專利名稱：網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的仿真方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信、嵌入式系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)仿真領(lǐng)域，特別涉及網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的仿真方法 及其裝置。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)相融合的一個(gè)研究領(lǐng)域。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化 嵌入式系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)是由一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)通過有線或者無線方式連接在一起所組成，每個(gè)節(jié) 點(diǎn)上是一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的嵌入式系統(tǒng)。由于這種系統(tǒng)中同時(shí)牽涉到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù) 的應(yīng)用，所以它的實(shí)現(xiàn)變得困難和復(fù)雜。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)仿真工具和嵌入式系統(tǒng)調(diào)試方法對于研 究網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)己經(jīng)捉襟見肘，尤其是無法研究網(wǎng)絡(luò)行為與嵌入式系統(tǒng)之間的關(guān)系。
網(wǎng)絡(luò)仿真軟件是網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域研究網(wǎng)絡(luò)行為特征的主要工具。它用數(shù)學(xué)模型的方式描述物理 環(huán)境中通信信道的各種特征，再用軟件的方式實(shí)現(xiàn)，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行軟件來模擬和觀測各種 網(wǎng)絡(luò)行為。結(jié)合協(xié)議軟件，網(wǎng)絡(luò)仿真軟件可以清楚地反映出各種協(xié)議在特定網(wǎng)絡(luò)中的性能。
嵌入式平臺(tái)模擬器是嵌入式系統(tǒng)前期開發(fā)的一種工具，它通過軟件來模擬目標(biāo)系統(tǒng)的各 種硬件。在這種模擬硬件平臺(tái)上，運(yùn)行開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)軟件。這種方法在嵌入式系統(tǒng)前期 可以有效的診斷軟件的功能缺陷。
目前網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)一種流行的研究方法是將網(wǎng)絡(luò)仿真軟件與嵌入式平臺(tái)模擬器相結(jié) 合的方式，以便在觀察網(wǎng)絡(luò)行為的同時(shí)測試嵌入式系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，以及評估特定嵌入式系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)所組成的網(wǎng)絡(luò)的性能。軟件模擬的嵌入式系統(tǒng)失去了嵌入式系統(tǒng)許多真實(shí)特性和實(shí) 際信息，這種方式難以對網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的實(shí)際產(chǎn)品做出評估。
另一種普遍的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是將多個(gè)實(shí)際節(jié)點(diǎn)布置成真實(shí)網(wǎng)絡(luò)，通過收集節(jié)點(diǎn)上的輸出信息， 了解網(wǎng)絡(luò)和嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。這種方法比較真實(shí)地體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的行為， 但由于使用的是真實(shí)網(wǎng)絡(luò)，僅依賴節(jié)點(diǎn)上的輸出信息難以理解網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際情況。缺少了對 網(wǎng)絡(luò)的可見性和可控性，使得這種工具在測試和調(diào)試網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)時(shí)有很大局限性。因 此網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)研究方法的發(fā)展趨向是能夠盡可能多地獲得實(shí)際網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)中的
fe息。
現(xiàn)有的一項(xiàng)發(fā)明專利，專利號(hào)為200510040311. 1的時(shí)分多路接入自組織網(wǎng)絡(luò)的無線通信 仿真器和仿真方法。此方法主要提出了一種網(wǎng)絡(luò)仿真的策略，與我們提出的既可對網(wǎng)絡(luò)又可 對嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行仿真有所不同。以及現(xiàn)有的一項(xiàng)發(fā)明專利，專利號(hào)為200710099382. 8的一種仿真移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的方法，該發(fā)明是一種移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真的有效方法，與我們 提出的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)仿真方法的適用范圍以及實(shí)現(xiàn)思想都不相同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的仿真方法，利用該仿真方法可以使用真實(shí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng) 絡(luò)仿真，同時(shí)在仿真的網(wǎng)絡(luò)中部署真實(shí)節(jié)點(diǎn)，從而達(dá)到反映嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)行為之間關(guān)系 的目的。
本發(fā)明提供的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的仿真方法，其特征在于，該方法包括以下幾個(gè)步驟
1) 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)步驟，用于將現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)劃分成三個(gè)相對獨(dú)立的部分，具體包括網(wǎng)絡(luò)中 節(jié)點(diǎn)的嵌入式系統(tǒng)部分，網(wǎng)絡(luò)中物理通信環(huán)境，以及網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)上用于接入網(wǎng)絡(luò)的通 信器件；
