Ns3 Ejemplos Sencillos

June 27, 2023 | Author: Anonymous | Category: N/A
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SIMULACIÓN DE PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO PARA REDES MÓVILES AD-HOC MEDIANTE HERRRAMIENTA DE SIMULACIÓN NS-3

Primeros pasos con ns-3. Ejemplos sencillos

Outline  



Introducción Primer ejemplo de ns3. Enlace punto a punto. Segundo ejemplo de ns3. Dos nodos inalámbricos en configuración ad hoc

Simulación de Protocolos de Enrutamiento para MANET con ns-3

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¿Qué ué po pode demo moss si simu mula larr en ns3 ns3?? ¿Q 

 





Redes inalámbricas como WIFI, WIMAX, LTE, redes de sensores, redes ad hoc Redes fijas basadas en TCP/IP Distintas aplicaciones y protocolos

Psimu ra lar drese finius r alonssc eript spts cesn.arios de simulación y las redes a siamula usa scri Se pu pueede den n de desa sarrro rollllar ar pr priinc nciipa palm lmen ente te en dos dos leng ngua uaje jes: s: CPP

y PYTHO YTHON N

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Simu Si mula laci ción ón de rede redess ad hoc hoc 

Respecto a redes de ad hoc se debe profundizar en los siguie sig uiente nte mod model elos: os: o o o o o o o o

Ante An tenna nna Mo Modul dulee Opti ptimi mize zed d Link Link St Stat atee Ro Rout utin ing g (O (OLLSR SR)) Ad Hoc Onn-De Dema mand nd Di Dist stan ancce Ve Vect ctor or (A (AO ODV DV)) DSDV DS DV Ro Rout utin in DSR DS R Ro Rout utin ing g Mobility Propaga Pro pagatio tion n mod models els Wifi

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Estruc ructur tura a de un pro progra grama ma en ns ns3 3 Est 

Ejemplo.  scratch-simulator.cc  Cabecera típica de C 

#include #inclu de "ns3/core-m "ns3/core-module. odule.h" h" NS_LOG_COMPONENT_DEFINE ("ScratchSimulator");

Se utiliza para habilitar/deshabilitar mensajes por consola

using usi ng name namespa space ce ns3; ns3; int int mai ain n (i (int nt ar argc gc,, char char *a *arrgv[] gv[]))

Programa principal

{ Se muestra el mensaje

NS_LOG_UNCOND NS_LOG_ UNCOND ("Scratch Simulator"); Simulator"); Simulator::Run ();

Se ejecuta hasta que no haya un STOP o no haya eventos

Simulator::De Simula tor::Destroy stroy ();

Se libera memoria.

} 

¿Có ¿C ómo se eje jecu cuta ta?? ./waff --ru ./wa --run n scr scratc atch/s h/scrat cratchch-sim simula ulator tor

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Mensajes de “logs” 

LOG functionality: macros which allow developers to send information to the std::clog output stream. • All logging messages are disabled by default. • To enable selected logging messages, use the ns3::LogC ns3:: LogCompon omponentEn entEnable able funtio funtion n or use the NS_LOG NS_LOG environment variable LogComponentEnable("UdpEchoClientApplication", LOG_LEVEL_INFO); LogComponentEnable("UdpEchoServerApplication",   LOG_LEVEL_INFO);

o

o

  This will result in the application printing out messages as packets are sent and received during the simulation.

$ export NS_LO NS_LOG=UdpE G=UdpEchoCli choClientAppl entApplicatio ication=level n=level_all _all

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Mensajes de “logs” 

Existen 7 niveles de mensajes de log: •   LOG_ERROR •  •  •  •  •  •  • 

— Log error messages (associated macro: NS_LOG_ERROR); LOG_WARN — Log warning messages (associated macro: NS_LOG_WARN); LOG_ LOG_DE DEBU BUG G — Log Log rela relati tive vely ly ra rare re,, ad-h ad-hoc oc debu debugg ggin ing g mess messag ages es (associated macro: NS_LOG_DEBUG); LOG_IN LOG_INFO FO — Log inform informati ationa onall messag messages es about about progra program m progre progress ss associ ass ociat ated ed ma macro cro:: NS _LOG_INFO INFO LOG_FUNCT LOG_FUNCTION ION — Log a message message describing describing each function called called (two associate assoc iated d macros: macros: NS_LOG_F NS_LOG_FUNCT UNCTION, ION, used for member member functions, functions, and NS_LOG_FUNCTION_NOARGS, used for static functions); LOG_LO LOG_LOGIC GIC – Log messa messages ges descri describin bing g logical logical flow within within a functi function on (associated macro: NS_LOG_LOGIC); LOG_ALL LOG_ALL — Log everything everything mentioned mentioned above (no associat associated ed macro). NS_LOG_U NS_LOG_UNCON NCOND D – Log the associated associated message message unconditio unconditionally nally (no associated log level).

