Основы моделирования беспроводных сетей. Среда OMNeT++: учебное пособие для СПО

Description

Изложены подходы к построению и исследованию моделей беспроводных сетей простейшей структурной организации. Дается общее представление о методах и приемах работы в среде OMNeT++ фреймворка INET для решения этих задач. Рассмотрены примеры моделей сетей с учетом мобильности узлов сети, их способности к динамической маршрутизации, а также возможности учета энергопотребления каждым из узлов сети в зависимости от его режима работы. Приведены краткие сведения о протоколах доступа к среде передачи данных в Wi-Fi сетях и способах моделирования этих процессов при различных моделях распространения сигналов. Большое число примеров и заданий направлено на привитие устойчивых навыков по формированию моделей беспроводных сетей и исследованию их работы. Предназначено для студентов средних профессиональных учреждений, обучающихся по специальностям направлений подготовки «Информационная безопасность» и «Информатика и вычислительная техника». ВВЕДЕНИЕ 1. УСТАНОВКА OMNEТ++ И ЕГО ФРЕЙМВОРКОВ НА КОМПЬЮТЕР С ОС WINDOWS 7 1.1. Установка пакета OMNeТ++ 4.6 в среде Windows 7 1.2. Установка фреймворка INET 3.3.0 в среде OMNeТ++ 4.6 1.3. Установка фреймворка MIXIM в среде OMNeТ++ 4.6 1.4. Установка фреймворка Castalia в среде OMNeT ++ 4.6 1.5. Установка пакета OMNeT++ 5.0 и фреймворка INET 3.4.0 в среде ОС Windows 7 2. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К МОДЕЛИРОВАНИЮ СЕТЕЙ В СРЕДЕ OMNET++ INET FRAMEWORK 2.1. Формирование рабочего пространства для модели сети 2.2. Формирование модели сети «Два узла на общей шине» 2.3. Запуск модели на выполнение 2.4. Просмотр результатов моделирования 2.5. Определение модели сети и параметров ее работы непосредственно в коде ned-файла 2.6. Задание на лабораторную работу 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОСТЕЙШИХ ETHERNET-СЕТЕЙ В СРЕДЕ OMNET++ INET FRAMEWORK 3.1. Ethernet-топология «звезда» на базе концентратора 3.2. Ethernet-топология «звезда» на базе коммутатора 3.3. Моделирование сети смешанной Ethernet-топологии 3.4. Задание на лабораторную работу 4. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К ПОСТРОЕНИЮ МОДЕЛЕЙ ПРОСТЕЙШИХ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ 4.1. Модель сети из двух узлов, связанных радиоканалом для передачи UDP-датаграмм 4.2. Запуск и исследование модели взаимодействия двух беспроводных устройств по UDP 4.3. Задание на лабораторную работу 5. ПРОСТЕЙШАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ МЕЖДУ УЗЛАМИ БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ 5.1. Несколько беспроводных узлов сети с ограниченным диапазоном радиосвязи 5.2. Настройка статической маршрутизации 5.3. Учет взаимных помех беспроводных узлов друг на друга 5.4. Задание на лабораторную работу 6. ПРОТОКОЛ ДОСТУПА К СРЕДЕ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ 6.1. Уровень доступа к среде стандарта 802.11 6.2. Использование CSMA/CA в моделях фреймворка INET 6.3. Использование CSMA/CA с подтверждениями 6.4. Задание на лабораторную работу 7. МОДЕЛИ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ И МОБИЛЬНОСТИ УЗЛОВ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ 7.1. Учет энергопотребления узлами сети в моделях на базе фреймворка INET 7.2. Настройка перемещений узлов 7.3. Задание на лабораторную работу 8. ДИНАМИЧЕСКАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ В МОБИЛЬНЫХ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ 8.1. Беспроводные мобильные Ad Hoc сети 8.2. Протокол маршрутизации AODV 8.3. Модель сети с AODV маршрутизацией 8.4. Маршрутизация в MANET при ограничениях на радиосвязь 8.5. Задание на лабораторную работу 9. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В INET МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ СИГНАЛОВ 9.1. Методы модуляции несущей 9.2. Использование в INET более реалистичной среды распространения радиосигналов 9.3. Модели распространения радиоволн 9.4. Учет коэффициента усиления антенны 9.5. Задание на лабораторную работу 10. РАБОТА WI-FI-СЕТЕЙ В РЕЖИМЕ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ КООРДИНАЦИИ 10.1. Подключение клиентов Wi-Fi-сети к точкам доступа 10.2. Использование Wi-Fi-роутера в режиме повторителя 10.3. Модель инфраструктурного режима работы Wi-Fi-сети 10.4. Исследование инфраструктурного режима работы Wi-Fi-сети 10.5. Задание на лабораторную работу 11. БЕСПРОВОДНЫЕ СЕТИ ZIGBEE И СТАНДАРТ 802.15.4 11.1. Общие сведения о ZigBee сетях и стандарте IEEE 802.15.4 11.2. Подход к моделированию сетей IEEE 802.15.4 в среде INET ПРИЛОЖЕНИЯ 1. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ БЕСПРОВОДНЫХ WI-FI-СЕТЕЙ 1.1. Основные типы архитектур Wi-Fi-сетей 1.2. Технология WDS 1.3. Типовые требования к корпоративной Wi-Fi-сети 1.4. Wi-Fi-анализаторы офисных и бытовых сетей 2. ИЗМЕРЕНИЕ СИГНАЛОВ В БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ 2.1. Децибелы 2.2. Децибел-милливатт и изотропный децибел 2.3. Правила действий с относительными величинами 3. АНТЕННЫ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОСИГНАЛОВ 3.1. Антенны и их основные характеристики 3.2. Диаграмма направленности 3.3. Распространение сигнала 3.4. Передача сигнала в пределах линии прямой видимости 3.5. Типы антенн для беспроводных устройств 4. ТЕХНОЛОГИЯ РАСШИРЕНИЯ СПЕКТРА 4.1. Технология DSSS 4.2. Коды Баркера 4.3. Технология FHSS 4.4. Особенности распространения радиосигналов 4.5. Ортогональное частотное разделение каналов 4.6. Особенности эксплуатации беспроводных сетей СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