《物联网技术案例教程》__第9章32ppt课件

1、第九章 物联网的仿真技术.9.1 仿真技术概述物联网设计的评价方法: 数学方法是根据一定的限定条件和合理假设，对系统进展描画，笼统出研讨对象的数学分析模型。 物理测试是建立测试床和实验室，搭建网络研讨所需的硬件和软件配置环境，建立具有特定特性的实践网络。 计算机仿真是在PC机上利用网络模拟软件来仿真网络系统的运转效果。. 计算机仿真技术是经过建立网络设备、链路和协议模型，并模拟网络流量的传输，来获得网络设计所需的网络性能数据。 计算机仿真方法在物联网的设计中最具有运用优势。由于计算机仿真可以处理大规模物联网系统构建的困难，节约本钱。.计算机仿真方法具有以下特点：模拟实验机文科学，使得这项技术具

2、有在高度复杂的网络环境下得到高可信度结果的特点。运用范围广，既可用于现有网络的优化和扩容，也可用于新网络的设计，特别适用于大中型规模网络的设计；初期运用本钱不高，建好的网络模型可以延续运用，后期投资还会不断下降。.计算机仿真的软件体系构造.9.2 常用的仿真平台9.2.1 TOSSIM TinyOS是为传感器网络节点而设计的一种事件驱动的操作系统，由加州大学伯利克分校开发，采用nesC编程言语和组件架构方式，能快速实现各种运用。.TOSSIM工具的体系构造.如何采用TOSSIM模拟器运转TinyOS程序?在PC机上安装好TinyOS之后，可以按照如下步骤翻开TinyViz界面，执行某个运用程序

3、的仿真义务。. 第一步：翻开cygwin运用程序，进入目录 c:/tinyos/cygwin/opt/tinyos-1.x/apps/TestTinyViz，其中最后一级的目录为运用程序，用户本人可以选择。.第二步：运转命令: make pc第三步：运转命令：build/pc/main.exe-pthread26。该命令的格式为 build/pc/main.exeoptions node_nums，其中options的参数值可以查阅相关的协助文档。这里模拟的网络节点数目node_nums取作26。.第四步：运转命令：exportDBG=usr1第五步：翻开另外一个cygwin运用程序(留意不要

4、封锁cygwin先前的运用程序)，进入c:/tinyos/cygwin/opt/tinyos-1.x/tools/java/net/tinyos/sim目录。.第六步：运转命令： makemake命令运转的结果. 第七步：运转命令：tinyviz run build/pc/main.exe 26 最后可以看到TinyViz仿真结果的显示界面。.运转26个节点的TOSSIM仿真界面.Layout规划的下拉菜单项.TOSSIM的显著优点是它运转在PC机上，利用传统的调试工具来调试nesC程序。gdb不是专门为nesC设计的。nesC中的组件描画意味着单个命令能够有多个提供者，单个命令必需指定所处的

5、模块、配件或接口，才干独一地确定终究是哪个命令。.9.2.2 OMNeT+ OMNeT+是Objective Modular Network Testbed的简写，也被称作离散事件模拟系统(Discrete Event Simulation System，DESS)。它是一种面向对象的、离散事件建模拟真器，属于免费的网络仿真软件。. 与其它网络模拟器不同的是，OMNeT+采用的是以C+为中心的任务方式。用NED言语生成的网络拓扑构造的脚本，在生成模拟器的目的文件时，是经过特殊的编译器改写成C言语代码，再嵌入到整个工程。.9.2.3 OPNETOPNET面向专业人士，协助客户进展网络运用的设计、

6、分析和管理。OPNET的四个产品中心： OPNET Modeler：为技术人员提供一个网络技术和产品开发平台，用于设计和分析网络和通讯协议。 ITGuru：协助网络专业人士预测和分析网络的性能，查找影响系统性能的瓶颈，提出并验证处理方案。 ServiceProviderGuru：是面向网络效力提供商的智能化网络管理软件。 WDM Guru：用于波分复用光纤网络的分析、评测。.OPNET的特点：(1) 采用面向对象的技术。 (2) 提供了各种通讯网络和信息系统的处置构件和模块。(3) 采用图形化界面来建模。(4) 在过程层次中运用有限形状机来对其它协议和过程进展建模，用户模型和OPNET的内置模

7、型自动生成C言语。(5) 内建了很多性能分析器，自动采集模拟过程的结果数据。(6) 几乎预定义了一切常用的业务模型，如均匀分布、泊松分布等。. Modeler提供了多种业务模拟方式，具有搜集分析统计量、查看动画和调试等功能，直接搜集各个网络层次的性能统计参数，编制和输出仿真结果的报告。.9.2.4 NS2 NS(Network Simulator)是一种源代码公开的、免费的网络模拟软件工具，所包含的模块内容非常丰富，几乎涉及到网络技术的一切方面，成为了目前学术界广泛运用的一种网络模拟软件。在每年国内外发表的有关网络技术的学术论文中，利用NS给出模拟结果的文章最多，经过这种方法得出的研讨结果也是

8、被学术界所普遍认可的。. 在进展网络仿真之前，首先分析仿真涉及哪个层次，NS仿真分两个层次：一是基于OTcl编程的层次。利用NS已有的网络元素实现仿真，无需修正NS本身，只需编写OTcl脚本。另外是基于C+和OTcl编程的层次。假设NS中没有所需的网络元素，那么需求对NS进展扩展，添加所需网络元素，即添加新的 C+和OTcl类，编写新的OTcl脚本。.NS2仿真过程的步骤：1编写OTcl脚本。2建立协议代理。3配置业务量模型的参数，确定网络的业务量分布。4设置Trace对象。5编写其他辅助过程，设定模拟时间，至此OTcl脚本编写完成。6用NS解释执行刚刚编写的OTcl脚本。7对Trace文件进

9、展分析，得出有用的数据。8调整配置拓扑构造和业务量模型，重新进展上述模拟过程。.NS2仿真器封装的模块：1事件调度器2节点3链路4代理5包. NS2软件由Tcl/Tk、OTcl、NS和Tclcl构成：Tcl是开放脚本言语，用来对NS2进展编程，Tk是Tcl的图形界面开发工具，协助用户在图形环境下开发图形界面；OTcl是基于Tcl/Tk的面向对象扩展，具有本人的类层次构造；NS模块作为这种软件包的中心，是面向对象的仿真器，采用C+编写，以OTcl解释器作为前端；Tclcl模块提供NS和OTcl接口，使对象和变量出如今两种言语中。.9.3 仿真平台的选择和设计 物联网的仿真要可以在一个可控制的环境

10、里，分析和研讨它的网络性能和运用业务的实现情况，可以仿真数量众多的节点，并可以察看由不可预测的干扰和噪声引起的节点之间的相互作用，从而获取节点间组网和数据传输的详细细节。. 仿真平台所采用的设计方法也不一样，每个仿真器都是在某些性能方面比较突出，而在其他方面又不注重。在选择仿真平台时，需求综合思索各个要素，在其中寻觅一个平衡点以获得最正确的仿真效果。.9.4 工程测试床Motelab是哈佛大学开发的一个开放式传感器网络实验环境，是基于Web的传感器网络测试床。Motelab工程测试床的构造组成SensoNet工程测试床的构造组成.SensoNet工程测试床的场景和部分实物.本章总结 利用仿真技术可以预先掌握物联网设计方案的运转效果，并