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Modelo de ns3 

Con ns3 se crean un dispositivos o nodos que puede tener distintas interfaces, aplicaciones, direcciones IP, etc • El proceso es muy parecido al que haríamos en una instalación de una red en un laboratorio Nivel

Clases de ns3 (ejemplos)

Aplicación Transporte Red

Ipv4AddressHelper

Enlace

PointToPointHelper

Físico

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Empezamos con un enlace punto a punto (first.cc) I

Interfaz punto a punto Servidor 10.0.0.2

Cliente 10.0.0.1

Node

Enlace

Enlace

Application

Application

Protoc Pro tocol ol sta stack ck

Protoc Pro tocol ol Sta Stack ck

NetDevice

 

Channel

Interfaz

NetDevice

PtP Pt P Prot Protoc ocol ol

Punto a punto

Punto a punto Simulación de Protocolos de Enrutamiento para MANET con ns-3

Interfaz

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Empezamos con un enlace punto a punto (first.cc) II 

Objetivo: dos nodos que se comunican a través de una aplicación Cliente-Servido C liente-Servidor. r. • El programa comienza incluyendo los módulos que se van a utilizar:

#include "ns3/core-module.h"

#include "ns3/network-module.h" #include "ns3/internet-module.h" #include "ns3/point-to-point-module.h" #include "ns3/applications-module.h" using namespace ns3; NS_LOG_COMPONENT_DEFINE ("FirstScriptExample"); LogComponentEnable ("UdpEchoClientApplication", LOG_LEVEL_INFO); LogComponentEnable ("UdpEchoServerApplication", LOG_LEVEL_INFO);

• Finaliza de la manera usual:

Simulator::Run (); Simulator::Destroy (); Return 0;

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Empezamos con un enlace punto a punto (first.cc) III • Definición de los nodos: NodeContainer nodes; nodes.Create (2);

• Definición del canal punto a punto: pointToPointHelper pointToPoint; pointToPoint.SetDeviceAttribute ("DataRate", StringValue ("5Mbps")); po n

o o n . e o

anne

r

e ay , 

u e

r ng a ue

ms

;

Las clases Helper Helper ayudan a cre crear ar elementos con valores por defecto, sólo hay que cambiar estos valores con SetAttribute

• Una vez definido el enlace, se crean los interfaces y se unen a los nodos NetDeviceContainer devices; devices = pointToPoint.Install (nodes);

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Empezamos con un enlace punto a punto (first.cc) V  • Nivel de aplicación. o

Llamada a la función UdpEchoSe Llamada UdpEchoServerApp rverApplicatio lication ny UdpEchoClientApplication

o

Utilizació Util ización n de los Helpe Helperr para configu configurar rar estas funcione funciones. s. • El servidor. El servidor se encuentra en el nodo 1, estará activo desde el primer segundo hasta el décimo de la simulación y se usa el puerto número 9.

UdpEchoServerHelper echoServer (9);

Puerto del servidor 

ApplicationContainer serverApps = echoServer.Install (nodes.Get (1));

 La aplicación del servidor se instala en el nodo 1

serverApps.Start (Seconds (1.0)); serverApps.Stop (Seconds (10.0));

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Empezamos con un enlace punto a punto (first.cc) VI • Nivel de aplicación. El cliente. o

El cliente hará peticiones al puerto 9 de la IP del nodo 1, sólo hará una petición con un paquete de 1024 bytes. El cliente se instalará en el nodo 0.

