NS3新手求助：如何编写代码绘制吞吐量/丢包率随时间变化曲线

刚接触NS3就要搞定作业里的吞吐量和丢包率曲线，确实有点摸不着头脑对吧？别担心，咱们从修改你已经在跑的fifth.cc入手，一步步搞定数据收集和绘图！

一、NS3端的数据收集（基于fifth.cc修改） #

咱们直接在现有代码上添加数据追踪逻辑，不用从零写新脚本。

1. 收集吞吐量数据（Sink端统计） #

吞吐量的核心是每隔固定时间统计Sink接收到的总字节数，再转换成Mbps单位（公式：(字节数*8)/(1024*1024*时间间隔)）。

步骤代码：

• 先在文件开头添加全局变量和文件操作头文件：

#include <fstream>
#include <iostream>
using namespace std;

// 吞吐量统计相关变量
ofstream throughputFile;
double lastStatTime = 0.0;
uint64_t lastRxBytes = 0;

• 添加追踪Sink接收数据的回调函数：

void RecordThroughput(Ptr<const Packet> packet, const Address& from) {
    double currentTime = Simulator::Now().GetSeconds();
    uint64_t currentRxBytes = packet->GetSize();

    // 每隔1秒统计一次吞吐量（可根据需求调整间隔）
    if (currentTime - lastStatTime >= 1.0) {
        double throughputMbps = (currentRxBytes - lastRxBytes) * 8.0 / (1024 * 1024 * (currentTime - lastStatTime));
        throughputFile << currentTime << " " << throughputMbps << endl;

        // 更新统计基准
        lastStatTime = currentTime;
        lastRxBytes = currentRxBytes;
    }
}

• 在创建TCP Sink的代码段，绑定这个回调：

// 找到原代码中创建sink的部分，添加绑定逻辑
Ptr<PacketSink> sink = CreateObject<PacketSink>();
sink->SetAttribute("Protocol", TypeIdValue(TcpSocketFactory::GetTypeId()));
nodes.Add(sink);
sink->SetNode(nodes.Get(1));
// 绑定接收数据的追踪回调
sink->TraceConnectWithoutContext("Rx", MakeCallback(&RecordThroughput));

• 在Simulator::Run()前打开输出文件，运行结束后关闭：

// 打开吞吐量数据文件
throughputFile.open("throughput_data.txt");
throughputFile << "Time(s) Throughput(Mbps)" << endl; // 可选表头

Simulator::Run();

// 关闭文件
throughputFile.close();
Simulator::Destroy();

2. 收集丢包数据（配合你的MATLAB处理） #

如果你已经有丢包事件数据，这部分可以按需补充；如果需要更精准的丢包统计，咱们可以在NS3里追踪链路丢包：

• 添加丢包统计的全局变量和文件：

ofstream lossFile;
uint64_t totalLost = 0;
double lastLossStatTime = 0.0;

• 添加丢包追踪的回调函数：

void RecordPacketLoss(Ptr<const Packet> packet, const Address& from) {
    double currentTime = Simulator::Now().GetSeconds();
    totalLost++;

    // 每隔1秒统计累计丢包数（也可以直接记录每个丢包的时间点）
    if (currentTime - lastLossStatTime >= 1.0) {
        lossFile << currentTime << " " << totalLost << endl;
        lastLossStatTime = currentTime;
    }
    // 若需记录单个丢包时间，直接写：lossFile << currentTime << " 1" << endl;
}

• 绑定到点对点链路的接收端设备：

// 找到原代码中创建点对点设备的部分
NetDeviceContainer devices = pointToPoint.Install(nodes);
// 绑定丢包追踪到接收端设备
devices.Get(1)->TraceConnectWithoutContext("Drop", MakeCallback(&RecordPacketLoss));

• 同样在Run前打开文件，结束后关闭：

lossFile.open("loss_data.txt");
lossFile << "Time(s) TotalLostPackets" << endl;

Simulator::Run();

lossFile.close();
Simulator::Destroy();

二、用MATLAB绘制曲线 #

现在你已经拿到throughput_data.txt和丢包相关数据，直接用MATLAB处理绘图即可。

1. 绘制吞吐量曲线 #

% 加载吞吐量数据
data = load('throughput_data.txt');
time = data(:, 1);
throughput = data(:, 2);

figure;
plot(time, throughput, 'b-', 'LineWidth', 1.5);
xlabel('时间 (s)');
ylabel('吞吐量 (Mbps)');
title('TCP吞吐量随时间变化曲线');
grid on;
set(gca, 'FontSize', 10);

2. 绘制丢包率曲线 #

假设你已经有丢包事件时间或每秒丢包数，结合发送数据包数计算丢包率（丢包率=（每秒丢包数/每秒发送数）*100%）：

% 加载丢包事件数据（每行一个丢包时间）
loss_events = load('loss_events.txt');
% 加载发送数据统计（每行是时间+每秒发送包数）
send_stats = load('send_data.txt');

% 统计每秒丢包数
time_edges = 0:1:max(send_stats(:,1));
[loss_counts, ~] = histcounts(loss_events, time_edges);
loss_per_sec = loss_counts(1:end-1);
time_axis = 0.5:1:max(send_stats(:,1))-0.5; % 取每秒中间时间点

% 计算丢包率
loss_rate = (loss_per_sec ./ send_stats(:,2)) * 100;

figure;
plot(time_axis, loss_rate, 'r-', 'LineWidth', 1.5);
xlabel('时间 (s)');
ylabel('丢包率 (%)');
title('TCP丢包率随时间变化曲线');
grid on;
set(gca, 'FontSize', 10);

三、小提示 #

• 统计间隔可以灵活调整：比如把1秒改成0.5秒，只需要修改回调里的时间判断条件即可。
• 若拓扑不是点对点，丢包可能发生在其他位置（比如无线节点），需要调整绑定追踪的对象（比如无线NetDevice的Drop事件）。
• 单位转换别搞错：字节转比特要乘8，转Mbps要除以1024*1024（因为1Mbps=1024*1024 bps）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mavimo