[发明专利]支持无线传感网并行仿真和实物模拟的装置及方法

权利要求书

1.一种支持无线传感网并行仿真和实物模拟的装置，其特征在于，包括：多个传感器节点、模拟分簇传感网、并行事件调度器和数据处理平台；

所述多个传感器节点用于传输工作参数、映射为描述实际节点的资源和任务并反映节点功能的虚拟节点、实现在线调试；并集成至所述模拟分簇传感网，以跟踪节点在应用网络中的工作过程，为节点的实际部署提供测试数据；

所述模拟分簇传感网用于建立模型、支持网络的管理，以及在仿真中集成一个模拟特定应用的无线传感网、支持所述传感器节点的在线软件调试、支持模拟实际传感器网络的真实性能分析；

所述并行事件调度器与所述模拟分簇传感网通讯连接，用于针对多核计算机完成多线程规划、并行执行仿真事件、维护全局的事件队列；

所述数据处理平台与所述模拟分簇传感网通讯连接，用于接收、存储、分析和显示数据，以完成并行仿真网络的性能分析以及实物模拟网络的在线调试和测试。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模拟分簇传感网包括应用环境相关的无线信道、传感通道和支持网络自生成和自维护的管理模块。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据处理平台包括数据通讯模块、数据存储模块、数据分析模块；

所述数据通讯模块用于与所述模拟分簇传感网通讯，接收各种运行数据，并按照类型完成数据格式化；

所述数据存储模块用于以web服务方式提供存放网络配置、网络运行相关数据的数据库的各种操作；

所述数据分析模块用于支持配置网络、监控网络、调整网络以及网络运行性能分析和节点功能跟踪。

4.一种适用于权利要求1-3任一所述装置的支持无线传感网并行仿真和实物模拟的方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据无线传感网的应用需求建立无线传感器节点；

实现事件执行时间的建模，并将时间模型的关键数据记录在数据库中；

判断研究方式，如果采用仿真方式，按照分层模块化建立虚拟节点；如果采用实物模拟方式，按照支持实物模拟与仿真相融合建立简化的虚拟节点，实现与实物无线传感器节点的映射，并建立无线传感器节点与虚拟节点之间的通讯连接；

按照应用需求建立模拟分簇传感网；

事件调度器控制模拟分簇传感网进行并行仿真或实物模拟；

将模拟分簇传感网执行过程的相关数据发送到数据处理平台，并完成数据的存储和分析。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，采用定义静态最小时间以及动态运行时间修正实现事件执行时间的建模；具体包括以下步骤：

计算事件静态运行时间Tmin，动态运行时间Tmod；

事件的执行时间定义为Tduration＝Tmin+Tmod，事件的结束时间定义为Tend＝Tstart+Tduration。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在按照支持实物模拟与仿真相融合建立简化的虚拟节点步骤中，采用分层架构定义虚拟节点，各层的功能组件独立。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述事件调度器控制模拟分簇传感网进行并行仿真或实物模拟的步骤中是采用动态集中式并行事件调度的方法，该动态集中式并行事件调度的方法包括以下步骤：

定义事件队列E＝{E1，E2，E3，……}，及每个事件的执行周期Tduration；

将静态事件放置到待执行事件队列F中；并定义并行窗口阈值Twin＝∞；

判断并行性，事件调度器获取待执行事件队列F中的第一个事件Ecurrent，将Ecurrent的执行结束时间Tend与并行窗口阈值Twin进行比较，如果Tend≤Twin，就执行下一步骤进行并行事件处理，否则就等待Twin改变后再次进行判断；

查询工作线程的状态，找到可用的工作线程，将待执行的事件Ecurrent放置到已下发事件队列D中，并将事件Ecurrent分配给工作线程，同时修改Twin＝min{Tend(e)|e ∈D}；

工作线程检查本地事件处理状态，如果存储空间空闲，就处理事件；否则存储空间自旋锁住，实现线程同步；

工作线程执行事件过程中产生的新的事件队列登记到待执行事件队列F中，工作线程执行事件完毕，修改Twin＝min{Tend(e)|e∈D}；

执行判断并行性的步骤。