UdpEchoClientHelper echoClient (interfaces.GetAddress (1), 9);  El Helper para la configuración del cliente requiere dos parámetr parámetros: os:

 La interfaz destino y el puerto destino echoClient.SetAttribute ("MaxPackets", UintegerValue (nPackets)); echoClient.SetAttribute ("Interval", TimeValue (Seconds (1.0))); echoClient.SetAttribute ("PacketSize", UintegerValue (1024));

Se dan valores a ciertos parámetros

ApplicationContainer clientApps = echoClient.Install(nodes.Get(0));

Se instala sobre el nodo 0 clientApps.Start (Seconds (2.0)); clientApps.Stop (Seconds (10.0)); Simulación de Protocolos de Enrutamiento para MANET con ns-3

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¿Cómo se ejecuta y que resultados obtenemos? 

Se ejecuta con la siguiente instrucción: ./waff --ru ./wa --run n scr scratch atch/fir /first st



Resultados: Mensajes de log a nivel de aplicación.

'build' finished successfully (55.759s) At time 2s client sent 1024 b tes to 10.1.1.2 ort 9 At time 2.25732s server received 1024 bytes from 10.1.1.1 port 49153 At time 2.25732s server sent 1024 bytes to 10.1.1.1 port 49153 At time 2.51465s client received 1024 bytes from 10.1.1.2 port 9

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Fich cher eros os de resu result ltad ados os I Fi 



Hay que añadir más código para obtener resultados que se puedan procesar. Para conseguir un fichero de traza similar a los de ns2 se añade el siguiente código:

AsciiTraceHelper ascii; "first.tr")); )); pointToPoint.EnableAsciiAll (ascii.CreateFileStream ( ("first.tr" 

Con el el hel helper per A Ascii sciitrace traceHelp Helper er se pu pueden eden regi registrar strar en un fich ficher ero o de d dat atos os las las traz trazas as de llos os p paq aque uete tes. s.

+ 2 /NodeList/0/DeviceList/0/$ns3::PointToPointNetDevice/TxQueue/Enqueue /NodeList/0/DeviceList/0/$ns3::PointToPointNetDevice/TxQueue/Enqueue ns3::PppHeader (Point-to-Point Protocol: IP (0x0021)) ns3::Ipv4Header (tos 0x0 DSCP Default ECN Not-ECT ttl 64 id 0 protocol 17 offset (bytes) 0 flags [none] length: 1052 10.1.1.1 > 10.1.1.2) ns3::UdpHeader (length: 1032 49153 > 9) Payload (size=1024) r 2.25732 /NodeList/1/DeviceList/0/$ns3::PointToPoi /NodeList/1/DeviceList/0/$ns3::PointToPointNetDevice/MacRx ntNetDevice/MacRx ns3::Ipv4Header (tos 0x0 DSCP Default ECN Not-ECT ttl 64 id 0 protocol 17 offset (bytes) 0 flags [none] length: 1052 10.1.1.1 > 10.1.1.2) ns3::UdpHeader (length: 1032 49153 > 9) Payload (size=1024)

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Fich eros os de resul resultad tados os II Ficher  

Cada línea se corresponde con un evento. En este caso se están monitorizando los eventos que ocurren en las colas de transmisión de todos los dispositivos punto a punto.

+

2 /NodeList/0/DeviceList/0/$ns3::PointToPointNetDevice/TxQueue/Enqueue ns ::Ppp ::PppHea Hea er   Point-to-Point Protocol: IP (0x0021)) ns3::Ipv4Header ( tos 0x0 ttl 64 id 0 protocol 17 offset 0 flags [none] length: 1052 10.1.1.1 > 10.1.1.2) ns3::UdpHeader ( length: 1032 49153 > 9) Payload (size=1024)

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Ficher heros os de res resul ultad tados os III III.. Fic Ficher heros os pca pcap p Fic 



Existen helper que pueden cre Existen crear ar ficheros ficheros de traza en el formato .pcap Se crea un fichero para cada interfaz que se nombran de la forma myfirst-0-0.pcap y myfirst-1-0.pcap pointToPoint.EnablePcapAll (“myfirst");



