[发明专利]一种无线传感器网络模拟器及其建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络模拟器技术领域，特别是一种采用分层体系结构建立的大规模无线传感器网络模拟器及其建立方法。 

背景技术

随着互联网络向物理世界的不断延伸，传感器网络应运而生。与传统的无线网络相比，传感器网络最为显著的特点就在于其中的节点不但需要通过自组织的方式实现节点之间的通信，还要通过感知模块和执行模块实现与物理世界的交互。受成本和体积的限制，构成传感器网络的节点一般不具有较强的计算能力和通信能力，而受供电模块的电量限制，每个节点的工作时间也十分有限。 

为了解决现有传感器网络中存在的诸多问题，国内外的研究机构、高校和企业进行了一系列的研究。目前，对于传感器网络的研究一般基于以下两种方法，一种是在实验平台中运行实际程序来比较真实地反映网络的性能；另一种则是在模拟器中通过仿真平台来系统的评价传感器网络的性能。在上述第一种方法中，由于受成本、场地等因素的限制，实验平台中的节点数量不可能达到真实网络的规模，因而通常并不能很好的反映真实网络的实际性能。因此，目前的研究人员大都采用在模拟器中运行仿真实验的方法，即上述第二种方法来系统地评价传感器网络的性能。 

由于现有的网络模拟器，如NS2、OMNeT++和GloMoSim等，大都是为了传统的有线网络和无线网络而建立的，与传感器网络日趋扩大的发展趋势相比，这些网络模拟器所模拟出的网络规模都比较小，因此，传统网络建立的模拟器并不能很好的支持在研究新的大规模传感器网络中的仿真实验，其问题主要体现在网络的规模性和协议的可扩展性上。虽然近些年来国外的一些科研机构和高校对这些传统的网络模拟器进行了模块扩展，但总体上的性能还是不能满足运行大规模传感器网络仿真程序的要求。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种无线传感器网络模拟器及其建立方法，所述无线传感器网络模拟器在结构上具有鲜明的层次性，易于协议模块的扩展；并且采用分层数据结构的优化方法，提高了模拟器的规模性。 

为了实现上述目的，本发明公开了一种传感器网络模拟器，采用场景模块、拓扑模块和节点三层体系结构和这三层结构中定义的指针，让节点的协议层在事件处理过程中迅速的获得场景模块中任意节点的状态信息并对其进行操作，其中：； 

所述场景模块包括随机数产生器模块、模拟器时钟模块、离散事件队列模块以及事件分发器模块，其中： 

所述随机数产生器模块，用于产生传感器网络模拟器运行中所需的随机数； 

所述模拟器时钟模块，用于实现传感器网络模拟器中的模拟器时钟功能； 

所述离散事件队列模块，用于管理在传感器网络模拟器进行模拟时，所有需要被处理和已经处理过的事件； 

所述事件分发器模块，用于将最近到来的未来事件分发给所述拓扑模块中包含的相应节点； 

所述拓扑模块为采用一定数据结构所组织起来的节点的集合。 

较佳的，所述随机数产生器模块中包括一程序模块，所述程序模块中包括至少一个可以产生随机数的函数。 

较佳的，所述模拟器时钟模块中，包括一整数型变量。 

较佳的，所述整数型变量为64位整数型变量。 

较佳的，所述离散事件队列模块通过一双链表结构管理在传感器网络模拟器进行模拟时，所有需要被处理和已经处理过的事件。 

较佳的，所述双链表结构包括两个链表，一个用于存放将由所述实体模块进行调度处理，但尚未被处理过的未来事件，另一个用于存放所述传感器网络模拟器中已经被处理过的事件，同时，利用记录项记载位于所述两个链表中的事件的个数。 

较佳的，所述事件分发器模块中包括一个事件分发函数，用于将最近到来的未来事件分发给所述实体模块中包含的相应实体，在事件处理过程中对所述 实体的状态进行更新，以及控制所述模拟器时钟模块随着事件分发器模块的运作而进行更新。 

较佳的，所述拓扑模块为采用有序链表所组织起来的节点的集合。 

较佳的，所述节点间的连接关系和通信，通过无线信道模型来确定和实现。 

较佳的，所述节点内部包括应用层协议、路由层协议、网络层协议以及物理层协议，各层协议之间的信息交互通过各层定义的接口来实现。 

本发明还公开了一种传感器网络模拟器的建立方法，包括下列步骤： 

步骤A，设置包含有用于产生随机数的函数方法的随机数产生器模块； 

步骤B，设置包含有一个整数型变量模拟器时钟模块； 

步骤C，设置包含有双链表结构的离散事件队列模块；