word版WSN分簇协议在opnet上仿真.doc-资料库

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基于 OPNET 的 LEACH 协议仿真目录目录............................................................................................................................................ - 1 - 【论文摘要】............................................................................................................................ - 3 - 【关键字】................................................................................................................................ - 3 - 【Abstract】...............................................................................................................................- 4 - 【Keywords】............................................................................................................................- 4 - 论文正文.................................................................................................................................... - 5 - 1 前言................................................................................................................................ - 5 - 1.1 无线传感器网络简介................................................................................................ - 5 - 1.2 无线传感器网络仿真工具........................................................................................ - 5 - 1.3 OPNET Modeler 的简介............................................................................................- 5 - 1.4 主要研究工作与内容安排........................................................................................ - 6 - 2 无线传感器网络................................................................................................................ - 7 - 2.1 无线传感器网络的概述............................................................................................ - 7 - 2.2 无线传感器网络的路由协议.................................................................................... - 9 - 2.3 LEACH 协议............................................................................................................- 10 - 2.3.1 LEACH 协议算法分析..................................................................................- 10 - 2.3.2 LEACH 协议优缺点讨论及改进方案..........................................................- 11 - 3 OPNET Modeler 网络仿真技术.......................................................................................- 13 - 3.1 OPNET Modeler 网络仿真技术中的基本概念.....................................................- 13 - 3.2 OPNET Modeler 的安装.........................................................................................- 14 - 3.3 OPNET Modeler 的基本应用技术.........................................................................- 15 - - 1 -

基于 OPNET 的 LEACH 协议仿真 3.4 OPNET Modeler 建立网络拓扑结构分析.............................................................- 18 - 3.4.1 建立网络拓扑结构的步骤.............................................................................. - 18 - 3.4.2 建立一个简单的网络拓扑结构.................................................................... - 18 - 3.5 无线传感器在 OPNET Modeler 上的仿真实现....................................................- 23 - 3.5.1 进程模型........................................................................................................ - 24 - 3.5.2 节点模型........................................................................................................ - 25 - 3.5.3 网络模型........................................................................................................ - 26 - 3.5.4 仿真结果分析及讨论.................................................................................... - 27 - 4 实验完成情况.................................................................................................................. - 29 - 参考文献.................................................................................................................................. - 31 - 致谢...................................................................................................................................... - 32 - 评语...................................................................................................................................... - 33 - - 2 -

基于 OPNET 的 LEACH 协议仿真无线传感器网络分簇协议在 OPNET 平台上的模拟仿真【论文摘要】目的本论文的目的是为了研究无线传感器网络在 OPNET 上的仿真。方法利用现有知识研究 OPNET 仿真平台，结合无线传感器网络的原理，以无线传感器网络的 LEACH 协议为例，做出无线传感器的拓扑结构，用 OPNET 仿真出来。学会 OPNET 的仿真过程，建立 LEACH 协议的三层模型，并观察仿真结果。结论无线传感器网络技术因为他的实用性现已成为当前研究最热门的技术，他的设计简单但是应用广泛，功能强大。通过与 Direct Trans 协议的比较，可以看到 LEACH 协议耗能低，节点存活率高。OPNET 是个很全面的仿真技术，使用 OPNET 建立仿真，临摹现场，仿真结果精确。只是学习过程比较困难，因为它本身就是个很强大的软件，必然会有许多的繁琐。此外和它的使用方法也有关系，它与 VC 联调使用，结合了软件编程和硬件组成。【关键字】 OPNET Modeler 网络仿真技术无线传感器网络 LEACH 分簇协议 - 3 -

基于 OPNET 的 LEACH 协议仿真 Wireless sensor network clustering protocol in OPNET simulation platform 【Abstract】 Objective The objective of this thesis was that Wireless Sensor Network simulate with the OPNET. Method Used existing technology to make intrusive study of OPNET. Made the LEACH of the Wireless Sensor Network topology structure with the current traditional sensor expounding to wireless sensor, simulate with OPNET. Learned the OPNET, set up the LEACH layer 3 and observed the result of simulation. Result Because of the practicability of the Wireless Sensor Network, it became the most popular technology to study. The projecting of the Wireless Sensor Network is easy but the application is extensive and has the powerful function. Comparing with the Direct Trans, we can see the LEACH could lose less energy and the node have long lifetime. OPNET is one stronger technology. Used the OPNET to set up the simulation and copy the filed has the accurate result. Because of the stronger of OPNET that lead to more trouble, so the study of the OPNET is difficult. Besides of that it has some connection with the methods of the using. OPNET connect with VC, so it combined the software programming with the hardware sub-unit. 【 Keywords 】 OPNET Network Simulation Technology Wireless Sensor Network LEACH - 4 -

