一種基于omnet平臺(tái)的短波網(wǎng)半實(shí)物仿真方法

文源盛

【摘要】 在短波網(wǎng)項(xiàng)目中，仿真技術(shù)作為一種低成本，高準(zhǔn)確性的方法得到廣泛使用。通過仿真技術(shù)，設(shè)計(jì)者可以在短波通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就能驗(yàn)證通信流程的正確性以及模擬網(wǎng)絡(luò)建成以后的使用性能效益，為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)。在眾多的仿真技術(shù)中，半實(shí)物仿真通過部分模塊與實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行交互，更能貼近現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，更能反映出實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的性能。本文主要介紹如何在短波項(xiàng)目中使用omnet仿真平臺(tái)通過網(wǎng)口與仿真程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)半實(shí)物仿真，并且介紹其中注意的問題。

【關(guān)鍵詞】 短波網(wǎng) 半實(shí)物仿真 omnet

一、概述

短波網(wǎng)項(xiàng)目中，仿真技術(shù)是一種低成本高準(zhǔn)確性的方法。通過仿真技術(shù)，設(shè)計(jì)者可以在短波通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就能驗(yàn)證通信流程的正確性以及模擬網(wǎng)絡(luò)建成以后的使用性能，為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)。

在眾多的仿真技術(shù)中，半實(shí)物仿真通過部分模塊與實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行交互，更能貼近現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，更能反映出實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的性能。omnet是一個(gè)基于離散事件，組建模塊化的網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)。

由于其清晰的圖形界面，簡(jiǎn)單的消息交互機(jī)制以及提供了大量的成熟的通信仿真模塊，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于短波網(wǎng)項(xiàng)目中。在使用omnet進(jìn)行半實(shí)物仿真的過程中，經(jīng)常會(huì)碰到需要通過網(wǎng)口Socket與仿真程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的情況，本文主要為了解決以上問題，介紹了如何使用omnet實(shí)現(xiàn)Socket接口與仿真程序交互數(shù)據(jù)。

二、實(shí)現(xiàn)原理

要說(shuō)明Socket與omnet仿真程序如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，先簡(jiǎn)要介紹omnet中消息的分發(fā)機(jī)制。

omnet仿真平臺(tái)的消息分發(fā)機(jī)制是通過一個(gè)叫cSchedule的類來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)仿真程序初始化的時(shí)，omnet仿真平臺(tái)會(huì)生成一個(gè)公有的cSchedule類實(shí)例。這實(shí)例負(fù)責(zé)把各個(gè)仿真類對(duì)象所發(fā)送的消息，按照其應(yīng)該到達(dá)的時(shí)間，按時(shí)有效的傳遞到各個(gè)實(shí)例的handleMessage函數(shù)中，以便對(duì)消息進(jìn)行處理。

oment的仿真平臺(tái)對(duì)以上過程進(jìn)行了妥善的封裝，對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)是透明的，使用者只需關(guān)心消息到達(dá)以后如何處理，如何編寫handleMessage函數(shù)。

要實(shí)現(xiàn)Socket接口與omnet仿真程序數(shù)據(jù)交互，則需要把已有的cSchedule類實(shí)例進(jìn)行改造，使其不單單只為omnet的仿真類傳遞消息，還能接受來(lái)自網(wǎng)口Socket的數(shù)據(jù)，并且以handleMessage的形式交給用戶處理。

omnet++4.0為實(shí)現(xiàn)這目標(biāo)提供了cSocketRTScheduler類。cSocketRTScheduler類使網(wǎng)口的傳輸數(shù)據(jù)與仿真程序接收到的消息的接口一致。網(wǎng)絡(luò)實(shí)際數(shù)據(jù)與程序中的虛擬數(shù)據(jù)均來(lái)源于自身模塊的omnet消息通知handlemessag函數(shù)，用戶不用特意區(qū)分消息的來(lái)源，實(shí)現(xiàn)透明傳輸?shù)哪康摹?/p>

