基于OMNeT++的机会网络仿真与验证研究

作     者：桑柳 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘琚;Anna F(?)rster

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 

主      题：机会网络 移动模型 UDG 接触时间 网络仿真 OMNeT++ 

摘      要：物联网(Internet of Things,IoT)的迅速发展使得设备数量呈亿万级增长,实现海量设备的有效通信是目前亟待解决的问题。机会网络凭借其节点固有的移动性,利用“储存-携带-转发的模式,用来解决IoT移动设备因完整通信链路缺失所导致的无法通信的问题,在灾害救援、预警广播和健康监控等应用场景上有很大的发展空间。而网络仿真作为评估机会网络性能最有力的方式之一,其模拟机会网络的真实性、有效性也受到了越来越多研究人员的关注。正确而完善的机会网络模型能够真实地反映网络的特征与信息传递过程,在此基础上设计和仿真的通信协议及算法更具有实际研究价值,同时也易于发现和处理真实环境下的通信问题。因此,模型的真实性是评估机会网络仿真的一个重要标准。由于机会网络节点的高度移动性,正确模拟网络的连接状况成为判断模型真实性的关键因素,节点间的接触时间也被作为评估网络连通性的重要性能指标。本文通过实验与仿真相结合的方式,对机会网络中基于轨迹的移动模型和单位圆盘图(UnitDisk Graph,UDG)连通性模型在OMNeT++仿真平台上模拟网络连接状况的真实性进行了验证研究,得出了仿真获取的接触时间具有真实性及有效性的结论。在此基础上,优化了现有的OPS(Opportunistic Protocol Simulator)机会网络模拟器,当仿真规模和次数达到一定数量级时,优化后的模型将会节省大量仿真时间,表现出明显的优势。论文的主要工作和贡献有:(1)采集了用户的真实GPS位置信息和蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energy,BLE)信标信息,通过在用户智能手机上部署Android应用程序,根据设计的室内和室外不同的实验场景,进行了多次实地测试实验;(2)设计了 OMNeT++仿真平台中基于轨迹的移动模型和UDG连通性模型,并搭建包含该移动模型和连通性模型的简易机会网络进行仿真,将采集的移动轨迹用于仿真模型中以确定接触时间;(3)验证了机会网络仿真模拟移动节点连接状况的真实性,说明了基于轨迹的移动模型和UDG连通性模型在OMNeT++平台上实现的有效性,以及评估了仿真获取的接触时间的真实性和可靠性;(4)优化了 OPS机会网络模拟器的网络层次结构,移除了移动模型层次,在OPS模拟器的链路层直接导入接触时间,简化其网络架构,当仿真次数和移动节点数达到一定规模后,优化后的模拟器将节省大量的仿真时间,表现出良好的仿真效果。