無線傳感器網絡仿真軟件用戶手冊

1、無線傳感器網絡仿真軟件用戶手冊2014年12月1日目錄1.簡介11.1.背景11.2.軟件運行環(huán)境11.3.使用場景11.4.試用版使用限制22.安裝22.1.雙擊安裝程序22.2.安裝向導32.3.選擇安裝目錄32.4.選擇是否建立開始菜單和創(chuàng)建快捷方式42.5.安裝42.6.安裝完成52.7.Atos-SensorSim快捷方式52.8.安裝目錄中的文件夾62.9.Atos-SensorSim主界面73.Atos-SensorSim使用83.1.網絡管理83.1.1.生成網絡83.1.2.查看生成網絡的拓撲83.1.3.修改生成網絡的節(jié)點默認通信半徑93.1.4.顯示網絡節(jié)點屬性93.1.

2、5.修改網絡節(jié)點屬性93.1.6.增加網絡節(jié)點103.1.7.刪除網絡節(jié)點103.1.8.網絡顯示縮放113.1.9.保存生成的網絡123.1.10.打開保存的網絡文件123.1.11.創(chuàng)建網絡文件分組133.1.12.刪除網絡文件分組143.1.13.刪除網絡文件153.2.無線傳感器網絡算法管理173.2.1.顯示系統(tǒng)目前導入的算法173.2.2.開始算法演示173.2.3.停止算法演示183.2.4.顯示算法運行的節(jié)點分布193.2.5.顯示算法的網絡鏈接信息193.2.6.顯示算法的網絡鏈路質量信息203.2.7.顯示算法運行過程中經過的路線203.2.8.顯示算法的查詢結果信息213

3、.2.9.調節(jié)算法演示的運行速度213.2.10.單步執(zhí)行算法223.2.11.查看算法運行參數233.2.12.查看算法運行過程中發(fā)生的事件233.2.13.查看算法運行過程中發(fā)生事件的數據通信量243.2.14.查看算法運行過程中發(fā)生事件的能量消耗243.2.15.查看算法運行過程中的總能量消耗253.2.16.快速查看算法運行過程253.2.17.創(chuàng)建算法分組263.2.18.刪除算法分組283.2.19.刪除算法303.3.無線傳感器網絡實驗管理303.3.1.顯示系統(tǒng)中已保存的實驗303.3.2.查看實驗313.3.3.查看實驗網絡313.3.4.查看實驗算法323.3.5.運行實驗

4、323.3.6.創(chuàng)建實驗分組333.3.7.刪除實驗分組343.3.8.刪除實驗36無線傳感器網絡仿真軟件用戶手冊1. 簡介1.1. 背景由于傳感器網絡及其算法的復雜性，傳感器網絡中的絕大多數算法的性能無法通過理論分析得到。因此，通常采用在模擬器中模擬運行算法的方法以比較算法的性能，對無線傳感器網絡中的各種協(xié)議進行分析?，F(xiàn)有傳感器網絡模擬器集中于對網絡層及其下層的模擬，而對包括數據收集、查詢處理、拓撲控制、定位、時間同步、組網部署、路由協(xié)議等在內完整的模擬涉及較少。比較著名的模擬器如NS2，Glomosim等均是網絡底層協(xié)議模擬器，且不具備基于圖形化用戶界面的算法演示、調試、比較等功能。為了解

5、決上述問題，設計并實現(xiàn)了一新型傳感器網絡模擬器Atos-SensorSim以簡化各類傳感器網絡算法的模擬實現(xiàn)，并提供API開發(fā)接口，基于Atos-SensorSim實現(xiàn)新的傳感器網絡算法和協(xié)議。除參數配置、網絡拓撲生成、算法演示等基本功能外，該模擬器提取了現(xiàn)有的無線傳感器網絡算法和協(xié)議中所需的常用功能，并將其封裝成組件以重用。實現(xiàn)了算法演示組件Animator，對算法的詳細執(zhí)行過程進行圖形化顯示，以便快速發(fā)現(xiàn)算法實現(xiàn)的問題以及進行算法調試。Atos-SensorSim具備算法分析功能，通過配置參數，可實現(xiàn)不同參數條件下的實驗自動運行、實驗結果統(tǒng)計和實驗結果圖自動生成。Atos-SensorSi

6、m極大地降低了模擬算法實現(xiàn)的難度，為比較傳感器網絡算法的性能提供了一個快捷的平臺。1.2. 軟件運行環(huán)境由于采用Java語言開發(fā)，模擬器具有跨平臺性，可運行于主流的Window和linux操作系統(tǒng)。具體如下：(1) 支持Windows XP、Windows 2000、Windows Vista、Windows7等主流Windows操作系統(tǒng)。(2) 支持Centos、RedHat linux、Ubuntu等主流Linux操作系統(tǒng)；1.3. 使用場景(1) 教學該模擬器可在高校無線傳感器網絡、物聯(lián)網相關課程教學過程中使用，為學生演示無線傳感器網絡Mac協(xié)議、路由協(xié)議、拓撲控制、時間同步、定位算法、