2) —個(gè)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的仿真步驟，用于對已重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)不同部分實(shí)施不同的仿真策略，該步驟
包括以下幾個(gè)子步驟
a) —個(gè)對象節(jié)點(diǎn)構(gòu)造步驟，用于將真實(shí)節(jié)點(diǎn)引入網(wǎng)絡(luò)仿真中，尤其是在仿真的網(wǎng)絡(luò) 環(huán)境中保持節(jié)點(diǎn)上嵌入式系統(tǒng)的軟硬件信息的真實(shí)性；
b) —個(gè)通信信道的仿真步驟，用于將物理通信環(huán)境的信道模型構(gòu)建成仿真的網(wǎng)絡(luò)，
該步驟包括以下兩個(gè)子步驟
i. 一個(gè)通信信道靜態(tài)特征計(jì)算步驟，用于將實(shí)際網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的靜止特征和信
道模型的常量計(jì)算轉(zhuǎn)換成通信信道仿真的靜態(tài)參數(shù)；
ii. 一個(gè)通信信道動(dòng)態(tài)特征仿真步驟，用于實(shí)時(shí)仿真網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化， 用于實(shí)時(shí)計(jì)算信道模型的應(yīng)變量，以及用于實(shí)時(shí)對象節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)后對網(wǎng)絡(luò)
行為的動(dòng)態(tài)影響。
c) 一個(gè)虛擬通信器件的步驟，用于對通信器件的部分物理層及其以上層的功能級模 擬，并且用于連接對象節(jié)點(diǎn)和通信的仿真信道；
3) —個(gè)產(chǎn)生仿真信息的步驟，用于及時(shí)捕捉、有效記錄仿真過程中產(chǎn)生的信息，該步驟 包括以下幾個(gè)子步驟
a) —個(gè)分布事件產(chǎn)生步驟，用于將仿真過程產(chǎn)生的信息以事件的形式記錄下來；
b) —個(gè)分布事件收集步驟，用于將不同事件源產(chǎn)生的事件統(tǒng)一編址，集中保存；
C) 一個(gè)分布事件同步步驟，用于在同一時(shí)鐘下記錄不同事件源產(chǎn)生事件的時(shí)刻，在 收集之后可以統(tǒng)一排序；
4) 一個(gè)執(zhí)行仿真步驟，用于完成一次仿真任務(wù)，該步驟包括以下幾個(gè)子步驟a) —個(gè)發(fā)出仿真命令步驟，用于控制仿真過程，包括開啟仿真、暫停仿真、終止仿 真以及讀取仿真結(jié)果等；
b) —個(gè)條件觸發(fā)步驟，用于監(jiān)視仿真過程中某個(gè)條件或某個(gè)條件序列的發(fā)生；
c) 一個(gè)仿真參數(shù)配置步驟，用于在開啟仿真前配置和在開啟仿真時(shí)修改仿真參數(shù)， 仿真參數(shù)具體包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)、通信信道模型參數(shù)以及虛擬通信器件參 數(shù)；
5) —個(gè)仿真后處理步驟，用于對一次或多次仿真任務(wù)產(chǎn)生的事件做處理，依據(jù)記錄的事 件再現(xiàn)仿真過程。
本發(fā)明提供的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的裝置，可以同時(shí)接入多種異構(gòu)的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，可以 仿真多種信道模型，可以設(shè)置任意網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且實(shí)時(shí)記錄和分析仿真信息，使網(wǎng)絡(luò)化 嵌入式系統(tǒng)的仿真方法作用于仿真裝置，其特征在于，該裝置包括以下模塊
1) 配合所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1020)工作的一個(gè)或多個(gè)參與仿真的的對象節(jié)點(diǎn)(1030)，用于 代表真實(shí)節(jié)點(diǎn)硬件運(yùn)行實(shí)際節(jié)點(diǎn)上的軟件，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)并傳遞給網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備
(1020)，其特征在于用于運(yùn)行對象節(jié)點(diǎn)上軟件的計(jì)算模塊，用于完成節(jié)點(diǎn)上其他特殊 應(yīng)用1/0功能的1/0模塊，以及用于提供真實(shí)節(jié)點(diǎn)電源的電源模塊。其對象節(jié)點(diǎn)的軟件 特征在于節(jié)點(diǎn)上應(yīng)用程序、協(xié)議棧以及嵌入式操作系統(tǒng)。其對象節(jié)點(diǎn)的通訊接口特征在 于提供連接真實(shí)通信設(shè)備的I/O接口 。
2) 配合所述對象節(jié)點(diǎn)(1030)和所述服務(wù)端設(shè)備(1010)工作的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1020)， 用于仿真服務(wù)端設(shè)備設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和信道模型，交換對象節(jié)點(diǎn)之間發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)通 信數(shù)據(jù)，記錄仿真過程中產(chǎn)生的信息傳遞給服務(wù)端設(shè)備，其特征包括以下幾個(gè)子模塊
a) —個(gè)信道動(dòng)態(tài)仿真模塊(1023)，根據(jù)環(huán)境參數(shù)(信道模型)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)(網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?， 實(shí)現(xiàn)通信器件之間數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)延模擬、判斷數(shù)據(jù)能否經(jīng)過信道到達(dá)某個(gè)虛擬通信器 件、根據(jù)信道模型給可達(dá)節(jié)點(diǎn)加入指定的誤碼率(BER)，與所有的虛擬通信器件連 接，并連接著至少一個(gè)事件提取模塊(1024);
b) 配合所述對象節(jié)點(diǎn)(1010)和信道動(dòng)態(tài)仿真模塊(1023)工作的一個(gè)或多個(gè)虛擬通信 器件(1026)，每個(gè)虛擬通信器件是參考實(shí)際通信器件的說明書依據(jù)通信器件的虛擬 化模版實(shí)現(xiàn)的一個(gè)實(shí)例，與信道動(dòng)態(tài)仿真模塊連接，并連接著至少一個(gè)事件提取模塊
(1024);
c) 分布在所述信道動(dòng)態(tài)仿真模塊(1023)和一個(gè)或多個(gè)虛擬通信器件(1026)上的一個(gè) 或多個(gè)事件提取模塊(1024)，用于在仿真過程中監(jiān)視事件源的變化，為事件標(biāo)記全
局時(shí)間戳，緩存所有分布事件源產(chǎn)生的事件，并連接到仿真控制中心模塊(1021);d) 配合每個(gè)事件提取模塊(1024)工作的一個(gè)或多個(gè)條件匹配模塊(1025)，用于在仿 真過程中實(shí)時(shí)監(jiān)視一個(gè)或一組條件的匹配情況，并迅速反饋到服務(wù)端設(shè)備，每個(gè)條件 匹配模塊與對應(yīng)的一個(gè)事件提取模塊(1024)連接；
