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1、网络与应用NNETWORKANDAPPLICATIONCHINANEWTELECOMMUNICATIONS(TechnicalEdition)无线传感器网络仿真模拟技术林惠君1,2吴秀锦3(1.福建师范大学数学与计算机科学学院福州350007)(2.福建师范大学网络安全与密码技术重点实验室福州350007)(3.厦门华厦职业学院人文与社会科学教学部厦门361005)摘要无线传感器网络区别于其他网络的特殊性,使无线传感器网络仿真技术受到越来越广泛的重视。对当前使用较广泛的几种仿真模拟工具的性能、特点、适用范围和不足进行了分析,对
2、无线传感器网络仿真模拟技术要解决的主要问题进行了归纳,以方便研究人员根据研究需要进行适当选取。关键词无线传感器网络NS-2OPNETOMNeT++无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,了当前使用较广泛的5种仿真模拟工具,主要就其WSN)是由部署在监测区域内大量的微型传感器节性能、特点、适用范围和不足进行了分析,并对无线点组成,通过随机自组织无线通信方式形成的网络传感器网络仿真模拟技术要解决的主要问题进行了系统。WSN在军事国防、环境监测、智能家居、生物归纳。医疗、危险区域远程控制等诸多领域有着广泛的科1无
3、线传感器网络常用仿真模拟工具研价值和应用前景。然而,传感器节点有限的处理能力、存储能力、通信能力以及能量问题,决定了无线WSN仿真模拟工具试图以更加经济高效的方传感器网络在真实环境大规模部署前,必须对其性式,对无线传感器网络的网络协议、操作系统、节点能、运行稳定性等因素进行测试,通过整合网络资源间的数据处理细节、干扰和噪声引起的相互作用进以使网络最优化。此外,WSN新的协议算法在应用行分析,以提高传感器节点实际投入运行的稳定性。实施前也需要进行验证和分析。通过构建WSN仿真1.1NS-2模拟环境,能够根据需要设计网络模型,模拟
4、大规模NS-2[1,2]是一个面向对象的离散事件模拟器,是节点网络,在一个可控的环境中研究WSN的各个运网络模拟常用的一种系统模拟工具,主要用于解决行环节,达到用相对较少的时间和费用获得网络在网络研究方面的问题。NS-2含有丰富的构件库,便不同条件下的性能,因此无线传感器网络仿真模拟于用户利用已有的对象进行扩展,组合出所要研究技术受到越来越广泛的重视。的网络系统模型,大大减轻了网络模拟研究的工作目前,应用于无线传感器网络的仿真模拟工具量。这些构件库由两种编程语言实现:OTc(l具有面主要有NS-2、OPNET、OMNeT++等
5、,本文重点介绍向对象特性的Tcl脚本程序设计语言)和C++。一般10CHINANEWTELECOMMUNICATIONS(TechnicalEdition)JUN2008No.11N网络与应用NETWORKANDAPPLICATIONCHINANEWTELECOMMUNICATIONS(TechnicalEdition)来说,C++主要用于NS-2的扩展以及具体协议的模最大障碍,学习的进入障碍较高。拟和实现,有利于快速的运行速度,而OTcl用于快1.2OPNET速建立模拟网络环境,并且方便修改、发现和修复模OPNET[3]与N
6、S-2功能基本类似,也是一个面向拟过程中存在的问题。基于NS-2的网络模拟流程如对象的离散事件模拟器,由OPNETTechnology公司图1所示。开发,用于网络建模和模拟。OPNET提供了三层建模机制,分别在进程层,节点层和网络层进行由下到上的建模。进程模型的基础是用有限状态机FSM来描述各种协议,各个状态再分别进行编程实现。节点模型由进程模型构成,可以组成完整的协议栈,真实的反映所建模设备的特性。各模块间通过数据包和状态信息的传递来进行各种操作,进而实现设备的功能。网络模型由节点模型组成,可以通过不同的拓扑设计来构造出各种
7、不同的网络结构。OPNET提供了比较齐全的基本模型库,混合建模机制把基于包的分析方法和基于统计的数学建模方法结合起来,同时采用离散事件驱动的模拟机理,大大提高了计算效率和仿真效率。OPNET丰富的统计量收集和分析功能,可以直接收集常用的各个网络层次的性能统计参数,能够方便地编制和输出仿真报告,提供了具有重要意义的网络性能优化工具,使得具有预测性的网络性能管理和仿真成为可能。在无线网络中,OPNET有与Internet相对应的严格的网络层次模型,如将数据包的完整发送和接收分为14个阶段,每一个阶段都与实际无线网络中一个数据包传送
8、过程中所经历的阶段相对应。OPNET是先进的网络仿真开发和应用平台,支NS-2提供在无线或有线网络上的TCP/IP、路持SUN、HP、IBM、SGI工作站和一般PC等硬件设由、多播等多种协议的模拟,NS-2中节点的结构与备。当仿真节点数较多时,可以提供较高的仿真准确实际环境中
