DVHop定位算法仿真1316.1.3.1 DVHop定位算法的基本思想1316.1
8、.3.2 DVHop定位算法仿真1326.2 网络管理1406.2.1概叙1406.2.1.1 wsn网络管理的定义及范畴1416.2.1.2 wsn网络管理系统的分类1426.2.1.3 wsn网络管理系统的设计标准1436.2.2 wsn网络管理系统1446.2.2.1 能量管理系统1446.2.2.1.1 SenOs51446.2.2.2 拓扑控制系统1456.2.2.2.1 TopDisc 算法1456.2.2.3 可调试、可配置、可编程系统1476.2.2.2.1 sympathy 系统421476.2.2.2.2 Agilla系统71486.2.3典型网络管理算法的Omnet 模拟
9、1496.2.3.1 基于Wsn的一个简单拓扑查找算法算法模拟1496.2.4 结论1546.3 基于路由层安全协议的OMNeT+仿真1556.3.1 基础知识介绍1556.3.1.1无线传感器网络安全性的重要性和必要性1556.3.1.2 无线传感器网络的安全目标1556.3.1.3无线传感器网络中的路由协议概述1566.3.1.4无线传感器网络路由协议的攻击方法1566.3.1.5无线传感器网络中经典路由协议安全性分析1596.3.1.6 安全路由技术分析1616.3.1.6.1 密钥管理技术20, 23, 24, 251616.3.1.6.2 安全路由协议1616.3.2 在OMNeT+
10、 中的仿真1626.3.3 总结171参考文献171第七章 实例（无线传感器网络移动节点定位仿真）178概述1787.1 移动定位算法介绍1787.1.1 室内移动节点定位算法1787.1.1.1 Active Badge系统1797.1.1.2 RADAR系统1797.1.1.3 Cricket系统1797.1.2 室外移动节点定位算法1807.1.2.1 基于静态定位的移动定位算法1807.1.2.2 纯移动定位算法1817.2 移动定位算法的OMNeT+仿真1827.2.1 MCL（Monte Carlo Localization）定位算法简介1827.2.2 MCL（Monte Car
11、lo Localization）的OMNeT+仿真1847.2.2.1 建立网络拓扑1847.2.2.2 编码阶段1897.3.总结和发展趋势194参考文献194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)。为了实现无线传感器网络
12、的仿真，研究人员设计开发了许多的仿真平台(或在现有平台建立无线传感器网络模型)，包括NS-2, OPNET, SensorSim, EmStar, OMNet+, G1oMoSim, TOSSIM, PowerTOSSIM等。 1.1 NS-2NS-2 (Network Simulator-2)是著名的用于网络研究的离散事件仿真工具，里面包括了大量的用于在有线或无线、本地连接或通过卫星连接进行TCP协议、路由算法、多播协议仿真的网络协议、调度器和工具。NS-2主要致力于OSI模型的仿真，包括物理层的行为。NS-2可以对仿真进行详细的跟踪并用仿真工具“网络动画播放器”C Network Anim
13、ator (NAM)进行回放。NS-2是开放源码的自由软件，可以免费下载。有一些研究小组对NS-2进行了扩展，使它能支持无线传感器网络的仿真，包括传感器模型、电池模型、小型的协议栈、混合仿真的支持和场景工具等。由于NS-2对数据包级进行非常详细的仿真，接近于运行时的数据包数量，使得其无法进行大规模网络的仿真。1.2 OPNET OPNET建模工具是商业化的通信网络仿真平台。OPNET采用网络、节点和过程三层模型实现对网络行为的仿真。其无线模型是采用基于流水线的体系结构来确定节点间的连接和传播，用户可指定频率、带宽、功率和包括天线增益模式和地形模型在内的其它特征。OPNET提供了很多的模型，包括
14、TCP/IP, 802.1 1 , 3G等。并已有一些研究人员在OPNET上实现对TinyOS的NesC程序的仿真。 但要实现无线传感器网络的仿真，还需要添加能量模型，而OPNET本身似乎更注重于网络QoS的性能评价。1.3 SensorSim SensorSim是建立在NS-2的一个采用DSR的802.11网络模型上的。SensorSim是用于WINS平台的，需要用SensorWare Tel脚本进行设计。SensorSim在仿真时跟踪了节点的能量使用情况，其能量模型来自WINS节点，使得其无法用于Mote平台的仿真。另外，SensorSim已经停止开发和支持，也无法下载到程序代码。1.4 EmStar EmStar提供了在仿真和基于iPAQ的运行Liunx的节点之间灵活切换的环境，用户可以选择在一个主机上运行多个虚拟节点进行仿真，也可以在一个主机上运行多个与真实的节点进行桥接的虚拟节点。EmSta:可以将无线传感器网络部署在一个友好的基于Linux的环境中，并进行跟踪和调试程序。EmTOS是用于在EmStar中进行TinyOS程序仿真的工具。 EmStar虽然不是一个真正意义上的无线传感器网络