e) 配合所述信道動(dòng)態(tài)仿真模塊(1023)和一個(gè)或多個(gè)虛擬通信器件(1026)工作的一個(gè) 參數(shù)配置模塊(1022),用于在仿真前將從服務(wù)端設(shè)備獲得的虛擬通信器件配置裝載 到所述一個(gè)或多個(gè)虛擬通信器件模塊中去，在仿真前和仿真時(shí)將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)和 信道模型參數(shù)裝載到所述信道動(dòng)態(tài)仿真模塊中去，該模塊與信道動(dòng)態(tài)仿真模塊(1023) 和一個(gè)或多個(gè)虛擬通信器件(1026)連接；
f) 仿真控制中心模塊(1021)，配合所述一個(gè)或多個(gè)事件提取模塊(1024)、 一個(gè)或多個(gè) 條件匹配模塊(1025)、 一個(gè)參數(shù)配置模塊(1022)和服務(wù)端設(shè)備(1010)工作，用 于根據(jù)所述服務(wù)端設(shè)備傳遞下來的命令控制所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1020)中的信道動(dòng)態(tài) 仿真模塊(1023)和一個(gè)或多個(gè)虛擬通信器件(1026)的工作狀態(tài)，并且控制所述網(wǎng) 絡(luò)仿真設(shè)備(1020)中的事件提取模塊(1024)的事件收集，并且控制所述網(wǎng)絡(luò)仿真 設(shè)備(1020)中的條件匹配模塊(1025)產(chǎn)生信號(hào)的收集和上傳，并且控制網(wǎng)絡(luò)仿真 設(shè)備(1020)中的參數(shù)配置模塊(1022)的下載。
3)配合所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1020)的一個(gè)服務(wù)端設(shè)備(1010)，用于配置仿真的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)和信道模型，發(fā)送仿真控制命令給網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備，以及處理網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備記錄的仿真 信息，其特征包括以下幾個(gè)子模塊
a) —個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換配置參數(shù)模塊(1012)，用于將網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成節(jié)點(diǎn)間 的距離矩陣，以供信道靜態(tài)參數(shù)生成模塊使用，與信道模型庫模塊(1011)以及信道 動(dòng)態(tài)參數(shù)生成模塊(1013)連接；
b) 配合所述一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換配置參數(shù)模塊工作的一個(gè)信道模型庫模塊(1011)， 用于存放各種信道模型；
c) 配合所述一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換配置參數(shù)模塊(1012)工作的一個(gè)信道靜態(tài)參數(shù)生成 模塊(1013)，結(jié)合所述服務(wù)端設(shè)備中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換配置參數(shù)模塊和信道模型 庫模塊得出信道模型常系數(shù)矩陣等靜態(tài)參數(shù)；
d) 配合所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1010)中的一個(gè)或多個(gè)虛擬通信器件(1026)工作的一個(gè)通 信器件的虛擬化模版庫(1017)，用于將實(shí)際通信器件轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備中的一個(gè) 或多個(gè)虛擬通信器件；
e) 配合本項(xiàng)權(quán)利要求中所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備中事件提取模塊(1024)工作的一個(gè)事件源定義模塊(1014)，用于將網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的信息源轉(zhuǎn)換成可被網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備中的事 件提取模塊監(jiān)視的事件源；
f) 配合本項(xiàng)權(quán)利要求中所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備中仿真控制中心模塊(1021)工作的一個(gè)事件 分析模塊(1016)，用于簡化事件的處理和理解，通常包括事件的過濾、分類、排序 和可視化等；
g) 配合所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備中的子模塊條件匹配模塊(1025)工作的一個(gè)觸發(fā)條件配置模 塊(1015)，用于在仿真時(shí)檢測一個(gè)條件序列的匹配情況，實(shí)時(shí)檢查網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備中 的條件匹配模塊的反饋數(shù)據(jù)，并下載新的匹配條件到網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備中的條件匹配模塊
(1025)中。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是采用除去通信器件的真實(shí)節(jié)點(diǎn)作為仿真的對象節(jié)點(diǎn)，保證了節(jié)點(diǎn)上 嵌入式系統(tǒng)信息的真實(shí)可靠。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在獲取真實(shí)嵌入式系統(tǒng)信息的同時(shí)，能夠?qū)ξ锢硗ㄐ怒h(huán)境進(jìn)行仿 真，可以詳細(xì)看見網(wǎng)絡(luò)的行為。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是用高時(shí)間精度的同步事件作為信息格式，能夠反映網(wǎng)絡(luò)化嵌入式 系統(tǒng)的分布異步行為的發(fā)生順序，進(jìn)而分析行為的因果關(guān)系。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對物理通信環(huán)境的仿真采用兩步仿真，動(dòng)態(tài)仿真部分采用全并行 硬件實(shí)現(xiàn)，仿真速度快。


圖1示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的外觀結(jié)構(gòu)，其中101為MiceZ對象節(jié)點(diǎn)、103為無線網(wǎng)絡(luò)仿 真設(shè)備，104服務(wù)端PC機(jī)，105網(wǎng)線，102接口。
圖2示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)總框架，圖上所示的模塊分別是210為服務(wù)端；211為
可視化輸入輸出接口； 212為事件數(shù)據(jù)庫；213為預(yù)處理程序；214為信道模型倉庫；220為
網(wǎng)絡(luò)仿真部分；221為無線信道動(dòng)態(tài)仿真模塊；222為虛擬無線通信器件CC2420; 223為仿真
