基于嵌入式系統的網絡環境模擬器的設計(06-100)

　　引言

　　傳統的移動通信系統是集中式控制的，網絡的運行要基于預先架設好的網絡設備，但是在不能采用有中心的控制方式時并不適用。這時需要能實現臨時快速自動組網、節點能夠移動的網絡。

　　移動Ad hoc網絡是一種有特殊用途的對等式網絡，使用無線通信技術、網絡中的節點互相作為其鄰居的路由器，通過節點轉發實現節點間的通信，節點可以移動。與傳統的移動通信系統相比，它無需固定網絡作為支撐，具有組網快速靈活、支持高移動性、抗毀性強、成本低廉等優點，特別適用于軍事、搶險救災、電子教室等領域。這種網絡已經成為無線通信領域中一種有效的通信網絡形式,而且已經取得了廣泛的應用，如802.11系統、美國海陸空一體化數字通信系統。

　　在移動Ad hoc網絡中，由于通信節點是可移動的，因此網絡的拓撲結構也隨之動態變化，在Ad hoc網絡的研制階段，要驗證網絡通信協議的正確性，必須依托于實際的物理信道，做大量的野外試驗，給網絡通信實驗帶來很大的困難。網絡環境模擬器就是在這種背景下提出的，利用網絡環境模擬器，可以不依賴實際的物理信道，而且可以不用考慮物理層的傳輸協議，而只考慮MAC層和網絡層的協議開發，可以加快系統研發進程，便于系統調試和維護，是應用于通信網絡模擬試驗中的一種簡便而有效的設備。

　　網絡環境模擬器的功能要求

　　基于網絡環境模擬器的Ad Hoc網絡實驗系統由一個網絡環境模擬器和16個節點的網絡控制器組成。網絡環境模擬器模擬一個真實的Ad Hoc網絡環境，網絡控制器模擬Ad Hoc網絡中的節點，網絡環境模擬器是針對移動Ad hoc網而研制的，移動Ad hoc網具有自組織和自適應的特性，包括自適應拓撲探測、自適應拓撲更新、自適應路由選擇、網絡自動管理功能等。在Ad hoc網絡的研制階段，還需要MAC層多址協議的支撐，常用的有CSMA和TDMA。網絡環境模擬器也要為MAC層接入協議提供相應的支持。為了適應這些特性，網絡環境模擬器應具有以下功能：

　　·能夠任意改變網絡拓撲關系，并且網絡節點的移動速度可以按照真實的情況模擬；

　　·模擬無線傳輸環境，實現節點間的數據傳輸，并能實現無線信道的特性，在各通信節點傳輸路徑上可以加不同的誤碼；

　　·能夠為網絡中的節點提供時間基準和時間同步信息，以支持TDMA或者跳頻接入協議；

　　·支持多頻分層分布式的網絡拓撲結構，能夠模擬網絡中的節點之間的多信道；

　　·能夠跟蹤每個節點接收和發送的數據包，為網絡層和MAC層的調試提供支持；

　　·能夠提供相關信息的界面顯示，能夠顯示網絡拓撲結構，以及網絡節點收發狀態、收發歷程及信道信息；