一种支持异构多信道的多跳无线网络拓扑仿真系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信技术领域，具体设及一种支持异构多信道的多跳无线网络拓扑仿 真系统。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信网络技术的发展和进步，新的通信模式也在不断地发展。常见的无 线通信模式是蜂窝移动通信网络，是一种用户通过无线信道接入基站，W广覆盖的网络组 网方式，它的目标是在有限的频率和功率资源前提下实现广域的无线覆盖。与蜂窝网络结 构相比，Adhoc移动网络不需要架设固定中屯、的基站等设备，节点间通过交互信息，相互合 作而形成多跳的移动通信网络，其结构形式更加灵活。AdHoc网络中的无线节点既是一般 意义上的移动终端，又可W作为无线中继和路由设备对其他用户的数据进行转发，因此具 有动态多跳组网，快速建网和网络自恢复的能力，有着广泛的应用前景。
[0003] 此外，一些新的无线通信技术，例如蓝牙、WLAN、WiFi和HyperLAN的出现，也大大 推进了无线通信技术的发展。面对着日益增多的宽带无线多媒体业务的要求，单一的信道 系统已难W满足所有业务的需求。如何充分利用各种不同的无线通信系统资源，实现网络 优势互补，构建一个广覆盖、高效率、稳定可靠的通信系统是当前无线通信系统发展的重 点。
[0004] 如何评估异构多信道环境下的多跳无线网络组网性能指标是当前。因此，针对不 同拓扑环境的网络协议仿真，对无线网络的协议具有极大的意义。计算机仿真和建立实验 床是目前研究Ad化C网络常见的方法。 阳0化]常见的网络仿真软件，如如alnet、NS2、0P肥T等，可W建立Ad化C网络仿真模型， 其是在路由协议和MC算法的研究方面。
[0006] 在建立实验床方面，CMU的Maltz等人的实验中，室外测试了五个移动节点、两个 静止节点组成Adhoc网络。天津大学金志刚等的实验中，实验床由网络业务生成器、基站 系统、测量系统、基于Linux的软件路由器和移动节点五部分组成。由于是在实验室内的小 空间实现移动网络，有两个问题需要解决。一个问题是，由于无线网卡的设计作用范围是几 百米，很难实现Ad化C网络多跳的路由环境；另一个问题是传输信号的多径干扰使得路由 不稳定。其他的实验床还有APE(AdhocProtocolEvaluation)实验床。
[0007] 计算机仿真的优点显而易见，系统由严格的数学模型、图形方式或计算计程序来 表示，无需采用实际系统的任何部件，是纯软件系统。但由于人的决策过程是系统中不可缺 少的环节，应用数学或计算机程序难W成功地模仿运一环节，故有其局限性。此外，纯软件 仿真需要将测试实物上的软件重新在仿真平台上实现，增加了工作量。目前不少人试图采 用人工智能等技术来改善运一环节的仿真质量，但迄今尚未成熟。该仿真模式抽象程度最 高，仿真费用最省，所花时间最短，做各种变量控制试验亦最简便，但存在仿真结果可信度 不高的问题。而实验床仿真测试一般规模较小，很难在有限空间内仿真出各种拓扑结构，存 在扩展性不强的问题。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种支持异构多信道的无线网络拓扑仿真系统，该系统能 够支持带有多种异构无线信道的设备进行网络性能仿真，支持多跳无线环境的模拟，可W 克服纯软件仿真和小规模实验床的缺点，不受人工因素约束，提高了仿真可信度和扩展性， 使得对Ad化C网络的研究更方便和全面；与传统的无线网络拓扑仿真软件相比，本系统直 接将异构多信道设备接入仿真系统，同时不需要将实物设备软件程序在仿真软件中重新实 现，也更加接近实际情况；与传统的实验床仿真方法比较，本系统可W在较小的空间环境下 模拟仿真出多种复杂的网络拓扑环境。