基于 OPNET 的 LEACH 协议仿真论文正文 1 前言 1.1 无线传感器网络简介无线传感器网络就是分布在监测区域内的大量的廉价传感器节点组成的，通过无线通信方式进行信息传送的一个多跳自组织网络。无线传感器网络目前收到学术界和工业界越来越多的重视和应用，由于无线传感器涉及众多学科，所以成为目前最热门的 IT 研究技术。美国已经在 20 世纪 90 年代开始研究无线传感器，并推广到军事方面。我国也同步开始了无线传感器的研究。无线传感器作为一种特定的网络形式、一种源于应用而又服务于应用的网络技术、一个完整的网络系统，它拥有构建网络架构的通信协议、有辅佐核心结构的支持技术、有一套完善的应用技术。所以本论文从这三方面展开无线传感器的研究。 1.2 无线传感器网络仿真工具无线传感器网络中，单个传感器节点的并发性很密集，并且模块化程度很高。基于以上两个特点，无线传感器网络仿真需要解决可扩展性与仿真效率、分布与异步特性、动态性、综合仿真平台等问题。目前的无线传感器网络仿真常用工具有：NS2、OPNET 、OMNET++，TinyOS。对于他们的详细资料本人没有重点研究，所以在这不做重点介绍了。希望有兴趣的人能够研究。 1.3 OPNET Modeler 的简介 OPNET 于 1986 年由麻省理工大学的两个博士研究成的一种网络仿真软件，于 1998 年进入中国，目前处于起步阶段，但是涨势喜人。OPNET Modeler 所能应用的各种领域包括 - 5 -

基于 OPNET 的 LEACH 协议仿真端到端结构（end to end network architecture design）、系统级的仿真（system level simulation for network devices）、新的协议开发和优化（protocol development and optimization）、网络和业务配合如何达到最好的性能（network application optimization and deployment analysis）。 OPNET 的主要特性有：1、网络模型层次化；2、建模方法简单明了；3、仿真引擎高效； 4、动画；5、完全开放性的系统；6、有限状态机 FSM；7、分析工具和调试器集成；8、全面支持协议编程； OPNET Modeler 的模拟方式采用阶层性，从协议间关系看，节点模块建模完全符合 OSI 标准，业务层->TCP 层->IP 层->IP 封装层->ARP 层->MAC 层->物理层；从网络物件层次关系看，它提供了三层建模机制，最底层为进程模型，以状态机来描述协议；其次为节点模型，有相应的协议模型构成，反映设备特性；最上层为网络模型。三层模型和实际的协议、设备、网络完全对应，全面反映了网络的相关特性。 1.4 主要研究工作与内容安排主要研究工作：基于 OPNET 的无线传感器网络仿真，以无线传感器网络的 LEACH 协议为例，讲述在 OPNET 中建模的过程，学会使用 OPNET，能够将 LEACH 协议仿真结果运行出来。内容安排：首先先对无线传感器网络进行简单介绍；其次对 LEACH 协议的算法和优缺点进行计算讨论；最后介绍 OPNET 的使用方法和基本应用，在 OPNET 中实现 LEACH 协议建模仿真，并讨论分析仿真结果。 - 6 -

基于 OPNET 的 LEACH 协议仿真 2 无线传感器网络 2.1 无线传感器网络的概述无线传感器网络的体系结构有：网络体系结构、节点体系结构和协议栈。无线传感器网络结构无线传感器网络系统是指大量传感器节点（sensor node）在监测区域（sensor field）内或附近有组织的组成网络，通过多个节点跳转路由到汇聚节点（sink node），汇聚节点通过互联网或卫星将信息发送给管理节点，用户由管理节点收集发送信息，配置管理整个无线传感器网络，维护网络正常工作。图 2-1-1 是无线传感器网络。图 2-1-1 无线传感器网络结构无线传感器节点结构无线传感器节点由四部分组成：1、传感器模块：监测区域内信息的采集和数据转换；2、处理器模块：控制整个传感器节点的操作，存储和处理数据；3、无线通信模块：与其他传感器节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集消息，它有四种状态：发送、接受、空闲、睡眠；4、能量供应模块：为传感器节点提供运行所需的能量，通常采用微电池型。图 2-1-2 是节点结构： - 7 -

基于 OPNET 的 LEACH 协议仿真图 2-1-2 无线传感器节点结构无线传感器网络协议栈无线传感器网络协议栈有五层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层；另外，能量管理平台、移动管理平台、任务管理平台。图 2-1-3 是协议栈。图 2-1-3 无线传感器协议栈各层协议如下： * 物理层提供简单但是健壮的信号调制和无线收发技术。 * 数据链路层负责数据成帧，帧检测和媒体访问以及差错控制。 * 网络层主要负责路由生成与路由选择。 * 传输层负责数据流的传输控制，是保证通信服务质量的重要部分。 * 应用层包括一系列基于检测任务的应用层软件 - 8 -

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