三、使用方法

既然cSocketRTScheduler類已經(jīng)幫我們完成了大部分工作，剩下的我們需要完成的工作包括：

3.1加入cSocketRTScheduler類。

拷貝SocketRTScheduler.cc和SocketRTScheduler.h文件到目標(biāo)工程目錄下。

3.2創(chuàng)建并指定cMessage實(shí)例用來(lái)表示通過Socket網(wǎng)口傳遞的消息。

調(diào)用函數(shù)new cMessage并取一個(gè)特定名字表示該消息，如名字為“rtEvent”則使用

cMessage rtEvent = new cMessage（“rtEvent”）；

3.3替換omnet中的cSchedule類實(shí)例為cSocketRTScheduler類。

通過simulation類的getScheduler函數(shù)獲取當(dāng)前的cSchedule類實(shí)例，并用check_and_cast使其轉(zhuǎn)化為cSocketRTScheduler類，具體使用如下：

cScheduler*pcScheduler = simulation.getScheduler（）；

cSocketRTScheduler*rtScheduler=check_and_ cast（pcScheduler）；

3.4使cSchedule類與消息和緩沖區(qū)建立連接。

調(diào)用cSocketRTSchedule的setInterfaceModule函數(shù)實(shí)現(xiàn)與omnet消息和緩沖區(qū)建立連接，其中setInterfaceModule函數(shù)的聲明如表1所示。

3.5配置文件中指定cSocketRTScheduler類

在配置文件指定用cSocketRTScheduler類替代cSchedule類，在omnetpp.ini中添加如下配置代碼。

scheduler-class =”cSocketRTScheduler”

3.6指定本程序監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)Socket端口號(hào)

最后是要指定監(jiān)聽網(wǎng)口的端口號(hào)，cSocketRTSchedule類指定了一個(gè)屬性“socketrtscheduler-port”代表網(wǎng)口的端口號(hào)，其默認(rèn)值為4242，可以通過配置文件omnetpp.ini中進(jìn)行配置，具體添加如下配置代碼到該文件中。

socketrtscheduler-port = 60001

四、數(shù)據(jù)收發(fā)

4.1數(shù)據(jù)接收

由于數(shù)據(jù)的接收統(tǒng)一到handleMessage函數(shù)中，數(shù)據(jù)接收與omnet仿真中的消息處理相類似。

調(diào)用handleMessage函數(shù)。

先判斷接收到的消息是否是自消息，再判斷接收到的消息是為與網(wǎng)口消息相關(guān)聯(lián)的omnet消息。

訪問接收緩沖區(qū)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

4.2數(shù)據(jù)發(fā)送

數(shù)據(jù)發(fā)送只需調(diào)用cSocketRTScheduler的sendBytes即可發(fā)送消息。其函數(shù)聲明如圖2 所示。

五、注意事項(xiàng)

當(dāng)使用了cSocketRTScheduler作為cSchedule后，仿真的時(shí)序和現(xiàn)實(shí)的時(shí)序?qū)?huì)統(tǒng)一，即仿真的時(shí)間間隔和現(xiàn)實(shí)時(shí)間間隔將會(huì)相等。

仿真程序的休眠將會(huì)使得仿真程序的時(shí)間與實(shí)際時(shí)間不一致，導(dǎo)致產(chǎn)生不可預(yù)料的錯(cuò)誤，因此不推薦在進(jìn)行串口半實(shí)物仿真程序中進(jìn)行休眠。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]操敏，李文峰，袁兵；基于OMNeT++的傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真 中國(guó)論文科技在線 2011；

[2]石為人，黃河，鮮曉東；OMNeT++與NS2在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真中的比較研究 計(jì)算機(jī)科學(xué)2008Vol.35

[3]黃健強(qiáng)，鞠建波；半實(shí)物仿真技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 艦船電子工程Vol.31No.75