控制中心；224為外部SDRAM; 225為分布事件產(chǎn)生模塊；230為對象節(jié)點(diǎn)。
圖3示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的對象節(jié)點(diǎn)。
圖4示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的信道動(dòng)態(tài)仿真邏輯。
圖5示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的虛擬通信器件邏輯。
圖6示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的仿真控制中心邏輯。
圖7示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的事件提取和觸發(fā)條件匹配邏輯。
圖8示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的服務(wù)端操作流程。圖9示出了本發(fā)明構(gòu)建一般網(wǎng)絡(luò)的仿真步驟。
圖IO示出了本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)，其中1010為服務(wù)端；1020為網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備；1030為對象節(jié) 點(diǎn)；1011為信道模型庫模塊；1012為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換配置參數(shù)模塊；1013為信道靜態(tài)參 數(shù)生成模塊；1014為事件源定義模塊；1015為觸發(fā)條件配置模塊；1016為事件分析模塊； 1017為通信器件的虛擬化模版庫；1021仿真控制中心模塊；1022參數(shù)配置模塊；1023信道 動(dòng)態(tài)仿真模塊；1024事件提取模塊；1025條件匹配模塊；1026虛擬通信器件。
具體實(shí)現(xiàn)方式
為了更全面地展示本發(fā)明提出的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)仿真裝置的所有優(yōu)點(diǎn)，介紹一種網(wǎng)絡(luò) 化嵌入式系統(tǒng)仿真裝置的實(shí)施例。為了不失一般性的說明仿真裝置的實(shí)現(xiàn)方法，這種實(shí)施例 是針對一種典型的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，這種網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)是由MiceZ組建的無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)。圖l是實(shí)施例的外觀結(jié)構(gòu)，它主要由MiceZ對象節(jié)點(diǎn)101、無線網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備 103和服務(wù)端PC機(jī)104組成。MicaZ對象節(jié)點(diǎn)101通過接入無線網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備103，接口 102 包括MicaZ對象節(jié)點(diǎn)101上嵌入式系統(tǒng)用來調(diào)試輸出的UART接口和連接無線通信器件CC2420 的SPI接口。服務(wù)端PC機(jī)104通過網(wǎng)線105發(fā)送控制命令給無線網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備103，并且通 過網(wǎng)線105讀取無線網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備103產(chǎn)生的信息。
圖2是圖l所示實(shí)施例的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)總框架圖。服務(wù)端210對應(yīng)圖1中服務(wù)端PC機(jī)104， 主要是有幾個(gè)軟件組成，包括可視化輸入輸出接口 211用于為用戶輸入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和配 置參數(shù)以及分析仿真輸出事件提供圖形化界面；事件數(shù)據(jù)庫212用于存儲(chǔ)、處理無線網(wǎng)絡(luò)仿 真設(shè)備103傳遞上來的事件；預(yù)處理程序213是用來將用戶在可視化輸入輸出接口 211中輸 入的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和其他參數(shù)轉(zhuǎn)換成無線網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備103所需的配置參數(shù)，轉(zhuǎn)換過程還涉及從 信道模型倉庫中選擇用戶設(shè)定的信道模型并計(jì)算出模型中的靜態(tài)常量；信道模型倉庫214用 于存儲(chǔ)可仿真的無線信道模型和通信器件虛擬化模版。網(wǎng)絡(luò)仿真部分220 (ENet)對應(yīng)圖1 中的無線網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備103，通過邏輯電路在FPGA上實(shí)現(xiàn)。其主要包括無線信道動(dòng)態(tài)仿真 模塊221，虛擬無線通信器件CC2420 222，仿真控制中心223，分布事件產(chǎn)生模塊225。接入 網(wǎng)絡(luò)仿真部分220的對象節(jié)點(diǎn)230對應(yīng)與圖1中MicaZ對象節(jié)點(diǎn)101，通過SPI接口連接虛 擬無線通信器件CC2420 222，并且將嵌入式系統(tǒng)的UART輸出接入一個(gè)對應(yīng)的分布事件產(chǎn)生 模塊225。虛擬無線通信器件CC2420 222為對象節(jié)點(diǎn)230提供接入網(wǎng)絡(luò)仿真部分220的功能。 對象節(jié)點(diǎn)230、虛擬無線通信器件CC2420 222和網(wǎng)絡(luò)仿真部分220構(gòu)成一個(gè)完整的仿真網(wǎng)絡(luò)， 其仿真過程信息的產(chǎn)生由分布事件產(chǎn)生模塊225完成，再由事件收集中心223集中處理。與 網(wǎng)絡(luò)仿真部分220中事件收集中心223連接的外部SDRAM 224用于仿真時(shí)存儲(chǔ)收集到的所有事件。
圖3顯示了用于仿真的MicaZ對象節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)它主要由一個(gè)真實(shí)的嵌入式系統(tǒng)313和一 個(gè)虛擬的通訊模塊323構(gòu)成。Part-l的計(jì)算模塊314,與存儲(chǔ)模塊315連接，并且通過數(shù)模 轉(zhuǎn)換312與傳感器模塊311連接。此外電源模塊316通過電源線路317為計(jì)算模塊314、存 儲(chǔ)模塊315、傳感器模塊311以及通訊模塊接口 (節(jié)點(diǎn)端)321供電。真實(shí)的嵌入式系統(tǒng)313 和虛擬的通訊模塊323通過通訊模塊接口 (節(jié)點(diǎn)端)321和通訊模塊接口 (器件端)322連 接。
