基于DSR协议的Ad Hoc无线自组网仿真系统

资 源 简 介

该项目在MATLAB开发环境下实现了一个典型的Ad Hoc自组网DSR（动态源路由）协议仿真平台。系统首先在100x100的二维正方形仿真区域内，利用均匀分布随机算法生成30个通信节点。通过核心算法计算任意两点间的欧几里德距离，并根据设定的通信范围（半径15）判定节点间的连通性，从而构建出实时的无线网络拓扑结构。程序的核心功能在于模拟DSR协议的路径发现机制，在给定源节点与目的节点后，系统能够根据网络各节点的空间位置和连接关系，运算并提取出一条可行的多跳路径。仿真结果以图形化界面呈现，直观展示随机生成的节

详 情 说 明

基于DSR协议的Ad Hoc无线自组网MATLAB仿真系统

项目介绍

本系统是一个基于MATLAB开发环境的无线自组网（Ad Hoc）仿真平台，重点模拟了动态源路由协议（Dynamic Source Routing, DSR）的核心寻径机制。系统在二维正方形区域内模拟移动节点的分布，通过计算物理距离确定节点间的连通性，并利用路径搜索算法模拟DSR协议中的路由请求（RREQ）与路径发现过程。该仿真系统能够直观地展示无线自组网的多跳通信特性，是理解自组网拓扑结构和路由选择逻辑的理想工具。

功能特性

1. 随机拓扑构建：在指定大小的仿真区域（100x100）内随机生成固定数量的通信节点。
2. 物理链路判定：根据设定的通信半径（15个单位距离）自动计算节点间的欧几里德距离，并生成邻接矩阵，构建动态的网络拓扑。
3. DSR路径发现寻径：采用广度优先搜索（BFS）算法模拟DSR协议的路由发现过程，寻找源节点到目的节点之间的最短跳数路径。
4. 全景可视化展示：

* 绘制网络中所有节点及其编号。 * 以浅灰色虚线显示所有潜在的物理通信链路。 * 通过红色粗实线高亮显示最终选定的多跳路由路径。 * 对源节点和目的节点使用特殊的几何形状进行标记。

1. 仿真数据输出：在命令行窗口实时输出最终的路由路径序列信息。

系统的实现逻辑

仿真系统遵循以下逻辑步骤运行：

1. 环境初始化：设置仿真参数，包括区域大小、节点总数、通信半径以及源/目的节点的ID。
2. 空间坐标生成：利用随机均匀分布算法生成30个节点的坐标，并记录在坐标矩阵中。
3. 连通性评估：通过双重循环计算每两个节点之间的欧几里德距离。若距离小于等于通信半径且非自身节点，则判定为可达，在邻接矩阵中标记为1，否则为0。
4. 路由寻路逻辑：

* 初始化一个待访问队列，将源节点存入。 * 通过循环不断从队列中提取节点，并扫描其邻居节点。 * 记录已访问节点以防止环路，并使用父节点数组记录路径的溯源关系。 * 当访问到目的节点时，算法停止，证明路径发现成功。

1. 路径提取：从目的节点开始，根据父节点记录反向追溯至源节点，整理出完整的多跳节点序列。
2. 图形渲染：调用MATLAB绘图底层函数，将抽象的矩阵关系转化为直观的拓扑图和路由轨迹图。

关键算法与实现细节分析

1. 节点连通性算法

系统使用经典的欧几里德距离公式计算节点 $(x_i, y_i)$ 与 $(x_j, y_j)$ 之间的距离。 实现上采用了 distMatrix <= commRadius 的逻辑判断来快速生成二值化的邻接矩阵，这为后续的路由寻径提供了基础数据结构。

2. DSR寻径算法（基于BFS）

虽然实际的DSR协议包含路由发现和路由维护，但本仿真重点实现了其路由发现功能。程序利用广度优先搜索（BFS）模拟了RREQ（路由请求）数据包在网络中的广播扩散。

• 最小跳数特性：BFS算法能够保证在所有可行路径中找到跳数最少的那一条，这符合DSR协议倾向于选择短路径的初衷。
• 路径重溯：通过 parent 数组记录每个节点在搜索树中的前驱节点，使得程序能够从目的节点反向提取出一条唯一的转发路径。

3. 可视化绘制逻辑

仿真图层分为三层叠加：

• 底层：浅灰色虚线层，展示了网络中所有满足物理通信条件的链路。
• 中层：节点标记层，展示节点位置及编号，源节点与目的节点分别用绿色和蓝色方框增强识别。
• 顶层：路由路径层，利用红色线段和实心圆点标识出当前的动态源路由结果。

系统要求

• 软件环境：MATLAB R2016a 或更高版本。
• 硬件要求：标准桌面计算机即可，由于算法经过优化，计算复杂度较低，可实时生成结果。

使用方法

1. 打开MATLAB软件。
2. 将主程序脚本文件加载至编辑器。
3. 点击“运行（Run）”按钮。
4. 观察弹出的图形窗口，查看节点拓扑分布和红色路径线。
5. 在MATLAB命令行窗口查看输出的路径序列和邻接矩阵部分数据。
6. 如需测试不同情况，可手动修改程序开头的 nodeCount（节点数）或 commRadius（通信半径）参数。

注意事项

• 本系统为简化版DSR协议仿真，侧重于路径发现与可视化展示。
• 根据Ad Hoc网络的特性，节点分布是随机的。由于节点密度或通信半径的限制，部分情况下源节点与目的节点之间可能不存在可行路径，此时系统会输出相应的警告提示。
• 程序未包含DSR协议中的RRER（路由错误维护）功能，即假设在仿真过程中节点位置是相对静止且链路是稳定的。