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基于OMNeT++的无线传感网实代码仿真平台设计

作　者: 单卫龙
导　师: 周武能
学　校: 东华大学
专　业: 系统工程
关键词: OMNeT++ 无线传感网络物联网IOT 仿真实代码
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

仿真工具的发展进步已经成为众多领域系统研究的重要一环。总体来讲,仿真提供了一种平台,用于特定环境下的多种研究方案选择,探索复杂物理环境下的系统配置,以及用于观察很难在真实环境中捕获的节点间交互等。同时,无线传感网(物联网IOT)的研究重点在于体系结构,操作系统,网络协议,以及分布式网络处理,并且无线传感网络系统与真实物理环境有着非常密切的关系,物理环境中的噪音,衰落,变动以及不确定性等因素将会干预节点的运行。因此,我们需要仿真工具来研究整个应用,包括操作系统和协议栈。同时仿真工具可以同时模拟大量节点的运行,通过仿真可以看到由一些细小的干预和噪声引起的细节。然而,传统仿真模式注重于利用仿真软件进行物理层信道、MAC层协议、网络层路由协议、应用层定位算法等的单独层次验证性仿真。但结果只能用作理论研究。实际开发过程中,验证的协议算法等仿真代码往往是不能移植到硬件节点上的,这就造成了理论研究与实际应用的脱节,弱化“仿真”本身的概念。而本项目研究的一种新型“实代码仿真”模式,正是致力于达成仿真到实现的无缝移植。“实代码”仿真应在算法和实现之间起到桥梁作用,从仿真到实现不要进行二次编码,而是平滑过渡。仿真时测试及验证通过的代码能够直接在硬件上运行,解决了算法仿真通过而实际运行却不能实现的弊端,具有深层次的远大意义。设计主题思想在于替换硬件的相关组件,其中包括处理中断的组件和系统启动入口MAIN组件等。而OMNeT++仿真器中的离散事件来模拟中断产生。中断的产生驱动OS层以及以上层协议栈等,并且通过更改HAL层来实现仿真器与节点的交互配置。节点的硬件资源抽象成组件。通过将硬件中断转换成离散仿真事件,替换硬件资源组件,OMNeT++模仿了硬件资源组件行为,为上层提供了与硬件相同的标准接口。硬件模拟为仿真物理环境提供了接入点,通过修改硬件模拟组件,可以为用户提供各种性能的硬件环境,满足不同用户的需求。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
图表  10-12
第一章绪论  12-16
  1.1 研究背景  12-13
  1.2 本文主要研究内容及贡献  13-14
  1.3 本文的组织与安排  14-16
第二章平台设计概述  16-22
  2.1 引言  16-17
    2.1.1 OMNeT++  16-17
    2.1.2 项目设计  17
  2.2 平台整体设计概述  17-19
    2.2.1 执行模型  17-18
    2.2.2 仿真过程及输出  18-19
  2.3 平台声明  19-20
    2.3.1 时间  19
    2.3.2 模型  19
    2.3.3 消息  19-20
    2.3.4 缺陷  20
  2.4 本章小结  20-22
第三章平台设计方案描述  22-72
  3.1 OMNeT++平台配置  22-44
    3.1.1 OMNeT++  22-29
    3.1.2 编程思路  29-39
    3.1.3 基本配置  39-42
    3.1.4 消息声明  42-44
  3.2 操作系统OS层配置  44-51
    3.2.1 uCOS-Ⅱ  44-47
    3.2.2 VC环境下μCOS-Ⅱ的移植  47
    3.2.3 时钟中断的获得  47-49
    3.2.4 定时中断以及射频中断的获得  49
    3.2.5 节点任务切换  49-51
  3.3 硬件抽象层配置  51-58
    3.3.1 需求概述  52
    3.3.2 软件结构  52-53
    3.3.3 类型定义  53-54
    3.3.4 模块清单  54
    3.3.5 函数接口  54-58
  3.4 分布式并行仿真MPI  58-60
    3.4.1 MPI  58-59
    3.4.2 环境搭建  59
    3.4.3 单机测试  59
    3.4.4 联机测试  59-60
    3.4.5 与VC++6.0集成开发环境  60
  3.5 VC环境下OMNeT++搭建  60-71
    3.5.1 OMNeT++安装  61-62
    3.5.2 VC6.0环境下OMNeT++配置  62-66
    3.5.3 VS2003环境下的OMNeT++工程配置  66-68
    3.5.4 VS2005环境下的OMNet++工程配置  68-71
  3.6 本章小结  71-72
第四章仿真平台的应用及结果分析  72-82
  4.1 平台声明  72-73
    4.1.1 版本  72
    4.1.2 使用步骤  72-73
  4.2 平台应用  73-80
    4.2.1 使用Plove绘制输出向量  75-76
    4.2.2 输出向量文件的格式  76
    4.2.3 无Plove的工作  76-77
    4.2.4 标量统计数据  77-80
  4.3 本章小结  80-82
第五章总结与展望  82-83
  5.1 总结分析  82
  5.2 展望  82-83
参考文献  83-87
攻读硕士学位期间撰写的学术论文及专利  87
攻读硕士学位期间参与的科研项目  87-88
致谢  88-89
附录 (源代码)  89-99

基于OMNeT++的无线传感网实代码仿真平台设计

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