摘 要

随着信息时代的到来，通信技术正处于高速发展中，个人用户希望能够实现无时间、无地点限制的数据通信。传统的计算机网络也随着这种变化实现了由有线向无线的转变。无线技术已经成为了通信发展的重要方面。无线网络的发展，使用户能够在各种设备上实现全球范围内的数据传递。随着这种变化的产生，无线网络技术成为了研究的热点。解决无线网络中的平均共识问题得到了广泛的关注。Gossip算法在解决无线网络中的一致性平均问题上提供了非常好的解决方案。

本文主要是研究Gossip算法在无线网络中的仿真实现，在NS2模拟器上实现Gossip算法的代码、仿真结果的数据图表等。通过对仿真结果进行分析与验证，对Gossip算法的收敛性和收敛速度进行分析。通过对AODV路由算法进行改进，加入基于地理位置的Gossip算法思想，在无线网络中实现Gossip算法。通过改变节点的个数和节点的移动速度来探求Gossip算法的收敛性和收敛速度。

关键词：Gossip算法，无线网络，NS2模拟器，收敛性，收敛速度

Abstract

With the development of the information age, communication technology is developing rapidly, and individual users want to realize data communication without time and place. The traditional computer network has also changed from wired to wireless with this change. Wireless technology has become an important aspect of communication development. The development of wireless networks enables users to deliver data across a wide range of devices. With the emergence of this change, wireless network technology has become the focus of research. Solving the problem of average consensus in wireless networks has received extensive attention. The Gossip algorithm provides a very good solution to the problem of average consistency in wireless networks.

This paper mainly studies the simulation of Gossip algorithm in wireless network, and implements the code of Gossip algorithm and the data chart of simulation result in NS2 simulator. By analyzing and validating the simulation results, the convergence and convergence speed of the Gossip algorithm are analyzed. Through the improvement of AODV routing algorithm and the idea of Gossip algorithm based on geographical location, Gossip algorithm is implemented in wireless network. The convergence and convergence rate of the Gossip algorithm are investigated by changing the number of nodes and the moving speed of nodes.

Key Words： Gossip algorithm，wireless network，NS2 simulator，convergence，convergence rate

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 8

1.1 课题研究的目的和意义 8

1.1.1 无线网络简介 8

1.1.2 无线传感器网络的特点 8

1.1.3 Gossip算法研究的目的和意义 9

1.2 国内外的研究现状分析 9

1.3 论文的研究内容和结构安排 10

第二章 Gossip算法基本理论 12

2.1 Gossip算法简介 12

2.2 单播Gossip算法 13

2.3 广播Gossip算法 13

2.4 改进的Gossip算法 14

2.5 本章小结 14

第三章 NS2仿真平台 15

3.1 NS2简介 15

3.2 NS2体系结构 15

3.3 NS2功能 16

3.4 Otcl实现模拟的过程 16

3.5 本章小结 16

第四章 基于Gossip的路由协议 17

4.1 AODV路由协议 17

4.2 NS2中的AODV路由协议 19

4.3 基于Gossip算法的AODV路由协议 19

4.4 仿真结果分析 20

第五章 总结与展望 23

5.1 对本次毕业设计的总结 23

5.2 以后的工作展望 23

参考文献 25

致 谢 27

第一章 绪 论

1.1 课题研究的目的和意义

1.1.1 无线网络简介

无线网络结合了计算机网络与无线通信技术，跟有线网络相比，他们的作用是相同的，不同的主要是传输信息的媒介不同。无线网络的出现极大的方便了人们的生活，让通信变得更为简单。摆脱了一些设备上的限制。随着智能手机、笔记本电脑的普及，人们对无线网络的需求正处于不断上升的阶段。随着物联网技术的发展，以后的智能电器会越来越普及，对无线网络的要求也会变得越来越高，所以无线网络在我们的生活中越来越重要，对它的研究也将越来越深。无线网络的种类很多：无线个人网、无线局域网、无线广域网等。其具有很多的有点，例如隐蔽性能好、抗干扰能力强、保密性好、投资不多但是效率极高。不同于有线网络，用户可以在任意无线信号覆盖的位置接入到无线网络中，在区域内安装几个接入设备就可以做到全范围的覆盖。正由于无线网络有这么多的优点，现在已经广泛的进入到人们的生活。

1.1.2 无线传感器网络的特点

无线传感器网络具有特有的网络组织结构和节点能够用于很多特殊的场景。具有很强的计算能力和通信能力，其中结合了传感器技术、嵌入式技术、通信技术和分布式处理技术。无线传感器网络的建立地点和网络拓扑结构具有很大的随意性。无线传感器网络由多个节点组成，每个节点的参数只是整个参数中的一部分，所以节点要进行数据交换来让我们获得想要的整体情况。我们将所有的数据都传输带节点进行处理是不现实的，因为系统中的信息是无穷无尽的。采用集中式处理是不合理的，会造成巨大的的路由开销，由于节点之间具有很大联系，这种处理方式会造成大量的信息冗余。所以采用分布式的处理方式。通过许多分布式的处理器来处理自己所属部分的信息，最后通过分布式算法将信息进行联合处理^[1]。而Gossip算法正是这种分布式处理的较好的方法。

无线传感器网络中所有的节点事先不会知道邻居节点的位置，所以具备自组织的能力，可以自动进行处理，无线传感器网络为人们对随机性的研究提供了便利。

1.1.3 Gossip算法研究的目的和意义

无线传感器网络通常涉及在荒凉的或交通不便的地区，自然反弹在高应力下（例如在战场上或在较大的装置）。单个传感器随时可能失败。因此，大规模的分布是大不稳定，整个系统必须具有高度的容错性，节点和链路故障或临时通信中断是常态而不是例外情况。其次，由于大量的节点和对称性的系统，在中央协调的依赖会限制系统的可扩展性。