基于OMNeT++平臺的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器節(jié)點構(gòu)成的多跳自組織網(wǎng)絡(luò),其目的是協(xié)作地感知、采集監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的物理環(huán)境信息,并對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,最終反饋給觀察者.目前,它已被廣泛應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測、軍事偵查、醫(yī)療衛(wèi)生、智能家居等領(lǐng)域,因此受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界越來越廣泛的關(guān)注.
  在傳統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究中,科研人員通常采用模擬仿真并結(jié)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(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域,由于其自身的應(yīng)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(jī)的模擬仿真就成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能評價的主要手段.通過網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò),觀察由不可預(yù)測的干擾和噪聲對信道傳輸?shù)挠绊?最終減少網(wǎng)絡(luò)的部署工作以及投放后的維護(hù)成本.高效準(zhǔn)確的仿真工具對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有著很大的推動作用,同時也為相關(guān)的理論研究提供了基礎(chǔ)平臺.因此,有效的仿真系統(tǒng)的設(shè)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(wǎng)絡(luò)仿真平臺,近年來已經(jīng)在科研和工程領(lǐng)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(shè)計上,而不必關(guān)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(jìn)行了剖析,并且針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的仿真特點對其進(jìn)行了改進(jìn).
  無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是高度面向應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)類型,并且與其他傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相比具有一些顯著的特點,

4、正是由于這些特點使得在設(shè)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(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真的自身特點,從模型設(shè)計、確定仿真算法、建立仿真模型、設(shè)計仿真程序、仿真結(jié)果分析等五個方面循序漸進(jìn)地對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真進(jìn)行了研究。最終在OMNeT++平臺的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng).
  在前人的工作基礎(chǔ)上,本文的主要研究工作及創(chuàng)新如下:
  (1)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是高度面向應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)類

5、型,與其他傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相比具有顯著的特點,如仿真規(guī)模龐大、業(yè)務(wù)模型復(fù)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(wǎng)絡(luò)模型.本文借鑒經(jīng)典的TCP/IP參考模型并結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自身特點建立了仿真模型.
  (2)對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò),由于節(jié)點的冗余度高、拓?fù)錁?gòu)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(jī)制不能有效實現(xiàn)這一機(jī)制.本文在OMNeT++離散事件仿真的基礎(chǔ)上

6、,對其內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)機(jī)制進(jìn)行了改進(jìn),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(jù)多篇文獻(xiàn)中給出的信道損耗實驗數(shù)據(jù),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(jī)信號干擾損耗和節(jié)點移動損耗.
  (4)能耗是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真中必須要考慮的因素,本文在OMNeT++平臺上設(shè)計并實現(xiàn)了能量管理模塊.仿真系統(tǒng)運(yùn)行期間,能耗管理模塊通過方法

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