圖4示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的信道動(dòng)態(tài)仿真邏輯，與無線信道動(dòng)態(tài)仿真模塊221對應(yīng)。 一個(gè)n個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)的仿真由n個(gè)圖4給出的信道動(dòng)態(tài)仿真邏輯組成，其中每個(gè)負(fù)責(zé)其它所 有對象節(jié)點(diǎn)到其對應(yīng)的一個(gè)對象節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)可達(dá)性判斷以及可達(dá)包的BER注入。部件401 (參 數(shù)表)為一局部SRAM，存儲(chǔ)其它對象節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送能量衰減后到達(dá)該信道動(dòng)態(tài)仿真模塊所服 務(wù)對象節(jié)點(diǎn)時(shí)的能量，該對象節(jié)點(diǎn)的可接收信號(hào)的頻率、位傳輸率以及SNR閾值。部件402 (路徑衰減過濾器)通過感知信道里的信號(hào)，瀏覽進(jìn)入和退出信道的能量值，判決所達(dá)信號(hào) 是否在能量上可達(dá)所服務(wù)對象節(jié)點(diǎn)。部件403 (載波頻率過濾器)讓頻率匹配的對象節(jié)點(diǎn)的 數(shù)據(jù)具有可達(dá)所服務(wù)對象節(jié)點(diǎn)的可能性。部件404 (信干比過濾器)檢測該信道的SNR，若 SNR值小于所設(shè)閾值則任何對象節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都不可達(dá)所服務(wù)對象節(jié)點(diǎn)。部件405 (位傳輸率過 濾器)過濾掉位傳輸速率不匹配的對象節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)。部件406 (數(shù)據(jù)選通)根據(jù)部件402、 403、 404、 405過濾后的選通結(jié)果，選通可達(dá)數(shù)據(jù)。部件407 (BER注入器)通過一硬件隨機(jī) 數(shù)產(chǎn)生邏輯將可達(dá)數(shù)據(jù)包注入符合配置的BER。
圖5是圖2中虛擬無線通信器件CC2420 222的詳細(xì)設(shè)計(jì)。SPI接口 501和I/O管腳505 與圖2中對象節(jié)點(diǎn)230連接。SPI接口 501是真實(shí)CC2420與節(jié)點(diǎn)CPU的交互接口， I/O管腳 505用于向CPU發(fā)送特殊信號(hào)，包括SFD、 FIFO、 FIFOP和CCA。經(jīng)過SPI接口 501與CPU交 互的數(shù)據(jù)是由SPI控制器502處理或者產(chǎn)生的，SPI控制器502可以解釋CPU發(fā)送來的命令 和數(shù)據(jù)，也可以組織向CPU發(fā)送的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，具體包括SPI控制器502將CPU對CC2420 寄存器的操作解釋后傳遞給寄存器控制器503; SPI控制器將CPU對CC2420發(fā)出的命令解釋 后傳遞給狀態(tài)機(jī)控制器506; SPI控制器將CPU要發(fā)送的數(shù)據(jù)包傳遞給接收FIFO控制器507; SPI控制器從寄存器控制器503和接收FIFO控制器507分別讀取CPU要求的寄存器值和數(shù)據(jù) 包。寄存器控制器503用于模擬CC2420的各種狀態(tài)寄存器和控制寄存器，接收FIFO控制器 507用于模擬CC2420的接收緩沖區(qū)，發(fā)送FIFO控制器510用于模擬CC2420的發(fā)送緩沖區(qū)。 狀態(tài)機(jī)控制器506用于仿真CC2420器件的狀態(tài)。狀態(tài)機(jī)控制器506接收SPI控制器502傳遞 的命令，控制將發(fā)送FIFO控制器510里的數(shù)據(jù)包通過發(fā)射器508發(fā)送到圖2中的網(wǎng)絡(luò)仿真部分220，并且控制將來自圖2中的網(wǎng)絡(luò)仿真部分220傳到接收器509上的數(shù)據(jù)送入接收FIFO 控制器507中，并且控制工/0管腳505的電平高低。SRAM 504是用來提供虛擬無線通信器件 CC2420上的所有存儲(chǔ)單元。
圖6是圖2中仿真控制中心223的詳細(xì)設(shè)計(jì)。以太網(wǎng)接口 601用于圖1中服務(wù)端PC機(jī) 104與無線網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備103連接。協(xié)議解包模塊602用于按照圖1中服務(wù)端PC機(jī)104的下 載數(shù)據(jù)包協(xié)議為數(shù)據(jù)包解包。數(shù)據(jù)包解包后傳遞到解碼模塊603。解碼模塊603可以控制仿 真控制器604發(fā)出對整個(gè)仿真平臺(tái)的控制命令，并且可以控制參數(shù)下載模塊605配置仿真參 數(shù)，并且可以控制事件上傳模塊606通過SDRAM接口 607取出存儲(chǔ)的事件，并且可以控制協(xié) 議組包模塊608的發(fā)包模式。協(xié)議組包模塊608工作在事件發(fā)包模式時(shí)允許事件上傳模塊606 傳遞的事件送到圖1中服務(wù)端PC機(jī)104，工作在觸發(fā)發(fā)包模式時(shí)允許觸發(fā)模塊610傳遞的條 件疲憊狀態(tài)傳送到圖1中服務(wù)端PC機(jī)104。分布事件產(chǎn)生模塊輪詢電路609用于將分布在圖 2中網(wǎng)絡(luò)仿真部分220中的所有分布事件產(chǎn)生模塊225緩存的事件集中存儲(chǔ)到外部SDRAM 224 中。
圖7示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的事件提取和觸發(fā)條件匹配邏輯，與圖2中的225對應(yīng)。 部件701 (開關(guān)電路)為開關(guān)邏輯，通過上位機(jī)的配置，左側(cè)的32個(gè)探針中的4個(gè)將被接入 到4個(gè)702 (運(yùn)算單元、觸發(fā)常量、比較器和舊值)部件。每個(gè)702部件分兩部分邏輯，一 部分用于事件檢測，通過比較某探針的新舊值觸發(fā)事件，從而將事件輸入部件703 (事件流 量控制)；另一部分用于給部件223發(fā)送匹配通知，當(dāng)某探針的值跟配置的值相等或者通過其 它運(yùn)算一致時(shí)，發(fā)送匹配通知給部件223，以用于上位機(jī)能夠按需暫停整個(gè)仿真。部件703 用于舒緩事件產(chǎn)生密集時(shí)事件產(chǎn)生速度與事件緩沖區(qū)的存取速度。部件704 (事件FIFO)為 事件緩沖區(qū)，為一個(gè)雙端口FIFO， 一端用于事件存儲(chǔ)端口，另一端用于事件收集中心223提 取事件數(shù)據(jù)。705 (寫FIFO接口)和706 (讀FIFO接口)分別為事件FIFO的寫端口和讀端 口。運(yùn)算單元為探針探測值與系統(tǒng)配置值進(jìn)行運(yùn)算的單元；觸發(fā)常量存儲(chǔ)系統(tǒng)配置值，該值 由上位機(jī)設(shè)置；舊值存儲(chǔ)探針探測的歷史值；比較器為探針新值與歷史值比較器。
為了方便理解圖l所示的實(shí)施例的工作機(jī)理，圖8示出了一種典型的操作流程。操作框 808中完成仿真開始前的初始化工作。具體包括圖8右邊的步驟。在操作框801中用戶將設(shè) 計(jì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通過可視化界面輸入到圖1中服務(wù)端PC機(jī)104，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中包括靜態(tài)地理 位置以及動(dòng)態(tài)移動(dòng)情況。在操作框802中用戶從圖2中信道模型倉庫214選擇仿真網(wǎng)絡(luò)采用 的無線信道模型。在操作框803中用戶定義仿真過程中需要觀測的事件源以及等待的觸發(fā)條 件序列。完成操作框801、 802和803后，用戶定義的仿真參數(shù)傳遞到圖2中預(yù)處理程序213， 操作框804中用戶自定義參數(shù)被轉(zhuǎn)換成可下載的參數(shù)。在操作框805中，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的軟件被編程到對象節(jié)點(diǎn)上。在操作框806中，根據(jù)實(shí)際節(jié)點(diǎn)使用的無線通信器件選擇對應(yīng)的 虛擬無線通信器件。在操作框807中，結(jié)合操作框805中得到的虛擬無線通信器件生成圖2 中網(wǎng)絡(luò)仿真部分220的邏輯電路。