Se pueden leer con: • Wireshark • Desde consola con: $ tcpd tcpdump ump -nn -tt -r myfirst myfirst-0-0 -0-0.pc .pcap ap reading rea ding fro from m file myfi myfirst rst-0-0 -0-0.pca .pcap, p, llink ink-type -type PPP (PP (PPP) P) 2.000000 IP 10.1.1.1.49153 > 10.1.1.2.9: UDP UDP,, length 1024 2.514648 IP 10.1.1.2.9 > 10.1.1.1.49153: UDP UDP,, length 1024 $ tcpd tcpdump ump -nn -tt -r myfirst myfirst-1-0 -1-0.pc .pcap ap reading rea ding fro from m file myfi myfirst rst-1-0 -1-0.pca .pcap, p, llink ink-type -type PPP (PP (PPP) P) 2.257324 IP 10.1.1.1.49153 > 10.1.1.2.9: UDP UDP,, length 1024 2.257324 IP 10.1.1.2.9 > 10.1.1.1.49153: UDP UDP,, length 1024

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Simulando redes ad hoc 

Respecto al ejemplo anterior, las redes ad hoc móviles tien tienen en va vari rias as pe pecu culiliar arid idade ades: s: • Los nodos se unen a un medio compartido. • Los protocolos de encaminamiento son específicos: OLSR, AODV,..etc. • Los nodos son móviles y se mueven dentro de un espacio

. • Creación de los nodos inalámbricos ad hoc y configuración del canal • Movilidad • Instalación de la pila de protoco ocolos, asignación de direc reccio ion nes y esta establ blec ecim imie ient nto o del del prot protoc ocol olo o de enru enruta tami mien ento to.. iguració ión n de las las aplicaciones que generan el fl flu ujo de datos • Configu

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Dos nodos fijos inalámbricos ad hoc (wifi-quiet-adhoc.cc) I 

Objetivo: dos nodos ad hoc que se comunican a través de una apl aplic icaci ación ón Cli Client ente-S e-Serv ervido idor. r. • Respecto al ejemplo anterior cambiamos los nodos conectados mediante un enlace punto a punto a nodos inalámbricos comunicándose mediante IEEE802.11 • Se añad añaden en nuev nuevas as libr librer ería ías: s:

include "ns3 mobilit -module.h“ #include "ns3/wifi-module.h"

• Activar las trazas de los dispositivos WiFi WifiHelper wifi; if (verbose) { wifi.EnableLogComponents wifi.EnableLogComponent s ();

// Turn on all Wifi logging

} wifi.SetStandard (WIFI_PHY_STANDARD_80211b);

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Dos nodos fijos inalámbricos ad hoc (wifi-quiet-adhoc.cc) II 

Creación de los nodos y elección de su capa física y MAC

NodeContainer nodes; nodes.Create (2); YansWifiPhyHelper wifiPhy =

YansWifiPhyHelper::Default YansWifiPhyHelper::Defa ult ();

NqosWifiMacHelper wifiMac = NqosWifiMacHelper::Default (); wifi.SetRemoteStationManager ("ns3::ConstantRateWifiManager", "DataMode",StringValue (phyMode), "ControlMode",StringValue (phyMode)); wifiMac.SetType ("ns3::AdhocWifiMac"); // Set it to adhoc mode YansWifiChannelHelper wifiChannel; wifiChannel.SetPropagationDelay ("ns3::ConstantSpeedPropagationDelayModel"); wifiChannel.AddPropagationLoss ("ns3::FixedRssLossModel","Rss",DoubleValue (rss)); wifiPhy.SetChannel (wifiChannel.Create ()); NetDeviceContainer devices = wifi.Install (wifiPhy, wifiMac, nodes); Simulación de Protocolos de Enrutamiento para MANET con ns-3

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Dos nodos fijos inalámbricos ad hoc (wifi-quiet-adhoc.cc) III 

Movilidad. En este caso los nodos son fijos. MobilityHelper mobility;

//Posición inicial Ptr positionAlloc = CreateObject (); positionAlloc->Add (Vector (0.0, 0.0, 0.0)); pos

on

oc->

 

ec or

. ,

. ,

.

;

mobility.SetPositionAllocator (positionAlloc); //Elección del modelo de movilidad mobility.SetMobilityModel ("ns3::ConstantPositionMobilityModel"); mobility.Install (c);

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Dos nodos fijos inalámbricos ad hoc (wifi-quiet-adhoc.cc) IV  

Trazas.

