基于OMNeT++平臺的無線傳感器網絡仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、無線傳感器網絡是由大量傳感器節(jié)點構成的多跳自組織網絡,其目的是協(xié)作地感知、采集監(jiān)測區(qū)域內的物理環(huán)境信息,并對采集到的數據進行處理,最終反饋給觀察者.目前,它已被廣泛應用在環(huán)境監(jiān)測、軍事偵查、醫(yī)療衛(wèi)生、智能家居等領域,因此受到了學術界和工業(yè)界越來越廣泛的關注.
　　在傳統(tǒng)計算機網絡系統(tǒng)的研究中,科研人員通常采用模擬仿真并結合物理測量來衡量一個新的協(xié)議或算法的適用性。但是在無線傳感器網絡研究領域,由于其自身的應用特點使得物理測量在很多

2、環(huán)境下往往不可行,此時計算機的模擬仿真就成為無線傳感器網絡性能評價的主要手段.通過網絡仿真工具,科研人員可以在一個可控的模擬環(huán)境里研究無線傳感器網絡,觀察由不可預測的干擾和噪聲對信道傳輸的影響,最終減少網絡的部署工作以及投放后的維護成本.高效準確的仿真工具對于無線傳感器網絡的發(fā)展有著很大的推動作用,同時也為相關的理論研究提供了基礎平臺.因此,有效的仿真系統(tǒng)的設計和開發(fā)是非常必要的.
　　OMNet++是一款基于組件和模塊化的、開放

3、的通用網絡仿真平臺,近年來已經在科研和工程領域逐漸流行起來.OMNeT++平臺提供的仿真類庫和開發(fā)工具為仿真人員提供了極大的便利,使得仿真人員可以把主要精力放在系統(tǒng)建模和模塊設計上,而不必關注仿真的底層實現(xiàn).本文從OMNeT++的仿真原理、類庫和使用步驟等方面對OMNeT++仿真平臺進行了剖析,并且針對無線傳感器網絡的仿真特點對其進行了改進.
　　無線傳感器網絡是高度面向應用的網絡類型,并且與其他傳統(tǒng)的網絡相比具有一些顯著的特點,

4、正是由于這些特點使得在設計仿真系統(tǒng)時需要綜合考慮很多新問題.本文遵循離散事件系統(tǒng)仿真的一般研究方法和步驟,并結合無線傳感器網絡仿真的自身特點,從模型設計、確定仿真算法、建立仿真模型、設計仿真程序、仿真結果分析等五個方面循序漸進地對無線傳感器網絡仿真進行了研究。最終在OMNeT++平臺的基礎上,實現(xiàn)了無線傳感器網絡仿真系統(tǒng).
　　在前人的工作基礎上,本文的主要研究工作及創(chuàng)新如下:
　　(1)無線傳感器網絡是高度面向應用的網絡類

5、型,與其他傳統(tǒng)的網絡相比具有顯著的特點,如仿真規(guī)模龐大、業(yè)務模型復雜、節(jié)點不穩(wěn)定和能量有限等,這些特點使其仿真模型不能簡單的使用傳統(tǒng)的網絡模型.本文借鑒經典的TCP/IP參考模型并結合無線傳感器網絡的自身特點建立了仿真模型.
　　(2)對于無線傳感器網絡,由于節(jié)點的冗余度高、拓撲構造密集,因此在仿真規(guī)模上必須考慮大量節(jié)點的分布并發(fā)特性,而OMNeT++的離散事件仿真機制不能有效實現(xiàn)這一機制.本文在OMNeT++離散事件仿真的基礎上

6、,對其內部數據結構和實現(xiàn)機制進行了改進,使得OMNeT++可以更為高效的實現(xiàn)傳感器節(jié)點的分布并發(fā).
　　(3)本文提出了帶有多種信道損耗形式的無線信道模型.根據多篇文獻中給出的信道損耗實驗數據,本文把仿真系統(tǒng)中的信道損耗模型劃分成以下三種:路徑損耗、隨機信號干擾損耗和節(jié)點移動損耗.
　　(4)能耗是無線傳感器網絡仿真中必須要考慮的因素,本文在OMNeT++平臺上設計并實現(xiàn)了能量管理模塊.仿真系統(tǒng)運行期間,能耗管理模塊通過方法