引言
无线传感器网络是当前国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。未来的无线传感器网络将向海、陆、空、天立体化网络系统的方向发展,最终将成为人类生产和生活不可分割的一部分。无线传感器网络无论是在国防,还是在国民经济的各个领域均有着广阔的应用前景。对该技术的深入研究与推广应用将推动我国信息化建设的进程,并极大地带动相关产业和学科的发展。
在开展的无线传感器网络的研究中,我们都力求围绕网络的各种关键性能对无线传感器网络的各种技术进行改进。然而受有限的资金和网络条件的限制,在实验室构建大规模的实验平台比较昂贵。因此,充分利用现有资源,构建虚拟的仿真环境是非常有意义的。
本文在无线传感器网络特点和协议栈的研究基础上,利用网络仿真软件NS2进行了研究和二次开发,构建了一个基于各种无线传感器网络关键性能的仿真界面。使得用户可以通过仿真界面来自主配置网络元素,搭建网络,运行并直观地显示各种关键性能,以对其研究起到一定的指导作用。
1 无线传感器网络体系结构及NS2仿真机制
1.1 无线传感器网络体系结构
网络体系结构是网络的协议分层以及网络协议的集合,是对网络及其部件所应完成功能的定义和描述。对于无线传感器网络来说,图l是传感器节点使用的最典型的网络协议体系结构,包括物理层、数据链路层、网络层和应用层,与互联网协议栈的五层协议相对应。此外,还包括网络管理模块。这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作,在节点移动的传感器网络中转发数据,并支持多任务和资源共享。该模型既参考了现有通用网络的TCP/IP和0sI模型的架构,同时又包含了传感器网络特有的电源管理、移动管理及任务管理。应用层为不同的应用提供了一个相对统一的高层接口;如果需要,传输层可为传感器网络保持数据流或保证与Internet连接;网络层主要关心数据的路由;数据链路层协调无线媒质的访问,尽量减少相邻节点广播时的冲突;物理层为系统提供一个简单、稳定的调制、传输和接收系统。除此而外,电源、移动和任务管理负责传感节点能量、移动和任务分配的监测,帮助传感节点协调感测任务,尽量减少整个系统的功耗。
基于NS2技术的RFID网络仿真平台设计