|
Эмуляторы
Существует несколько эмуляторов, с помощью которых можно моделировать беспроводные сенсорные сети. Наиболее известными являются NS2 и TOSSIM. Рассмотрим ключевые особенности каждого из них.
NS2 является универсальным и может быть использован для моделирования как проводных, так и беспроводных сетей. Он моделирует работу на сетевом уровне и не может моделирует поведение приложений, поэтому не совсем подходит для сенсорных сетей.
В тоже время TOSSIM эмитирует работу сети на уровне битов и непосредственно связан с TinyOS. TOSSIM был разработан специально для моделировании только беспроводных сенсорных сетей.
TOSSIM и NS2 фокусируются на различных аспектах работы сети и имеют различную архитектуру. Наиболее подходящим для реализации поставленной задачи является TOSSIM, поэтому его рассмотрим подробнее.
Эмулятор TOSSIM
Для разработки и тестирования работы сетей используется эмулятор TOSSIM. Эмулятор позволяет выполнять тот же код, что и реальные сенсорные узлы.
TOSSIM использует очень простую, но невероятно мощную модель беспроводной сети. Сеть представляется в виде графа, в котором каждая вершина — беспроводной узел и каждой дуге между узлами поставлено в соответствие некоторое значение — вероятность ошибки. Каждый узел имеет локальную переменную, куда заносится то, что принимается им по радиоканалу.
TinyOS имеет компонентную архитектуру, при правильной компоновке обеспечивающую минимальный размер кода, что очень важно для сенсорных устройств, которые имеют строгие ограничения по объему памяти. Библиотека компонентов TinyOS включает сетевые протоколы, драйверы сенсоров и утилиты получения и сбора информации, которые могут быть усовершенствованы в клиентских приложениях. Реализованная в TinyOS событийная модель дает возможность управлять питанием на низком уровне, что позволяет экономить энергопотреб¬ление. TinyOS перенесена более чем на дюжину аппаратных платформ и многочисленные сенсорные устройства.
Как и в большинстве других ОС, в TinyOS основным управляющим механизмом является событие. Событие сигнализирует о получении показаний сенсора, о поступлении пакета данных по беспроводной связи, о срабатывании таймера или о завершении вычислений. Обработка аппаратного события лежит в основе всех операций в TinyOS. Таким образом, основная задача TOSSIM — эмуляция событий для БСС, моты которой работают под управлением TinyOS. TOSSIM устанавливается на обычный ПК вместе с набором инструментальных средств, необходимых для создания, компиляции, установки и отладки приложений для БСС. Работа с этими инструментами осуществляется с помощью командного интерфейса, характерного для ОС UNIX.
Общие характеристики эмулятора TOSSIM:
масштабируемость — эмулятор может моделировать работу как отдельных мотов, так и огромных сетей, состоящих из нескольких тысяч узлов;
полнота — эмулятор в состоянии моделировать различные схемы взаимодействия элементов БСС, причем не только алгоритмы и сетевые протоколы, но и изменяющуюся структуру сенсорной сети;
точность — эмулятор может представлять поведение сети с необходимой точностью. Определение точного времени наступления событий важно как для анализа, так и для тестирования приложений для БСС;
достоверность — эмулятор реализует адекватный переход от моделируемой к реальной среде выполнения приложения, предоставляя разработчику возможность тестировать код, который предназначен для реального оборудования.
В состав эмулятора TOSSIM входят следующие элементы:
средство встраивания самого тестируемого приложения TinyOS в структуру эмулятора;
очередь событий;
набор программных компонентов, которые заменяют соответствующие аппаратные компоненты реальных мотов;
механизмы описания моделей радиоканалов и аналого-цифровых преобразователей (ADC);
средства связи, предоставляющие возможность внешним программам взаимодействовать с эмулятором.
Метод визуализации графа с помощью физических аналогий.
Структура сети можно представить в виде ненаправленного графа, к тому же расположение мотов таково, что сеть имеет минимально количество пересечений. Его можно визуализировать с помощью алгоритма рисования графов на основе физических аналогий. Главным преимуществом такого метода рисования графа то, что он дает в итоге хорошее отображение графа. В большинстве случаев он строит симметричные изображения графов.
Метод заключается в том, что граф рассматривается как система тел с силами взаимодействия между ними. Вершины графа считают телами, а ребра пружинами. В таком случае алгоритм находит конфигурацию тел с локальной минимальной энергией – так называемую конфигурацию равновесия сил, в которой каждое тело занимает такую позицию, что сумма всех сил, приложенных к телу, равна нулю. Идея схематически изображена на рисунке 3.
Рисунок 30.3. Схема работы алгоритма
Do'stlaringiz bilan baham: |
