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6卷第3期信息技术快报Vol.6No.3
InformationTechnologyLetterMay2008
无线传感器网络模拟器的技术与发展
陈海明
摘要：无线传感器网络模拟器是无线传感器网络研究中必不可少的支撑软件。本文以SensorSim、
SensorSimulator和J-Sim为例介绍了现有无线传感器模拟器的架构和设计原理，指出了这些模拟器在可支
持的最大网络规模方面的问题。本文重点是介绍中科院计算所无线传感网络实验室所建立的无线传感器网
络模拟器EasiSim的设计原理，该模拟器采用了“基于列表的集中式仿真对象组织结构”的设计方法，实
现了对模拟器中所有节点的有效管理，减少了事件的数量，提高了系统的执行效率，其“分层体系结构”
的设计思想，使其具有很好的可扩展性。
关键词：无线传感器网络；模拟器；网络规模；性能评价
无线传感器网络（WSN,WirelessSensorNetworks）是由部署在监测区域内的大量微型
智能传感器节点组成，通过这些节点相互协同地采集和处理网络覆盖范围内的环境或感知对
象的信息，并通过多跳自组织无线通信方式形成的一类新型网络系统。随着嵌入式计算、无
线通信和分布式信息处理等技术的快速发展，无线传感器网络得到了学术界和工业界的广泛
关注，各种网络部署方案和应用系统相继提出，网络功能和协议日趋复杂，网络规模也日趋
庞大。
网络模拟是测试和评价网络性能的重要手段之一。无线传感器网络模拟器（Simulator），
也称无线传感器网络模拟平台（SimulationPlatform），是指一种能够模拟众多节点在各种配
置环境下的协同工作过程，获取有关节点状态的详细信息，评价节点操作系统和网络协议栈
服务质量的支撑软件。按照所模拟的事件粒度的不同，无线传感器网络模拟器可以分为两类，
一类是数据包级的模拟器，另一类是指令级的模拟器。由于后者一般按照特定的无线传感器
节点的架构建立，用于直接在PC上运行节点的应用程序，所以又被称为无线传感器网络仿
真器（Emulator），如TOSSIM[1][2][3][4]
、ATEMU、Avrora和Emstar。由于仿真器需要逐条运
行操作系统或应用程序中指令来完成对某一事件的处理，所以运行速度很低，一般只用于单
一节点的代码调试，而很少用于模拟多个节点间的网络级行为。本文所说的无线传感器模拟
器特指数据包级的模拟器。现有的这类模拟器（如表1所示）大都是在传统的网络模拟器（如
ns-2,OMNeT++,J-Sim）的基础上加以扩展而建立的。
表1.几个典型的无线传感器网络模拟器
模拟器研制单位基础架构语言
SensorSim[5]美国加州大学洛ns-2面向对象C++/OTcl
杉矶分校（UCLA）（Object-orient）
SensorSimulator[6]美国路易斯安那OMNeT++面向组件C++/NED
州立大学（LSU）(Component-orient)
J-Sim[7]美国伊利诺伊大JavaSim面向组件Java/Jacl
学香槟分校(Component-orient)
（UIUC）
SENSE[8]美国伦斯勒理工COST面向组件CompC++
大学（
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