ns-3无人机自组网仿真验证
仿真验证
(1) 验证目的
1. 利用NS-3仿真平台评估大规模无人机组网通信系统的性能：
本研究旨在通过NS-3仿真平台深入了解大规模无人机组网通信系统在不同条件下的性能表现。具体关注的性能指标包括：
- 网络吞吐量：用于评估大规模组网系统的数据传输能力。
- 时延：研究数据传输的延迟，包括端到端时延和传播时延。
- 数据包丢失率：分析数据包在传输过程中的丢失率。
2. 验证通信协议和路由策略的可行性：
目标是通过仿真验证所提出的通信协议和路由策略是否能够在大规模无人机组网中实施，并满足系统要求。
3. 研究系统的扩展性和性能随网络规模增加而变化的情况： 通过改变仿真中的网络规模，旨在评估系统的扩展性，并探讨性能随着网络规模增加而可能发生的变化。
4. 优化资源管理和提供决策支持： 本研究将研究资源管理策略，如频谱分配、功率控制、路由决策等，以确定最佳的系统配置和运营方式。此外，提供决策支持数据，以协助决策者在系统的部署和维护方面做出决策。
(2) 验证准备
硬件环境：
为了进行大规模无人机组网NS3仿真，需要配备高性能计算设备。理想情况下，选择多核心、高内存的工作站或服务器。本仿真验证采用的硬件资源配置如下：
1. CPU系列：AMD Ryzen Threadripper 5995X；
2. 内存容量：128GB；
3. 硬盘容量：500GB；
4. USB接口：一个或多个；
5. 输入设备：键盘，鼠标；
软件环境：
1. 操作系统： 采用Linux操作系统（Ubuntu 20.04 LTS）。Linux提供了稳定性和灵活性，以支持复杂的仿真实验。
2. NS3仿真框架： NS3是用于网络仿真的广泛使用的开源工具。为了保持最新特性和修复，需要下载并安装最新版本的NS3。并遵循最佳实践和规范的NS3配置。
3. C/C++编译器： NS3主要使用C++进行开发，因此需要配置支持C++17或更高版本的编译器，例如GNU编译器集（GCC）。
4. Python： 虽然NS3主要用C++编写，但NS3还提供了Python绑定，用于脚本化和控制仿真。因此，安装Python 3.x以支持脚本化操作。
5. 依赖项管理器： 使用适当的依赖项管理器（例如APT、YUM、PIP等）来安装和管理NS3的依赖项。这些依赖项可能包括库、工具和其他支持软件。
6. 数据分析工具： 为了对仿真结果进行分析，需要数据分析工具，如Python的NumPy、Pandas、Matplotlib等。
(3) 验证内容
1. 大规模无人机组网通信系统的性能验证：
- 吞吐量性能验证： 在不同负载条件下，评估系统的数据传输吞吐量。探索吞吐量随着通信负载增加而如何变化，以确定系统的容量极限。
- 时延性能验证： 测试数据包从源到目的地的平均时延，并研究时延如何受到网络拓扑、通信协议和数据传输距离等因素的影响。
- 丢包率性能验证： 评估系统的数据包丢失率，分析数据包丢失的原因，如拥塞、信号干扰等，并提出改进策略。
2. 通信协议和路由策略的可行性验证：
- 协议可行性验证： 验证所选的通信协议是否能够有效地支持大规模无人机组网，包括信号传输、数据封装和处理。
- 路由策略可行性验证： 模拟不同的路由策略，并评估其对数据传输性能的影响。验证策略是否能够适应无人机网络的复杂环境。
3. 系统扩展性和性能随网络规模变化验证：
- 系统扩展性验证： 逐渐增加无人机数量，模拟大规模网络，以评估系统的扩展性和性能。测量系统在不同规模下的性能表现。
- 性能随网络规模变化验证： 分析性能随着网络规模增加而如何变化。例如，研究吞吐量、时延和丢包率等性能指标如何受到网络规模的影响。
4. 优化资源管理和提供决策支持：
- 资源管理验证： 研究资源管理策略，包括频谱分配、功率控制和数据缓存等。评估这些策略对性能的影响，并提出最佳实践。
- 决策支持验证： 通过模拟不同决策场景，验证系统的决策支持功能。评估其对系统运营和维护的影响，包括网络配置、任务分配和资源优化。