操作框808開始仿真完成后，轉(zhuǎn)到操作框809中由圖1中服務(wù)端PC機(jī)104向無線網(wǎng)絡(luò)仿 真設(shè)備103發(fā)出啟動(dòng)命令，然后在操作框810中開啟MicaZ對象節(jié)點(diǎn)101，之后整個(gè)裝置進(jìn) 入仿真運(yùn)行時(shí)。
由于仿真運(yùn)行時(shí)存在多個(gè)并行步驟，在所述實(shí)施例中可以用硬件邏輯實(shí)現(xiàn)這一特性。在 操作框811中，操作框803用戶定義的事件源產(chǎn)生的事件將會(huì)被連續(xù)記錄，用戶設(shè)置的觸發(fā) 條件會(huì)實(shí)時(shí)傳送到圖1中服務(wù)端PC機(jī)104。如果網(wǎng)絡(luò)中存在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，則操作框812中會(huì)有 動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)下載進(jìn)入圖2中網(wǎng)絡(luò)仿真部分220，然后繼續(xù)仿真運(yùn)行時(shí)。如果設(shè)置 觸發(fā)條件序列，在操作框813中會(huì)監(jiān)測圖6中觸發(fā)模塊610的匹配情況，在每個(gè)觸發(fā)條件匹 配后，將新的觸發(fā)條件下載到圖2中網(wǎng)絡(luò)仿真部分220，然后繼續(xù)仿真運(yùn)行時(shí)。
在操作框814中，停機(jī)觸發(fā)條件完全匹配或者用戶發(fā)出停機(jī)命令，使圖2中網(wǎng)絡(luò)仿真部 分220停止仿真。之后，在操作框815中，圖1中服務(wù)端PC機(jī)104取出圖2中外部SDRAM 224 里存儲(chǔ)的所有事件，進(jìn)入事件數(shù)據(jù)庫212進(jìn)行排序、分類和再現(xiàn)處理，供用戶做仿真分析。
盡管本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例詳盡的解釋了網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)仿真方法的各方面實(shí)現(xiàn)原理和
優(yōu)點(diǎn)，但是本發(fā)明的應(yīng)用范圍并不局限于說明書所述的處理、機(jī)器、制品、物質(zhì)組成、裝置、 軟件和步驟的特定實(shí)施例，并不局限于說明書所述的MicaZ無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域內(nèi)的特定實(shí) 施例，并不局限于所述用于仿真目的的實(shí)施例。如根據(jù)公開內(nèi)容，本發(fā)明可以容易被實(shí)現(xiàn)為 其他處理、機(jī)器、制品、物質(zhì)組成、裝置、軟件和步驟使用基本相同的功能或者達(dá)到基本相 同的效果，可以容易被應(yīng)用于其他所有網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，可以容易達(dá)到網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的測 試、調(diào)試等其他應(yīng)用目的。所以所附權(quán)利要求希望將這些處理、機(jī)器、制品、物質(zhì)組成、裝 置、軟件和步驟，以及這些網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，以及這些應(yīng)用目的包括在范圍內(nèi)。
圖9示出了針對一般網(wǎng)絡(luò)實(shí)施本發(fā)明提出的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)仿真方法的步驟。在操作框901 中， 一個(gè)一般網(wǎng)絡(luò)被劃分成為網(wǎng)絡(luò)的物理通信環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的嵌入式系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的 通信器件。操作框902中對已重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)不同部分實(shí)施不同的仿真策略，對網(wǎng)絡(luò)物理通信環(huán)境 使用信道仿真，利用真實(shí)節(jié)點(diǎn)的嵌入式系統(tǒng)構(gòu)造對象節(jié)點(diǎn)，對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信器件使用虛擬 器件。操作框903中對不同仿真部分提供一種機(jī)制，能夠捕捉和有效記錄仿真過程中產(chǎn)生的 信息。操作框904中完成一次仿真任務(wù)。操作框905中對一次或多次仿真任務(wù)產(chǎn)生的事件做 處理，依據(jù)記錄的事件再現(xiàn)仿真過程。
1權(quán)利要求
1. 一種網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的仿真方法，其特征在于包括網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)步驟、重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的仿真步驟、產(chǎn)生仿真信息步驟、仿真后處理步驟；a)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)步驟(901)，用于將現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)劃分成三個(gè)相對獨(dú)立的部分，具體包括網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的嵌入式系統(tǒng)部分，網(wǎng)絡(luò)中物理通信環(huán)境，以及網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)上用于接入網(wǎng)絡(luò)的通信器件；b)一個(gè)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的仿真步驟(902)，用于對已重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)不同部分實(shí)施不同的仿真策略；c)一個(gè)產(chǎn)生仿真信息的步驟(903)，用于及時(shí)捕捉、有效記錄仿真過程中產(chǎn)生的信息；d)一個(gè)執(zhí)行仿真步驟(904)，用于完成一次仿真任務(wù)；e)一個(gè)仿真后處理步驟(905)，用于對一次或多次仿真任務(wù)產(chǎn)生的事件做處理，依據(jù)記錄的事件再現(xiàn)仿真過程。