AsciiTraceHelper ascii; wifiPhy.EnableAsciiAll (ascii.CreateFileStream ("wifi-quiet-adhoc.tr") wifiPhy.EnablePcap ("wifi-quiet-adhoc", devices); 

Ejecutar

./waff --ru ./wa --run n scr scratch atch/wi /wifi-q fi-quie uiet-ad t-adhoc hoc 

Resultados. Mensajes de log 'build' finished successfully (14.872s) At time 2s client sent 1024 bytes to 10.1.1.2 port 9 At time 2.0201s server received 1024 bytes from 10.1.1.1 port 49153 At time 2.0201s server sent 1024 bytes to 10.1.1.1 port 49153 At time 2.03696s client received 1024 bytes from 10.1.1.2 port 9

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Fich cher eros os de resu result ltad ados os I Fi 

Fich Ficher ero o .tr .tr t 2.009 /NodeList/0/DeviceList/0/$ns3::WifiNetDevice/Phy/State/Tx ns3::WifiMacHeader (DAT (DATA ToDS=0, ToDS=0, FromDS=0, MoreFrag=0, Retry=0, MoreData=0 Duration/ID=0usDA=ff:ff:ff:ff:ff:ff, SA=00:00:00:00:00:01, BSSID=00:00:00:00:00:01, FragNumber=0, SeqNumber=0) ns3::LlcSnapHeader (type 0x806) ns3::ArpHeader (request source mac: 00-06-00:00:00:00:00:01 source ipv4: ipv4: 10.1.1.1 dest ipv4: 10.1.1.2) 10.1.1.2) ns3::WifiMacT ns3::WifiMacTrailer railer () r 2.0097 /NodeList/1/DeviceList/0/$ns3::WifiNetDevice/Phy/State/RxOk  ns ns3: 3::W :Wif ifiM iMac acHe Head ader er DAT DATA  ToD ToDS= S=0 0 From FromDS DS=0 =0 More MoreFr Fraa =0 Retr Retr =0 MoreData=0 Duration/ID=0usDA=ff:ff:ff:ff:ff:ff, SA=00:00:00:00:00:01, BSSID=00:00:00:00:00:01, FragNumber=0, SeqNumber=0) ns3::LlcSnapHeader (type 0x806) ns3::ArpHeader (request source mac: 00-06-00:00:00:00:00:01 source ipv4: ipv4: 10.1.1.1 dest ipv4: 10.1.1.2) 10.1.1.2) ns3::WifiMacT ns3::WifiMacTrailer railer ()

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Fich cher eros os de resul resultad tados os II Fi $ tcpdum tcpdump p -n -nn n -t -ttt -r wifi-q wifi-qui uiet et-ad -adho hocc-00-0. 0.pc pcap ap reading from file wifi-qu reading wifi-quiet-ad iet-adhoc-0 hoc-0-0.pca -0.pcap, p, link-t link-type ype IEEE IEEE802_ 802_11_R 11_RADIO ADIO (802. (802.11 11 p plus lus radiota radi otap p hea header der)) 2.009000 2.009 000 200 2009000 9000us us tsft 1.0 Mb/s 2412 MHz 11b ARP, Requ Request est who-h who-has as 10.1.1 10.1.1.2 .2 (ff:ff:ff:ff (ff:ff :ff:ff:ff:ff :ff:ff)) tel telll 10.1 10.1.1.1, .1.1, length 28 2.010458 2.010 458 2 20104 010458us 58us ts tsft ft 1.0 Mb/ Mb/ss 2412 MH MHzz 11b -7 -79dB 9dB sign signal al -101d -101dB B noise ARP, Rep Reply ly 10.1.1.2 is-at 00:0 00:00:00:00:00:02, 0:00:00:00:02, length 28 2.010468 2010468us 2010468us tsft 1.0 Mb/s 2412 MHz 11b Acknowledgment RA:00:00:00:00:00:02 2.011202 2011202us 2011202us tsft 1.0 Mb/s 2412 MHz 11b IP 10.1 10.1.1.1.49153 .1.1.49153 > 10.1.1.2 10.1.1.2.9: .9: UDP, len th 1024 2.020412 2.020 412 202 2020412 0412us us tsft 1.0 Mb/s 241 2412 2 MHz 11b -79dB sign signal al -101d -101dB B noise Acknowledgm Ackno wledgment ent RA:00 RA:00:00:0 :00:00:00 0:00:00:0 :00:01 1 2.026802 2.026 802 2 20268 026802us 02us ts tsft ft 1.0 Mb/ Mb/ss 2412 MH MHzz 11b -7 -79dB 9dB sign signal al -101d -101dB B noise ARP, Request Reque st who-h who-has as 10. 10.1.1. 1.1.1 1 (ff:f (ff:ff:ff:f f:ff:ff:ff:f f:ff:ff) f) te tellll 10.1 10.1.1.2, .1.2, length 28 2.026852 2.026 852 202 2026852 6852us us tsft 1.0 Mb/s 241 2412 2 MHz 11b ARP, Reply 10.1. 10.1.1.1 1.1 is-at 00:00:00:0 00:00 :00:00:00: 0:00:01, 01, length 28 2.027870 2.027 870 202 2027870 7870us us tsft 1.0 Mb/s 241 2412 2 MHz 11b -79dB sign signal al -101d -101dB B noise Acknowledgm Ackno wledgment ent RA:00 RA:00:00:0 :00:00:00 0:00:00:0 :00:01 1 2.036956 2.036 956 2 20369 036956us 56us ts tsft ft 1.0 Mb/ Mb/ss 2412 MH MHzz 11b -7 -79dB 9dB sign signal al -101d -101dB B noise IP 10.1.1.2.9 > 10.1.1.1.49 10.1.1.1.49153: 1024 2.036966 2036966us 2036966us tsft 1.0153: Mb/sUDP, 2412length MHz 11b Acknowledgment RA:00:00:00:00:00:02 Simulación de Protocolos de Enrutamiento para MANET con ns-3

