物联网的仿真技术.pptx

第九章 物联网的仿真技术;9.1 仿真技术概述; 计算机仿真技术是通过建立网络设备、链路和协议模型，并模拟网络流量的传输，来获得网络设计所需的网络性能数据。 计算机仿真方法在物联网的设计中最具有应用优势。因为计算机仿真可以解决大规模物联网系统构建的困难，节约成本。;　计算机仿真方法具有以下特点： 模拟实验机理科学，使得这项技术具有在高度复杂的网络环境下得到高可信度结果的特点。 使用范围广，既可用于现有网络的优化和扩容，也可用于新网络的设计，特别适用于大中型规模网络的设计； 初期应用成本不高，建好的网络模型可以延续使用，后期投资还会不断下降。;计算机仿真的软件体系结构;9.2 常用的仿真平台;TOSSIM工具的体系结构;如何采用TOSSIM模拟器运行TinyOS程序? 在PC机上安装好TinyOS之后，可以按照如下步骤打开TinyViz界面，执行某个应用程序的仿真任务。; 第一步：打开cygwin应用程序，进入目录 c:/tinyos/cygwin/opt/tinyos-1.x/apps/TestTinyViz，其中最后一级的目录为应用程序，用户自己可以选择。;　第二步：运行命令: make pc 　第三步：运行命令：build/pc/main.exe??-pthread??26。该命令的格式为 build/pc/main.exe??[options] node_nums，其中options的参数值可以查阅相关的帮助文档。这里模拟的网络节点数目node_nums取作26。;　第四步：运行命令：export??DBG=usr1 　第五步：打开另外一个cygwin应用程序(注意不要关闭cygwin先前的应用程序)，进入c:/tinyos/cygwin/opt/tinyos-1.x/tools/java/net/tinyos/sim目录。;　第六步：运行命令： make; 第七步：运行命令：tinyviz –run build/pc/main.exe 26 最后可以看到TinyViz仿真结果的显示界面。;运行26个节点的TOSSIM仿真界面;Layout布局的下拉菜单项;　TOSSIM的显著优点是它运行在PC机上，利用传统的调试工具来调试nesC程序。gdb不是专门为nesC设计的。 　nesC中的组件描述意味着单个命令可能有多个提供者，单个命令必须指定所处的模块、配件或接口，才能唯一地确定究竟是哪个命令。;9.2.2 OMNeT++; 与其它网络模拟器不同的是，OMNeT++采用的是以C++为核心的工作模式。用NED语言生成的网络拓扑结构的脚本，在生成模拟器的目标文件时，是通???特殊的编译器改写成C语言代码，再嵌入到整个工程。;9.2.3 OPNET;OPNET的特点： (1) 采用面向对象的技术。 (2) 提供了各种通信网络和信息系统的处理构件和模块。 (3) 采用图形化界面来建模。 (4) 在过程层次中使用有限状态机来对其它协议和过程进行建模，用户模型和OPNET的内置模型自动生成C语言。 (5) 内建了很多性能分析器，自动采集模拟过程的结果数据。 (6) 几乎预定义了所有常用的业务模型，如均匀分布、泊松分布等。; Modeler提供了多种业务模拟方式，具有收集分析统计量、查看动画和调试等功能，直接收集各个网络层次的性能统计参数，编制和输出仿真结果的报告。;9.2.4 NS2; 　 在进行网络仿真之前，首先分析仿真涉及哪个层次，NS仿真分两个层次： 一是基于OTcl编程的层次。利用NS已有的网络元素实现仿真，无需修改NS本身，只需编写OTcl脚本。 另外是基于C++和OTcl编程的层次。如果NS中没有所需的网络元素，则需要对NS进行扩展，添加所需网络元素，即添加新的 C++和OTcl类，编写新的OTcl脚本。;NS2仿真过程的步骤： （1）编写OTcl脚本。 （2）建立协议代理。 （3）配置业务量模型的参数，确定网络的业务量分布。 （4）设置Trace对象。 （5）编写其他辅助过程，设定模拟时间，至此OTcl脚本编写完成。 （6）用NS解释执行刚才编写的OTcl脚本。 （7）对Trace文件进行分析，得出有用的数据。 （8）调整配置拓扑结构和业务量模型，重新进行上述模拟过程。;NS2仿真器封装的模块： （1）事件调度器 （2）节点 （3）链路 （4）代理 （5）包; NS2软件由Tcl/Tk、OTcl、NS和Tclcl构成： Tcl是开放脚本语言，用来对NS2进行编程，Tk是Tcl的图形界面开发工具，帮助用户在图形环境下开发图形界面； OTcl是基于Tcl/Tk的面向对象扩展，具有自己的类层次结构； NS模块作为这种软件包的核心，是面向对象的仿真器，采用C+