2. 如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)仿真方法，其特征在于重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的仿真步驟(902) 包括構(gòu)造對象節(jié)點(diǎn)、仿真通信信道、虛擬通信器件；a) 構(gòu)造對象節(jié)點(diǎn)，用于將真實(shí)節(jié)點(diǎn)引入網(wǎng)絡(luò)仿真中，尤其是在仿真的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中保持節(jié) 點(diǎn)上嵌入式系統(tǒng)的軟硬件信息的真實(shí)性；b) 仿真通信信道，用于將物理通信環(huán)境的信道模型構(gòu)建成仿真的網(wǎng)絡(luò)；C)虛擬通信器件，用于對通信器件的部分物理層及其以上層的功能級模擬，并且用于連 接對象節(jié)點(diǎn)和通信的仿真信道。
3. 如權(quán)利要求l所述的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)仿真方法，其特征在于產(chǎn)生仿真信息的步驟(903) 包括分布事件產(chǎn)生、分布事件收集、分布事件同步；a) 分布事件產(chǎn)生，用于將仿真過程產(chǎn)生的信息以事件的形式記錄下來；b) 分布事件收集，用于將不同事件源產(chǎn)生的事件統(tǒng)一編址，集中保存；c) 分布事件同步，用于在同一時(shí)鐘下記錄不同事件源產(chǎn)生事件的時(shí)刻，在收集之后可以 統(tǒng)一排序。
4. 如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)仿真方法，其執(zhí)行仿真步驟(904)的特征在于執(zhí)行仿真步驟(904)包括仿真命令生成與發(fā)送、條件觸發(fā)、仿真參數(shù)配置；a) 仿真命令生成與發(fā)送，用于控制仿真過程，包括開啟仿真、暫停仿真、終止仿真以及 讀取仿真結(jié)果等；b) 條件觸發(fā)，用于監(jiān)視仿真過程中某個(gè)條件或某個(gè)條件序列的發(fā)生；c) 仿真參數(shù)配置，用于在開啟仿真前配置和在開啟仿真時(shí)修改仿真參數(shù)，仿真參數(shù)具體包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)、通信信道模型參數(shù)以及虛擬通信器件參數(shù)。
5. —種網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的仿真裝置，其特征在于包括服務(wù)端設(shè)備(1010)、網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(020)、 個(gè)或多個(gè)參與仿真的對象節(jié)點(diǎn)(1030)，所述仿真裝置可以同時(shí)接入多種 異構(gòu)的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，可以仿真多種信道模型，可以設(shè)置任意網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且實(shí)時(shí)記錄和分析仿真信息，使網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的仿真方法作用于仿真裝置；各部件連接方式如'ha) 配合所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1020)工作的一個(gè)或多個(gè)參與仿真的對象節(jié)點(diǎn)(1030)，用 于代表真實(shí)節(jié)點(diǎn)硬件運(yùn)行實(shí)際節(jié)點(diǎn)上的軟件，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)并傳遞給網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1020) ;b) 配合所述對象節(jié)點(diǎn)(1030)和所述服務(wù)端設(shè)備(1010)工作的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1020)， 用于仿真服務(wù)端設(shè)備設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和信道模型，交換對象節(jié)點(diǎn)之間發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)通信數(shù) 據(jù)，記錄仿真過程中產(chǎn)生的信息傳遞給服務(wù)端設(shè)備；c) 配合所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1020)的一個(gè)服務(wù)端設(shè)備(1010)，用于配置仿真的網(wǎng)絡(luò)拓 撲結(jié)構(gòu)和信道模型，發(fā)送仿真控制命令給網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備，以及處理網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備記錄的仿真"f曰息。
6. 如權(quán)利要求5所述的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于對象節(jié)點(diǎn)(1030)的 硬件包括用于運(yùn)行對象節(jié)點(diǎn)上軟件的計(jì)算模塊，用于完成節(jié)點(diǎn)上其他特殊應(yīng)用I/O功能的I/O 模塊，以及用于提供真實(shí)節(jié)點(diǎn)電源的電源模塊；對象節(jié)點(diǎn)的軟件特征在于節(jié)點(diǎn)上應(yīng)用程序、 協(xié)議棧以及嵌入式操作系統(tǒng)，對象節(jié)點(diǎn)的通訊接口特征在于提供連接真實(shí)通信設(shè)備的I/O接□。
7. 如權(quán)利要求5所述的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1020) 包括一個(gè)信道動(dòng)態(tài)仿真模塊(1023)、 一個(gè)或多個(gè)虛擬通信器件(1026)、 一個(gè)或多個(gè)事件提 取模塊(1024)、條件匹配模塊(1025)、 一個(gè)參數(shù)配置模塊(1022)、以及仿真控制中心模塊(1021) ;a) —個(gè)信道動(dòng)態(tài)仿真模塊(1023)，根據(jù)環(huán)境參數(shù)(信道模型)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)(網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?