7、鏈路估計算法、數據收集及查詢、安全與隱私保護等經典無線傳感器網絡算法的基本原理、算法流程。(2) 科研該模擬器也可用于高校無線傳感網絡相關研究方向的高校教師進行算法設計、調試、測試和性能比較的仿真平臺。1.4. 試用版使用限制Atos-SensorSim試用版，不支持算法導入、用戶自定義算法開發(fā)、實驗配置、實驗結果圖自動生成等高級功能，且僅集成了部分無線傳感器網絡算法。在Atos-SensorSim正式版中，上述高級功能及算法種類將不受限制。2. 安裝2.1. 雙擊安裝程序2.2. 安裝向導點擊【下一步】，選擇安裝目錄。2.3. 選擇安裝目錄選擇安裝目錄后，點擊【下一步】。2.4. 選擇是否建

8、立開始菜單和創(chuàng)建快捷方式點擊【下一步】，進入安裝過程。2.5. 安裝2.6. 安裝完成點擊【完成】2.7. Atos-SensorSim快捷方式開始菜單出現(xiàn)Atos-SensorSim快捷方式2.8. 安裝目錄中的文件夾安裝Atos-SensorSim后，安裝目錄中的文件夾如下所示：2.9. Atos-SensorSim主界面點擊Atos-SensorSim.exe，進入Atos-SensorSim主界面從主界面可以看出，Atos-SensorSim有三項主要的功能：網絡管理、算法管理和實驗管理。其中，網絡管理主要用于配置、生成、顯示和保存用于后續(xù)實驗的不同網絡。算法管理用于配置、顯示、導入各

9、種無線傳感器網絡算法，包括數據收集、路由、查詢處理、隱私保護、安全、定位、拓撲控制、時間同步等。實驗管理用于配置網絡和算法參數，運行實驗，得到實驗結果。3. Atos-SensorSim使用3.1. 網絡管理3.1.1. 生成網絡用戶輸入自定義的網絡部署區(qū)域寬度、網絡部署區(qū)域高度、網絡節(jié)點數目、網絡描述、節(jié)點默認通信半徑后，點擊【生成】按鈕，生成網絡。3.1.2. 查看生成網絡的拓撲點擊【生成的網絡拓撲】，顯示生成網絡的拓撲連接情況。3.1.3. 修改生成網絡的節(jié)點默認通信半徑在節(jié)點通信半徑文本框中輸入新的節(jié)點通信半徑值，例如將其從50m修改為70米，網絡拓撲隨之發(fā)生變化。3.1.4. 顯示網

10、絡節(jié)點屬性單擊網絡中的某個節(jié)點，從而選中該節(jié)點。選中該節(jié)后后，在主界面的右下角出現(xiàn)【選中節(jié)點屬性】界面，該界面中顯示了選中節(jié)點的屬性信息。3.1.5. 修改網絡節(jié)點屬性在【選中節(jié)點屬性】界面中，可對選中節(jié)點的屬性進行修改。例如，將該節(jié)點的通信半徑從默認值50修改為10，則該節(jié)點與周圍的節(jié)點不連通。3.1.6. 增加網絡節(jié)點在【生成的網絡】或者【生成的網絡拓撲】界面中，進行鼠標雙擊動作，；或者右擊鼠標，在彈出菜單中選擇創(chuàng)建節(jié)點，則在鼠標所在位置上生成一個新的節(jié)點。3.1.7. 刪除網絡節(jié)點單擊網絡中的某個節(jié)點，從而選中該節(jié)點。右擊鼠標，在彈出菜單中選擇刪除節(jié)點，則刪除選中的節(jié)點。(1) 刪除前界

11、面(2) 刪除后界面3.1.8. 網絡顯示縮放當網絡較小時，可通過拖動【網絡顯示縮放】標尺，對顯示的網絡大小進行縮放。3.1.9. 保存生成的網絡生成網絡后，點擊【網絡】-【另存為】菜單，可將生成的網絡保存為文件。3.1.10. 打開保存的網絡文件主界面右側以.net結束的文件為用戶保存的網絡文件，雙擊該文件，則打開該文件保存的網絡，以圖形化界面的方式在右側顯示。3.1.11. 創(chuàng)建網絡文件分組在主界面左側【Networks】界面中，右擊鼠標，在彈出的菜單中點擊【創(chuàng)建分組】，可創(chuàng)建新的網絡分組，從而將多個網絡文件放到同一個分組中，方便管理。在彈出菜單中輸入新的網絡分組名：點擊【OK】后，則在T

12、est分組中建立了一個Test1分組。如下圖所示。3.1.12. 刪除網絡文件分組在主界面左側【Networks】界面中，右擊鼠標，在彈出的菜單中點擊【刪除分組】，則刪除鼠標指針所在的網絡分組、其包含所有的網絡文件、以及其子網絡分組。3.1.13. 刪除網絡文件在主界面左側【Networks】界面中，選中要刪除的網絡文件，右擊鼠標，在彈出的菜單中點擊【刪除分組】，則刪除選中的網絡文件。3.2. 無線傳感器網絡算法管理3.2.1. 顯示系統(tǒng)目前導入的算法點擊【算法】按鈕，在主界面左側，顯示顯示系統(tǒng)目前導入的算法。包括數據收集、查詢處理、路由、隱私等若干類算法。3.2.2. 開始算法演示雙擊某算法

