(8) NS3仿真---WIFI无线网络：third脚本

NS3仿真—WIFI无线网络：third脚本

简介：
使用NS3搭建一个无线网络，模拟一个包含点对点（ppp）和CSMA有线网络，以及WIFI无线网络的混合场景。

要把执行的third.cc文件复制到scratch目录中

third源文件存放在ns-allinone-3.31/ns-3.31/examples/tutorial/third.cc

cp examples/tutorial/third.cc scratch/third.cc

执行third.cc

sudo ./waf

运行third.cc协议

sudo ./waf --run scratch/third

使用Netnaim实现仿真

在third.cc中增加一个头文件

#include "ns3/netanim-module.h"

生成文件名为third.xml的xml格式的追踪文件

在脚本程序的Simulator::Run（）代码前添加如下代码

AnimationInterface anim("third.xml");

使用一下命令打开third.cc的源文件

sudo vim third.cc

使用waf来执行脚本

sudo ./waf

运行该脚本

sudo ./waf --run scratch/third

运行成功以后，在ns-3目录中会生成third.xml文件

运行NetAnim,读取XML数据

进入NetAnim目录，执行以下命令

cd ns-allinone-3.31
cd netanim-3.108

在netanim-3.108目录下运行

./NetAnim

可以看到以下界面

单击打开文件按钮，打开third.xml文件

#include "ns3/core-module.h" //core模块
#include "ns3/point-to-point-module.h"//point-to-point模块
#include "ns3/network-module.h"//network模块
#include "ns3/applications-module.h"//applications模块
#include "ns3/mobility-module.h" //移动模块
#include "ns3/csma-module.h" //CSMA模块
#include "ns3/internet-module.h" //internet模块
#include "ns3/yans-wifi-helper.h" //wifi模块
#include "ns3/ssid.h"

// Default Network Topology
//
//   Wifi 10.1.3.0
//                 AP
//  *    *    *    *
//  |    |    |    |    10.1.1.0
// n5   n6   n7   n0 -------------- n1   n2   n3   n4
//                   point-to-point  |    |    |    |
//                                   ================
//                                     LAN 10.1.2.0

using namespace ns3;
//打印辅助信息
NS_LOG_COMPONENT_DEFINE ("ThirdScriptExample");

int
main (int argc, char *argv[])
{
  bool verbose = true;
  //控制有线结点数目
  uint32_t nCsma = 3;
  //控制无线结点数目
  uint32_t nWifi = 3;
  bool tracing = false;

  CommandLine cmd (__FILE__);
  //读取命令行参数
cmd.AddValue ("nCsma", "Number of \"extra\" CSMA nodes/devices", nCsma);
  cmd.AddValue ("nWifi", "Number of wifi STA devices", nWifi);
  cmd.AddValue ("verbose", "Tell echo applications to log if true", verbose);
  cmd.AddValue ("tracing", "Enable pcap tracing", tracing);

  cmd.Parse (argc,argv);

  //设置无线结点的极限是18，如果超过18，结点将会超出网格的范围
  if (nWifi > 18)
    {
      std::cout << "nWifi should be 18 or less; otherwise grid layout exceeds the bounding box" << std::endl;
      return 1;
    }

  if (verbose)
    {
    //打印指定LOG组件信息
      LogComponentEnable ("UdpEchoClientApplication", LOG_LEVEL_INFO);
      LogComponentEnable ("UdpEchoServerApplication", LOG_LEVEL_INFO);
    }
 //以下内容是first.cc的内容，讲述的是ppp网络的配置
 //创建两个p2p网络结点
NodeContainer p2pNodes;
  p2pNodes.Create (2);
//ppp信道助手类
  PointToPointHelper pointToPoint;
  //传输速率属性
  pointToPoint.SetDeviceAttribute ("DataRate", StringValue ("5Mbps"));
  //传播延迟属性
  pointToPoint.SetChannelAttribute ("Delay", StringValue ("2ms"));
//创建网络设备
  NetDeviceContainer p2pDevices;
  //连接节点与信道
  p2pDevices = pointToPoint.Install (p2pNodes);
//以下内容是CSMA网络，CSMA网络与PPP网络都是有线网络
//二者的主要区别是ppp网络只能连接两个结点，而CSMA网络可以连接多个结点
  NodeContainer csmaNodes;
  //双接口节点
  csmaNodes.Add (p2pNodes.Get (1));
  //创建CSMA网络结点
  csmaNodes.Create (nCsma);
//CSMA助手类
  CsmaHelper csma;
  //设置CSMA信道属性，传输速率
  csma.SetChannelAttribute ("DataRate", StringValue ("100Mbps"));
  //传播延迟为6560ns
 csma.SetChannelAttribute ("Delay", TimeValue (NanoSeconds (6560)));
//创建CSMA网络设备
  NetDeviceContainer csmaDevices;
  //连接节点与信道
  csmaDevices = csma.Install (csmaNodes);
//以下内容是wifi网络，wifi网络主要由一个AP接入点和N个wifi移动节点组成
//Ap是一个双模节点，安装有WIFI和ppp两个网络设备
  NodeContainer wifiStaNodes;
  wifiStaNodes.Create (nWifi);
  NodeContainer wifiApNode = p2pNodes.Get (0);
//设置channel和WIFIphy
//默认传播延迟模型
  YansWifiChannelHelper channel = YansWifiChannelHelper::Default ();
  //默认误码率模型
  YansWifiPhyHelper phy = YansWifiPhyHelper::Default ();
  phy.SetChannel (channel.Create ());