， 實(shí)現(xiàn)通信器件之間數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)延模擬、判斷數(shù)據(jù)能否經(jīng)過信道到達(dá)某個(gè)虛擬通信器件、根 據(jù)信道模型給可達(dá)節(jié)點(diǎn)加入指定的誤碼率(BER)，與所有的虛擬通信器件連接，并連接著至 少一個(gè)事件提取模塊(1024);b) 配合所述對象節(jié)點(diǎn)(1030)和信道動(dòng)態(tài)仿真模塊(1023)工作的一個(gè)或多個(gè)虛擬通信器件(1026)，每個(gè)虛擬通信器件是參考實(shí)際通信器件的說明書依據(jù)通信器件的虛擬化模版實(shí)現(xiàn)的一個(gè)實(shí)例，與信道動(dòng)態(tài)仿真模塊連接，并連接著至少一個(gè)事件提取模塊(1024);c) 分布在所述信道動(dòng)態(tài)仿真模塊(1023)和一個(gè)或多個(gè)虛擬通信器件(1026)上的一個(gè) 或多個(gè)事件提取模塊(1024)，用于在仿真過程中監(jiān)視事件源的變化，為事件標(biāo)記全局時(shí)間戳， 緩存所有分布事件源產(chǎn)生的事件，并連接到仿真控制中心模塊(1021);d) 配合每個(gè)事件提取模塊(1024)工作的一個(gè)或多個(gè)條件匹配模塊(1025)，用于在仿 真過程中實(shí)時(shí)監(jiān)視一個(gè)或一組條件的匹配情況，并迅速反饋到服務(wù)端設(shè)備，每個(gè)條件匹配模 塊與對應(yīng)的一個(gè)事件提取模塊(1024)連接；e) 配合所述信道動(dòng)態(tài)仿真模塊(1023)和一個(gè)或多個(gè)虛擬通信器件(1026)工作的一個(gè) 參數(shù)配置模塊(1022)，用于在仿真前將從服務(wù)端設(shè)備獲得的虛擬通信器件配置裝載到所述一 個(gè)或多個(gè)虛擬通信器件模塊中去，在仿真前和仿真時(shí)將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)和信道模型參數(shù)裝 載到所述信道動(dòng)態(tài)仿真模塊中去，該模塊與信道動(dòng)態(tài)仿真模塊(1023)和一個(gè)或多個(gè)虛擬通 信器件(1026)連接;f) 仿真控制中心模塊(1021)，配合所述一個(gè)或多個(gè)事件提取模塊(1024)、 一個(gè)或多個(gè) 條件匹配模塊(1025)、 一個(gè)參數(shù)配置模塊(1022)和服務(wù)端設(shè)備(1010)工作，用于根據(jù)所 述服務(wù)端設(shè)備傳遞下來的命令控制所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1020)中的信道動(dòng)態(tài)仿真模塊(1023) 和一個(gè)或多個(gè)虛擬通信器件(1026)的工作狀態(tài)，并且控制所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1020)中的 事件提取模塊(1024)的事件收集，并且控制所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1020)中的條件匹配模塊(1025)產(chǎn)生信號(hào)的收集和上傳，并且控制網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1020)中的參數(shù)配置模塊(1022) 的下載。
8.如權(quán)利要求5所述的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于服務(wù)端設(shè)備(1010) 包括一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換配置參數(shù)模塊(1012)、 一個(gè)信道模型庫模塊(1011)、 一個(gè)信道 靜態(tài)參數(shù)生成模塊(1013)、 一個(gè)通信器件的虛擬化模版庫(1017)、 一個(gè)事件源定義模塊 (1014)、 一個(gè)事件分析模塊(1016)、以及一個(gè)觸發(fā)條件配置模塊(1015);a) —個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換配置參數(shù)模塊(1012)，用于將網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成節(jié)點(diǎn)間 的距離矩陣，以供信道靜態(tài)參數(shù)生成模塊使用，與信道模型庫模塊(1011)以及信道動(dòng)態(tài)參 數(shù)生成模塊(1013)連接；b) 配合所述一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換配置參數(shù)模塊工作的一個(gè)信道模型庫模塊(1011)， 用于存放各種信道模型；c) 配合所述一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換配置參數(shù)模塊(1012)工作的一個(gè)信道靜態(tài)參數(shù)生成 模塊(1013),結(jié)合所述服務(wù)端設(shè)備中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換配置參數(shù)模塊和信道模型庫模塊得 出信道模型常系數(shù)矩陣等靜態(tài)參數(shù)；d) 配合所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備(1010)中的一個(gè)或多個(gè)虛擬通信器件(1026)工作的一個(gè)通 信器件的虛擬化模版庫(1017)，用于將實(shí)際通信器件轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)虛 擬通信器件；e) 配合本項(xiàng)權(quán)利要求中所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備中事件提取模塊(1024)工作的一個(gè)事件源定 義模塊(1014)，用于將網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的信息源轉(zhuǎn)換成可被網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備中的事件提取模 塊監(jiān)視的事件源；0配合本項(xiàng)權(quán)利要求中所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備中仿真控制中心模塊(1021)工作的一個(gè)事件 分析模塊(1016)，用于簡化事件的處理和理解，通常包括事件的過濾、分類、排序和可視化 等；g)配合所述網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備中的子模塊條件匹配模塊(1025)工作的一個(gè)觸發(fā)條件配置模 塊(1015)，用于在仿真時(shí)檢測一個(gè)條件序列的匹配情況，實(shí)時(shí)檢查網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備中的條件匹 配模塊的反饋數(shù)據(jù)，并下載新的匹配條件到網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備中的條件匹配模塊(1025)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的仿真方法及其裝置。本發(fā)明提出的仿真方法包括以下步驟網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)，重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的仿真，產(chǎn)生仿真信息，執(zhí)行仿真，以及仿真后處理。本發(fā)明提出的仿真裝置包括一個(gè)服務(wù)端，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)對象節(jié)點(diǎn)。此外，本發(fā)明的一個(gè)針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的實(shí)施例有效地提高了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真的效率，收集到了更多的仿真信息，對進(jìn)一步研究網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)行為具有重大作用。
文檔編號(hào)H04L12/24GK101453371SQ20081011566
公開日2009年6月10日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者杰 何, 潘光榮, 沁 王, 磊 王 申請人:北京科技大學(xué)