13、，在界面右側顯示出該算法的基本信息和執(zhí)行Demo。單擊【運行】按鈕，則算法從啟動到結束的過程中，算法運行參數、發(fā)生的所有事件、節(jié)點消耗的能量、算法運行的總能耗，將顯示在界面的右下角。界面中心以動畫的方式顯示節(jié)點間的無線通信交互情況。3.2.3. 停止算法演示點擊【停止】按鈕，停止算法運行演示。3.2.4. 顯示算法運行的節(jié)點分布點擊界面中部的【網絡】Tab頁，顯示算法運行的節(jié)點分布3.2.5. 顯示算法的網絡鏈接信息點擊界面中部的【鏈路】Tab頁，顯示算法運行的網絡鏈接信息3.2.6. 顯示算法的網絡鏈路質量信息點擊界面中部的【鏈路質量】Tab頁，顯示算法運行的網絡鏈路質量信息3.2.7. 顯

14、示算法運行過程中經過的路線點擊界面中部的【路線】Tab頁，顯示算法運行過程中經過的路線。注意，有些算法不支持路線功能。3.2.8. 顯示算法的查詢結果信息點擊界面中部的【查詢結果】Tab頁，顯示算法運行結束后的查詢結果，該功能主要針對查詢處理和收據收集算法，用于查看算法在不同網絡條件下的查詢正確率。3.2.9. 調節(jié)算法演示的運行速度調整【運行速度】標尺，設置算法演示的運行速度的快慢。3.2.10. 單步執(zhí)行算法點擊【停止】按鈕，停止算法運行演示。點擊【下一個】，可按看到算法發(fā)生的下一個事件，即到達算法的下一個運行狀態(tài)。點擊【前一個】，可按看到算法當前時刻前一個時刻發(fā)生的事件，即到達算法的前面

15、一個運行狀態(tài)。在進行單步執(zhí)行算法時，通常觀察右側事件、通信量等信息，了解算法當前的運行信息。3.2.11. 查看算法運行參數點擊界面右下角【參數】Tab頁，查看算法的運行參數。3.2.12. 查看算法運行過程中發(fā)生的事件點擊界面右下角【所有事件】Tab頁，查看到當前時刻為止算法運行過程中發(fā)生的所有事件。3.2.13. 查看算法運行過程中發(fā)生事件的數據通信量點擊界面右下角【每個事件產生的數據通信量】Tab頁，查看到當前時刻為止算法運行過程中發(fā)生事件對應的數據通信量。3.2.14. 查看算法運行過程中發(fā)生事件的能量消耗點擊界面右下角【每個事件產生的能量總消耗】Tab頁，查看到當前時刻為止算法運行過

16、程中發(fā)生事件對應的能量消耗。3.2.15. 查看算法運行過程中的總能量消耗點擊界面右下角【總能耗】Tab頁，查看到當前時刻為止算法運行消耗的能量。3.2.16. 快速查看算法運行過程通過拖動【事件】標尺，可以快速查詢算法運行過程。3.2.17. 創(chuàng)建算法分組在主界面左側【Algorithms】界面中，右擊鼠標，在彈出的菜單中點擊【創(chuàng)建分組】，可創(chuàng)建新的算法分組，從而將多個算法放到同一個分組中，方便管理。在彈出菜單中輸入新的算法分組名：點擊【OK】后，則在Algorithms分組中建立了一個“我的算法”分組。如下圖所示。3.2.18. 刪除算法分組在主界面左側【Algorithms】界面中，右擊

17、鼠標，在彈出的菜單中點擊【刪除分組】，則刪除鼠標指針所在算法分組、其包含所有的算法、以及其子算法分組。3.2.19. 刪除算法在主界面左側【Algorithms】界面中，選中要刪除的算法，右擊鼠標，在彈出的菜單中點擊【刪除分組】，則刪除選中的算法。3.3. 無線傳感器網絡實驗管理3.3.1. 顯示系統(tǒng)中已保存的實驗點擊【實驗】按鈕，顯示系統(tǒng)中所有已保存的實驗。3.3.2. 查看實驗雙擊界面左側的實驗名，在界面右側顯示實驗的詳細信息。3.3.3. 查看實驗網絡雙擊界面左側的實驗名在界面右側顯示實驗的詳細信息后，點擊界面下方的【實驗網絡】Tab頁后，可以查看該實驗基于的網絡信息。3.3.4. 查看實驗算法雙擊界面左側的實驗名在界面右側顯示實驗的詳細信息后，點擊界面下方的【實驗算法】Tab頁后，可以查看該實驗運行的算法。3.3.5. 運行實驗雙擊界面左側的實驗名在界面右側顯示實驗的詳細信息后，點擊界面下方的【實驗算法】Tab頁，查看該實驗運行的算法。點擊【運行】按鈕，運行實驗。3.3.6. 創(chuàng)建實驗分組在主界面左側【Experiments】界面中，右