无线网络技术教程第四版实验十八

IEEE 802.15.4和ZBR协议仿真

1 实验要求和目的

理解IEEE 802.15.4和ZBR协议的工作机制 利用NS2分析IEEE 802.1.4和ZBR协议

2 实验原理和背景

IEEE 802.15.4原理和背景知识参考教材8.3节。有关ZBR协议的详细内容参考教材第8章

3 实验环境和模块

IEEE 802.15.4协议的分析采用了实验一搭建的实验平台，NS2的版本为2.35，官方的NS2版本中已包含了本实验需要的模块，运行本实验前不需扩展。实验的网络拓扑结构含7个节点，节点编号从0到6连续编码。 ZBR协议的分析采用了实验一搭建的实验平台，即NS2.35，官方的NS2版本中未包含本实验需要的ZBR模块，运行本实验前需要扩展。实验网络拓扑结构含21个节点，节点编号从0到20连续编码。

4 实验步骤与演示

4.1 IEEE 02.15.4仿真分析

（1）打开终端，输入“cd WNTLab/experiments/exp18”命令进入本实验脚本所在目录，输入“ns WPAN_MAC.tcl”命令，运行本实验，如图所示。 （2）利用NAM动画观察实验结果，如图所示。注意：观看NAM动画时，运行步长调整为2ms为宜。 **程序运行说明：**仿真开始时（0-7s），协调器（PANCoord）节点（0）开始广播控制消息，以协调节点1-的数据传输。从7s开始，节点0与节点1建立TCP/FTP连接，并开始数据传输；7.2s时，节点0与节点3建立TCP/FTP连接，并开始数据传输；7.4s时，节点0与节点5建立TCP/FTP连接，并开始数据传输。数据传输前，节点0需要通过RREQ/RREP建立与节点1、3、5的路由。在数据传输过程中，由于节点0与节点1持续的传输，使得其他两条流的传输基本为0.仿真时间100s时，所有流数据传输结束，仿真实验结束。 如果想进一步分析仿真的深层次结果，可参考资料自行编码分析脚本对trace文件（.tr）进行分析，并绘制图形对比。

4.2 ZBR协议仿真分析

（1）打开终端，输入“cd WNTLab/experiments/exp18”命令进入本实验脚本所在目录，输入“ns WPAN_Zigbee.tcl”命令，运行本实验，如图所示。 （2）利用NAM动画观察实验结果，如图所示。注意：观看NAM动画时，运行步长调整为2ms为宜。 **程序运行说明：**仿真开始时（0-10.3s），网络中所有节点与节点0交换信息，以协调数据的传输。10.3s时，节点0、2、7发送Beacon消息，同时节点3与节点18建立UDP/CBR数据流，并开始发送数据。在数据传输的过程中，链路会出现断开，此时ZBR协议保证了数据传输的可靠性。仿真时间到达100s时，所有流的传输同时结束，仿真实验结束。 如果读者想进一步分析仿真的深层次结果，可参考资料自行编码分析脚本对trace文件（.tr）进行分析，并绘制图形对比。

5 结果分析与讨论

仿真分析的过程中还需要注意以下几个问题： （1）IEEE 802.15.4和Zigbee路由协议具有什么的特点？ （2）IEEE 802.15.4和Zigbee路由协议存在哪些问题？如何解决？

6 仿真扩展与分析

在本实验的基础上，可自己动手设计不同网络场景下的仿真，分析IIEEE 802.15.4和ZBR协议的性能，分析解读实验相关的程序代码。