计算机学院网络工程实习报告

图1.3 RTS/CTS

具体做法是：当发送节点有分组要传时，检测信道是否空闲，如果空闲，则发送RTS帧，接收节点收到RTS后，发CTS帧应答，发送节点收到CTS后，开始发送数 据，接收节点在接收完数据帧后，发ACK确认，一次传输成功完成。如下图所示。如果发出RTS后，在一定的时限内没有收到CTS应答，发送节点执行退避算 法重发RTS。RTS/CTS交互完成后，发送和接收节点的邻居收到RTS/CTS后，在以后的一段时间内抑制自己的传输。延时时间取决于将要进行传输的 数据帧的长度，所以由隐藏终端造成的碰撞就大大减少了。采用链路级的应答（ACK）机制就可以在发生其它碰撞或干扰的时候，提供快速和可靠的恢复。

即使有冲突发生，也只是在发送 RTS时，这种情况下，由于收不到接收站点的CTS消息，大家再回头用DCF提供的竞争机制，分配一个随机退守定时值，等待下一次介质空闲DIFS后竞争 发送RTS，直到成功为止。 1.2.3 RTS/CTS的退避算法

在CSMA系列的接入技术中，当报文产生冲突时，发送者要执行退避算法，延

迟一段随机时间后再次尝试发送。实行退避的目的是为了减小重发时在此发生冲突的 可能性。在ADHOC网络中，为了解决隐藏终端和暴露终端问题，引入了RTS-CTS握手机制。RTS和CTS控制报文之间可能会发生冲突。发生冲突时，发送者超时，等不到CTS，要执行退避算法，延迟一段随机时间后重发RTS。

? 二进制指数退避算法（BEB，Binary Exponential Backoff）BEB算法的Finc 和

Fdec函数如下: 其中,COUNTER是退避计数器的值, MAX 和MIN分别指退避计

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数器的最大和最小取值,每次发生冲突时,退避计数器的值加倍;每次交互成功时,退避计数器降至最小值MIN。

? 倍数增线性减算法（MILD）。在MILD 中,退避计数器的值是线性递减的,一次交

互成功后,计数器的值减小β,如果β取值合理,COUNTER并不会像BEB 算法一样急剧减小,在后续的竞争信道中,所有节点获胜的机会几乎均等,实现了公平接入。发生冲突时,退避计数器增加α 倍, 如果α取值合理, COUNTER 也不会急剧增加。

1.3 NS2中相关问题分析

1.3.1 NS2模拟的基本过程

利用NS进行网络模拟是有一定的步骤的，进行一次仿真的步骤大致如下：

? 编写Tcl脚本。Tcl脚本应该包含的内容有：配置模拟网络拓扑结构，确定

链路的基本特性，如延迟、带宽和丢失策略；建立协议代理，包括端设备的协议绑定和通信业务量模型的建立；配置业务量模型的参数，从而确定网络上的业务量的分布；设置Trace对象，Trace对象能够把模拟过程中发生的特定类型的事件记录在Trace文件中。NS通过Trace文件来保存整个模拟过程中每个步骤的数据，待仿真完成后对所得到的数据进行分析研究。 ? 编写其他的辅助过程，设定模拟结束时间，至此脚本编写完成。 ? 用NS解释执行完成编写后的Tcl脚本。 ? 对Trace文件进行分析，得出有用的数据。 ? 对分析过的数据进行绘图处理，得出网络的性能。

? 调整配置网络的拓扑结构和业务量模型，重新进行上述模拟过程。 基本的过程如图1.4

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NS用户 分析任务 需要完善C++?添加或修改C++模块 否 重新编译NS 否 完善？ 是 编写Tcl脚本代码 否 运行NS 进行模拟 修改Tcl脚本 分析模拟结果 是 否 满足要求？ 是 仿真结束 只需修改tcl

图1.4 使用NS 模拟仿真的基本过程 1.3.2 无线传输模型 无线网络模型主要有3种：

? 自由空间（Free Space）：最理想的传输模型，只单纯地考虑从传送端到接收

端直线距离的路径损耗（Path Loss）

? 双径地面反射（Two Ray Ground）：除了考虑传送端到接收端直线距离的路径

损耗外，也考虑了地面反射（Reflection of Ground）的因素

? 阴影（Shadowing）：用来仿真当传输端和接收端之间有障碍物时对传送信号的

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影响，此模型常用在仿真室内（in-door）的环境）模型

这些模型是用来预知每个数据包到达接收端时的接收功率的（即预测在接收端所收到的信号强度，这个强度可以用来判断传送的数据能否成功地被接收）。每一个无线节点的物理层都有一个接收阈值，当接收功率低于接收阈值时，就会被标记错误并被 MAC层丢弃。

三种模型主要就是一个计算Pr的公式，其中自由空间适用于距离比较短的时候，双径适用于长距离，同时双径 是自由空间的一个增强版，所以即使距离短 时，也可以使用双径模型来算，和自由空间是一样的。 1.3.3 门限

NS2主要是用信号强度门限（Threshold）的方式来判断传送的封包是否能够成功地收到，NS2会设置一个信号检测（Carrier Sense）的门限CSThresh_来决定传送的封包是否能够被接收端所检测出来，当一个信号的强度小于CSThresh_时，则此封包会被实体层模块 （PHY Module）所丢弃，且MAC层不知道有这样的事情发生，意思就是说MAC层会认为现在的Channel没有数据在传送（Clear Channel）。另外，NS2会设置另一个RXThresh_，用来判断是否能成功地被接收端所接收，若是接收的封包强度大于RxThresh_，则此 封包能被成功地接收，处理过后往上层传送，但若是信号小于RxThresh_，则此封包会被认为接收不完全或者有错误发生，在此，MAC层会把此封包所丢弃。 1.3.4 无线节点通信范围的设置

使用NS仿真无线的网络环境，需要设定无线节点的通信范围、NS的物理层定义了如下几个与无线节点通信范围相关的参数。

? Pt_ -------发送端参数，节点的发射功率，单位：W。

? RXThresh_--------接收端参数，信号接收门限，如果节点接收到的信号强度

高于这个门限值，分组才可以被正确的接收，单位：W。

? CPThresh_--------接收端参数，载波侦听门限，当接收到的信号强度高于这

个值时，才可以被天线所感知，但即使信号强度高于此值，仍需高于CPThresh才可以被正确解码，一般要求是RTXhresh_大于两倍的CPThresh_,单位：W。 ? CSThresh_--------接收端参数，信号感应门限，当两个信号发生碰撞，被某

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