基于嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬器的設(shè)計(jì)(06-100)

　　引言

　　傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)是集中式控制的，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行要基于預(yù)先架設(shè)好的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但是在不能采用有中心的控制方式時(shí)并不適用。這時(shí)需要能實(shí)現(xiàn)臨時(shí)快速自動(dòng)組網(wǎng)、節(jié)點(diǎn)能夠移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)。

　　移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一種有特殊用途的對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)，使用無(wú)線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)互相作為其鄰居的路由器，通過(guò)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的通信，節(jié)點(diǎn)可以移動(dòng)。與傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)相比，它無(wú)需固定網(wǎng)絡(luò)作為支撐，具有組網(wǎng)快速靈活、支持高移動(dòng)性、抗毀性強(qiáng)、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于軍事、搶險(xiǎn)救災(zāi)、電子教室等領(lǐng)域。這種網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為無(wú)線通信領(lǐng)域中一種有效的通信網(wǎng)絡(luò)形式,而且已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用，如802.11系統(tǒng)、美國(guó)海陸空一體化數(shù)字通信系統(tǒng)。

　　在移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，由于通信節(jié)點(diǎn)是可移動(dòng)的，因此網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也隨之動(dòng)態(tài)變化，在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的研制階段，要驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的正確性，必須依托于實(shí)際的物理信道，做大量的野外試驗(yàn)，給網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)帶來(lái)很大的困難。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬器就是在這種背景下提出的，利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬器，可以不依賴(lài)實(shí)際的物理信道，而且可以不用考慮物理層的傳輸協(xié)議，而只考慮MAC層和網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議開(kāi)發(fā)，可以加快系統(tǒng)研發(fā)進(jìn)程，便于系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)，是應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)模擬試驗(yàn)中的一種簡(jiǎn)便而有效的設(shè)備。

　　網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬器的功能要求

　　基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬器的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬器和16個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)控制器組成。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬器模擬一個(gè)真實(shí)的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)控制器模擬Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬器是針對(duì)移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)而研制的，移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)具有自組織和自適應(yīng)的特性，包括自適應(yīng)拓?fù)涮綔y(cè)、自適應(yīng)拓?fù)涓?、自適應(yīng)路由選擇、網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)管理功能等。在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的研制階段，還需要MAC層多址協(xié)議的支撐，常用的有CSMA和TDMA。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬器也要為MAC層接入?yún)f(xié)議提供相應(yīng)的支持。為了適應(yīng)這些特性，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬器應(yīng)具有以下功能：

　　·能夠任意改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，并且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度可以按照真實(shí)的情況模擬；

　　·模擬無(wú)線傳輸環(huán)境，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸，并能實(shí)現(xiàn)無(wú)線信道的特性，在各通信節(jié)點(diǎn)傳輸路徑上可以加不同的誤碼；

　　·能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)提供時(shí)間基準(zhǔn)和時(shí)間同步信息，以支持TDMA或者跳頻接入?yún)f(xié)議；

　　·支持多頻分層分布式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠模擬網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)之間的多信道；

　　·能夠跟蹤每個(gè)節(jié)點(diǎn)接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)包，為網(wǎng)絡(luò)層和MAC層的調(diào)試提供支持；

　　·能夠提供相關(guān)信息的界面顯示，能夠顯示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)收發(fā)狀態(tài)、收發(fā)歷程及信道信息；