一種基于omnet平臺的短波網(wǎng)半實物仿真方法

文源盛

【摘要】 在短波網(wǎng)項目中，仿真技術(shù)作為一種低成本，高準確性的方法得到廣泛使用。通過仿真技術(shù)，設(shè)計者可以在短波通信系統(tǒng)設(shè)計時就能驗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)計提供必要的依據(jù)。在眾多的仿真技術(shù)中，半實物仿真通過部分模塊與實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行交互，更能貼近現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，更能反映出實際網(wǎng)絡(luò)的性能。本文主要介紹如何在短波項目中使用omnet仿真平臺通過網(wǎng)口與仿真程序進行數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)半實物仿真，并且介紹其中注意的問題。

【關(guān)鍵詞】 短波網(wǎng) 半實物仿真 omnet

一、概述

短波網(wǎng)項目中，仿真技術(shù)是一種低成本高準確性的方法。通過仿真技術(shù)，設(shè)計者可以在短波通信系統(tǒng)設(shè)計時就能驗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)計提供必要的依據(jù)。

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

由于其清晰的圖形界面，簡單的消息交互機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)項目中。在使用omnet進行半實物仿真的過程中，經(jīng)常會碰到需要通過網(wǎng)口Socket與仿真程序進行數(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實現(xiàn)Socket接口與仿真程序交互數(shù)據(jù)。

二、實現(xiàn)原理

要說明Socket與omnet仿真程序如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，先簡要介紹omnet中消息的分發(fā)機制。

omnet仿真平臺的消息分發(fā)機制是通過一個叫cSchedule的類來實現(xiàn)。當仿真程序初始化的時，omnet仿真平臺會生成一個公有的cSchedule類實例。這實例負責(zé)把各個仿真類對象所發(fā)送的消息，按照其應(yīng)該到達的時間，按時有效的傳遞到各個實例的handleMessage函數(shù)中，以便對消息進行處理。

oment的仿真平臺對以上過程進行了妥善的封裝，對于使用者來說是透明的，使用者只需關(guān)心消息到達以后如何處理，如何編寫handleMessage函數(shù)。

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

omnet++4.0為實現(xiàn)這目標提供了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)實際數(shù)據(jù)與程序中的虛擬數(shù)據(jù)均來源于自身模塊的omnet消息通知handlemessag函數(shù)，用戶不用特意區(qū)分消息的來源，實現(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文件到目標工程目錄下。

3.2創(chuàng)建并指定cMessage實例用來表示通過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類實例為cSocketRTScheduler類。

通過simulation類的getScheduler函數(shù)獲取當前的cSchedule類實例，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

最后是要指定監(jiān)聽網(wǎng)口的端口號，cSocketRTSchedule類指定了一個屬性“socketrtscheduler-port”代表網(wǎng)口的端口號，其默認值為4242，可以通過配置文件omnetpp.ini中進行配置，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

當使用了cSocketRTScheduler作為cSchedule后，仿真的時序和現(xiàn)實的時序?qū)y(tǒng)一，即仿真的時間間隔和現(xiàn)實時間間隔將會相等。

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

參 考 文 獻

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

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

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