  WifiHelper wifi;
  wifi.SetRemoteStationManager ("ns3::AarfWifiManager");

  WifiMacHelper mac;
  Ssid ssid = Ssid ("ns-3-ssid");
  mac.SetType ("ns3::StaWifiMac",  //移动节点
               "Ssid", SsidValue (ssid),
               "ActiveProbing", BooleanValue (false));
//安装移动节点
  NetDeviceContainer staDevices;
  staDevices = wifi.Install (phy, mac, wifiStaNodes);
//AP结点
  mac.SetType ("ns3::ApWifiMac",
 "Ssid", SsidValue (ssid));
//安装AP结点
  NetDeviceContainer apDevices;
  apDevices = wifi.Install (phy, mac, wifiApNode);
  
//设置移动模型，NS3移动模型使用的是笛卡尔坐标系标识结点位置，移动模型分为初始位置分布和后续移动轨迹模型
  MobilityHelper mobility;
//初始位置分布器采用的是GridPositionAllocator
  mobility.SetPositionAllocator ("ns3::GridPositionAllocator",
                                 "MinX", DoubleValue (0.0),
                                 "MinY", DoubleValue (0.0),//起始坐标
                                 "DeltaX", DoubleValue (5.0),//X轴结点间距
                                 "DeltaY", DoubleValue (10.0),//y轴结点间距
                                 "GridWidth", UintegerValue (3),//每行最大结点数
                                 "LayoutType", StringValue ("RowFirst"));
//移动轨迹模型采用的是RandomWalk2dMobilityModel，这个模型在一个指定大小的长方形区域内按照随机的速度，默认取值范围为[2，4]m/s和随机的方向移动。
  mobility.SetMobilityModel ("ns3::RandomWalk2dMobilityModel",
                             "Bounds", RectangleValue (Rectangle (-50, 50, -50, 50)));
      mobility.Install (wifiStaNodes);
   //为AP结点设置移动模型，这个模型的AP结点的二维坐标是（0,0）
  mobility.SetMobilityModel ("ns3::ConstantPositionMobilityModel");
  mobility.Install (wifiApNode);
//安装TCP/ip协议栈
  InternetStackHelper stack;
  stack.Install (csmaNodes);
  stack.Install (wifiApNode);
  stack.Install (wifiStaNodes);

  Ipv4AddressHelper address;//为网络设备分配IP地址

  address.SetBase ("10.1.1.0", "255.255.255.0");
  Ipv4InterfaceContainer p2pInterfaces;
  p2pInterfaces = address.Assign (p2pDevices);

  address.SetBase ("10.1.2.0", "255.255.255.0");
  Ipv4InterfaceContainer csmaInterfaces;
  csmaInterfaces = address.Assign (csmaDevices);

  address.SetBase ("10.1.3.0", "255.255.255.0");
  address.Assign (staDevices);
  address.Assign (apDevices);
//安装应用程序
  UdpEchoServerHelper echoServer (9);//监听9号端口
  //在csma中安装服务器端程序
     ApplicationContainer serverApps = echoServer.Install (csmaNodes.Get (nCsma));
  serverApps.Start (Seconds (1.0));
  serverApps.Stop (Seconds (10.0));
//配置客户端程序属性
  UdpEchoClientHelper echoClient (csmaInterfaces.GetAddress (nCsma), 9);
  echoClient.SetAttribute ("MaxPackets", UintegerValue (1));
  echoClient.SetAttribute ("Interval", TimeValue (Seconds (1.0)));
  echoClient.SetAttribute ("PacketSize", UintegerValue (1024));
//在wifi节点中安装客户端程序
  ApplicationContainer clientApps =
    echoClient.Install (wifiStaNodes.Get (nWifi - 1));
  clientApps.Start (Seconds (2.0));
  clientApps.Stop (Seconds (10.0));
//设置路由，当多个有线网络子网间存在通信的时候，需要设置路由协议，最常用的路由协议是全局路由，全局路由通过开放式最短路径
  Ipv4GlobalRoutingHelper::PopulateRoutingTables ();

  Simulator::Stop (Seconds (10.0));
//数据追踪
  if (tracing == true)
    {
  //EnablePcapAll()函数的作用是收集信道上所有节点的链路层分组收发记录
      pointToPoint.EnablePcapAll ("third");
  // EnablePcap()函数的作用是打印AP节点中wifi网络设备的物理层分组收发信息
      phy.EnablePcap ("third", apDevices.Get (0));
   //记录一个有线结点中CSMA网络设备的分组收发信息
      csma.EnablePcap ("third", csmaDevices.Get (0), true);
    }
    //启动与结束
    Simulator::Run ();
  Simulator::Destroy ();
  return 0;
}
                             

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