NS3网络模拟器中如何利用Gnuplot工具像MATLAB一样绘制各类图形？

NS3网络模拟器中如何利用Gnuplot工具像MATLAB一样绘制各种图形？

文章目录

[1. 简介](#1. 简介)
[2. 基本用法](#2. 基本用法)
3.NS3绘图实例

1. 简介

Gnuplot是一个强大的命令行驱动的绘图工具，由Colin Kelly和Thomas Williams于1986年开始开发，支持二维和三维图形绘制。
特点：

多平台支持：适用于Linux、OS/2、MS Windows、OSX、VMS以及许多其他平台。
交互式与批处理模式：既可以通过命令行交互地输入指令进行绘图，也可以编写脚本批量生成图形，方便自动化处理。
丰富的图形类型：支持多种2D和3D图形，如折线图、散点图、柱状图、曲面图等，还支持参数方程绘图、极坐标绘图等。
数据格式灵活：可以直接读取包含数据的文本文件，数据文件中的数据应按照列排列，列之间用空格或制表符分隔，注释行以"#"开头会被忽略。
可定制性强：用户可以通过设置各种参数来定制图形的外观，包括坐标轴范围、标签、刻度、线条样式、颜色、字体等。
输出格式多样：支持多种输出格式，如PNG、JPEG、EPS、PDF、SVG等，方便在不同场合使用。

2. 基本用法

基础绘图 ：例如绘制正弦函数图像，在命令行中输入plot sin(x)即可。还可以通过添加更多参数来定制图形，如set title

"Some math functions" // 设置图片标题、set xrange $-10:10$ // 设置横坐标范围等。
从数据文件绘图 ：假设有一个名为"fileA.dat"的数据文件，文件中第一列为x值，第二列为y值，可以使用plot "fileA.dat"

using 1:2 title 'data A'来绘制该数据的折线图。
绘制多条曲线 ：在同一张图中绘制多条曲线时，可以使用逗号分隔不同的绘图语句，如plot sin(x) title 'Sine',

cos(x) title 'Cosine'。

3.NS3绘图实例

以NS3中lr-wpan低速率个域网模型中的lr-wpan-error-distance-plot.cc为例，绘制性能曲线图。

1、安装Gnuplot工具。

复制代码

sudo apt-get install gnuplot

2、仿真代码中添加Gnuplot绘图相关代码。

首先，加入头文件：

复制代码

#include <ns3/gnuplot.h>

其次，创建plt文件和eps文件，其中eps文件用于存放记录数据，plt文件用于存放eps文件：

复制代码

std::ofstream berfile("802.15.4-psr-distance-sensi.plt");
Gnuplot psrplot = Gnuplot("802.15.4-psr-distance-sensi.eps");

然后，在仿真运行过程记录数据，如下代码所示，如果想绘制多条性能曲线，分开多个psrdataset记录，并分别AddDataSet到eps文件中即可：

复制代码

for(int k = 0; k<7; k++)
{
	Gnuplot2dDataset psrdataset(std::to_string(rxSensi[k]) + "dBm");
	for (int j = minDistance; j < maxDistance; j += increment)
	{
			//	记录数据
			psrdataset.Add(j, g_packetsReceived / 1000.0);
	}
	//将数据存入eps文件
	psrplot.AddDataset(psrdataset);
}

最后，将记录的所有数据加上标题、X轴、Y轴等信息写入plt文件。

复制代码

    psrplot.SetTerminal("postscript eps color enh \"Times-BoldItalic\"");
    psrplot.SetLegend("distance (m)", "Packet Success Rate (PSR)");
    psrplot.SetExtra("set xrange [0:200]\n\
                      set yrange [0:1]\n\
                      set grid\n\
                      set style line 1 linewidth 5\n\
                      set style increment user");
    psrplot.GenerateOutput(berfile);
    berfile.close();

3、通过Gnuplot工具将plt文件转为可查看的eps图片。

复制代码

gnuplot 802.15.4-psr-distance-sensi.plt

生成的eps文件通常在NS3的运行目录，如~/ns-allinone-3.38/ns-3.38/目录下，双击eps图片文件，即可查看：

如下图所示，绘制了不同接收灵敏度下，随着通信距离的增加，包接收成功率PSR的情况。由此也可知道不同接收灵敏度的最大通信距离。