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Mensaj Men sajes es de log ./waff --ru ./wa --run n “sc “scratc ratch/w h/wifiifi-quie quiet-ad t-adhoc hoc –ve –verbos rbose=1 e=1”” WifiPhy:GetPayloadDurationMicroSeconds(1088, DsssRate1Mbps) size=1088 mode=DsssRate1Mbps rate=1000000 DcfManager:NotifyTxStartNow(0x8710dc8, +8896000.0ns) +2028060080. +20280 60080.0ns 0ns 0x8710dc8 0x8710dc8 tx start for +88960 +8896000.0ns 00.0ns DcfManager:UpdateBackoff(0x8710dc8) DcfManager:GetBackoffStartFor(0x8710dc8, 0x872be40) DcfManager:GetAccessGrantStart(0x8710dc8) DcfMana DcfM ana er:Mos er:MostRec tRecent ent 0x8710d 0x8710dc8 c8  +20275 +202756608 66080.0 0.0ns ns +10000 +10000.0n .0nss +20 +20278 278800 80080. 80.0ns 0ns +2009714016.0ns, +2037306080.0ns, +10000.0ns, +10000.0ns) access acc ess grant grant start=+ start=+203 203730 730608 6080.0 0.0ns, ns, rx access access start=+ start=+202 202756 756608 6080.0 0.0ns, ns, busy access access start=+10000. start=+ 10000.0ns, 0ns, tx access start=+202788 start=+2027880080.0 0080.0ns, ns, nav access start=+200971 start=+2009714016.0 4016.0ns ns DcfManager:MostRecent(0x8710dc8, +2028060080.0ns, +2037346080.0ns) DcfManager:GetBackoffStartFor(0x8710dc8, 0x86f0908) DcfManager:GetAccessGrantStart(0x8710dc8) DcfManager:MostRecent(0x8710dc8, +2027566080.0ns, +10000.0ns, +2027880080.0ns, +2009714016.0ns, +2037306080.0ns, +10000.0ns, +10000.0ns) access acc ess grant grant start=+ start=+203 203730 730608 6080.0 0.0ns, ns, rx access access start=+ start=+202 202756 756608 6080.0 0.0ns, ns, busy access access start=+10000. start=+ 10000.0ns, 0ns, tx access start=+202788 start=+2027880080.0 0080.0ns, ns, nav access start=+200971 start=+2009714016.0 4016.0ns ns DcfManager:MostRecent(0x8710dc8, +2027920080.0ns, +2037346080.0ns) Simulación de Protocolos de Enrutamiento para MANET con ns-3

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References  

http://www.nsnam.org/docs/release/3.19/doxygen/ Ns-3 tutorial. http://www.nsnam.org/docs/release/3.19/tutorial/singleht ml/index.html

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