[0009] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种支持异构多信道的多跳无线网络拓扑仿 真系统，包括多个异构信道子网模拟器；每个异构信道模拟器由W太网交换机和拓扑控制 节点组成，用于模拟每一类异构信道子网的无线多跳拓扑仿真；W太网交换机通过参数配 置使实体设备之间不直接通信，但实体设备均可与拓扑控制节点之间通信；各拓扑控制节 点间通过网络相连，用于控制和管理每个子网的拓扑关系及连通关系；各拓扑控制节点工 作在W太网混杂模式下，根据拓扑关系决定实体设备之间的数据是否转发。
[0010] 较佳地，W太网交换机通过VLAN配置，使实体设备之间不直接通信，但实体设备 均可与拓扑控制节点之间通信。
[0011] 较佳地，各拓扑控制节点配置有拓扑控制接口和拓扑管理接口；拓扑控制接口用 于完成子网内拓扑控制和消息转发；拓扑管理接口用于支持各拓扑控制节点之间的通信
[0012] 较佳地，各拓扑控制节点通过构造媒体访问控制地址和地址解析协议，将实体设 备之间需要传送的数据集中至拓扑控制节点；拓扑控制节点根据实体设备之间的连通性决 定是否转发所述数据。
[0013] 较佳地，拓扑控制节点根据实体设备之间数据误码率决定是否转发所述数据。
[0014] 较佳地，在各拓扑控制节点中指定有一个主拓扑控制节点，负责产生、维护和管理 所有实体设备的位置信息；各子网中相同实体设备的位置信息保持一致；当有实体设备在 网络中发生移动或者有新实体设备加入网络时，主拓扑控制节点还将该实体设备的位置变 换信息或者位置配置信息通告给其它从拓扑控制节点。
[0015] 较佳地，各从拓扑控制节点在启动时，向主拓扑控制节点发起子网配置参数请求 消息，主拓扑控制节点在收到所述子网配置参数请求消息后，向所述从拓扑控制节点发送 子网配置参数通告消息，所述从拓扑控制节点收到子网配置参数通告消息后，回送子网配 置确认消息。
[0016] 较佳地，主拓扑控制节点根据实体设备移动模型，将各实体设备的位置信息通过 位置消息广播给网络中的所有拓扑控制节点。
[0017] 较佳地，主拓扑控制节点采用触发性广播形式或者周期性广播形式，广播各实体 设备的位置信息。
[0018] 本发明与现有技术相比，其显著优点在于，本发明通过采用多个异构信道仿真系 统，W支持异构多信道的无线网络拓扑仿真，实现了异构无线多信道自组织网络的拓扑半 实物仿真目的。通过本发明，能实现多跳无线网络环境下的具有多个异构信道的实体设备 的半实物仿真；并具有W下的有益效果：（1)实现了多跳异构多信道无线网络的拓扑仿真， 可完成各类协议的正确性、有效性W及网络性能等仿真验证；（2)实现方法简单易行，仅需 要对交换机设备进行简单的VLAN配置，根据需要对拓扑控制节点进行简单配置即可完成 复杂的多跳无线网络拓扑的模拟；（3)支持各类多信道无线设备，采用多个拓扑控制节点 间的协调通信，保证了仿真过程中节点位置等信息的一致性；可广泛用于无线设备的协议 测试、性能评估W及系统模拟；(4)相比于其它纯软件仿真方式，本发明不需要任何其它修 改即可进行仿真测试，同时采用直接接入实体设备的方法将更接近实际情况；（5)相比于 实验床方法，本发明可在较小范围和较短的时间内，实现多种复杂的网络拓扑仿真，仿真测 试验证更加全面和高效；(6)本仿真方法对测试的实体设备是完全透明的，即对实体设备 不需要做任何的修改即可进行，可扩展性较好，可W和现有的各种网络设备互通。综上所 述，本发明具有可扩展性好，健壮性好，可靠性高和易于实现等特点，适合应用在各种异构 多信道无线自组织网络中，可广泛用于无线设备的协议测试、性能评估W及系统模拟。
【附图说明】
[0019] 图1为异构多信道无线网络拓扑仿真系统示意图。
[0020] 图2为本发明中拓扑控制节点间的通信过程示意图。
[0021] 图3为主拓扑控制节点工作流程示意图。
[0022] 图4为从拓扑控制节点工作流程示意图。
【具体实施方式】
[0023] 容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域 的一般技术人员可W想象出本发明异构多信道无线