Loading...
آموزش نصب FLoRa در نرم افزار OMNET برای شبیه سازی IoT ADR
اف لورا (Framework for LoRa) یا FLoRa یک چارچوب برای پروتکل LoRa است که توسط Mariusz Slabicki و Gopika Premsankar برای انجام شبیه سازی های انتها به انتها (E2E) در شبکه های LoRa توسعه یافته است. FLoRa مبتنی بر نرم افزار شبیه ساز شبکه OMNet است و اجزای چارچوب INET استفاده می کند [1]. هدف ما در این مقاله آموزشی این است که FloRa را بر روی OMNET نصب و اجرای دو مثل نمونه از آن را آزمایش کنیم.
ویژگی های FLoRa
- FLoRa با فراهم سازی ماژول هایی برای گره های LoRa ، به کمک gateway و سرور شبکه، ایجاد شبکه های LoRa را مهیا می کند [3].
- منطق کاربردی را می توان به عنوان ماژول های مستقل که با سرور شبکه متصل هستند، بکار برد.
- سرور شبکه و گره ها بوسیله نرخ داده تطبیقی (ADR) از مدیریت پویای پارامترهای پیکربندی پشتیبانی می کنند.
- مدل دقیق لایه فیزیکی LoRa
- شبیه سازی با یک یا چند gateway در شبکه
- شبیه سازی های انتها به انتها، از جمله مدل سازی دقیق Backhaul شبکه
- آمار مصرف انرژی در هر گره جمع آوری می شود.
مقاله [4] مرور و طراحی FLoRa و برخی از ویژگی های کلیدی آن را ارائه می دهد. شکل زیر از مرجع [4] ماژول های موجود در FLoRa و پشته پروتکل مربوطه را توصیف می کند.
شکل ماژول های موجود در FLoRa و پشته پروتکل مربوطه
شبه کد زیر از الگوریتم مقاله مرجع [4] مولفه ADR پیاده سازی شده در گره ها را توضیح می دهد.
شکل مولفه ADR در گره
همچنین شبه کد زیر از الگوریتم مقاله مرجع [4] مولفه ADR پیاده سازی شده در سرور را توضیح می دهد.
شکل مولفه ADR در سرور
استفاده از نسخه مناسب FLoRa
FLoRA ابتدا در سال 2017 منتشر شد و از آن زمان تاکنون چندین به روز رسانی دریافت کرده است. ما ممکن است نسخه های قدیمی و سازگاری آنها را با نسخه های مختلف نرم افزارOMNeT++ و نسخه های مختلف فریم ورک INET بررسی کنیم [3]. در این مقاله آموزشی ما از FLoRa نسخه 1.1.0 استفاده خواهیم کرد که در 9 ژوئن 2022 منتشر شده است. این نسخه دارای کد به روز شده برای OMNeT++ 6 و INET 4.4 می باشد. بنابراین برای استفاده از این نسخه از FLoRa باید نرم افزار OMNeT++ 6 را به همراه فریم ورک INET 4.4 را نصب کنیم. در آخر این مقاله، فیلم آموزشی نصب INET و FloRa بر روی OMNeT نسخه 6 تحت سیستم عامل Ubuntu و ویندوز نیز قرار داده شده است.
مراحل نصب FloRa در OMNET
پس از اینکه شما OMNeT++ 6 را به همراه INET 4.4 با موفقیت نصب کردید، اکنون باید به سراغ نصب FloRa بروید. برای این کار ابتدا نرم افزار OMNeT را اجرا نمایید، سعی کنید که همانند شکل زیر محیط برنامه تمیز و بخش Project Explorer آن نیز خالی از پروژه های قدیمی باشد.
از نوار منوی بالا Help را انتخاب کرده و در منوی باز شده بر روی Install Simulation Models کلیک کنید.
از پنجره باز شده FLoRa را انتخاب کرده و سپس روی Install FloRa کلیک کنید.
نصب مدل FLORA در OMNET شروع می شود و شما درصد پیشرفت نصب را در پنجره کنسول در پایین صفحه سمت راست مشاهده خواهید کرد. در پایان نصب موفقیت آمیز، پیام Successful Build یا Build Finished را در پایین پنجره کنسول مشاهده خواهید کرد. توجه داشته باشید که تنظیم و نصب نهایی ممکن است تا چند دقیقه طول بکشد. بررسی کنید که نصب و تنظیمات نهایی مثل تصویر زیر باشد.
آزمایش اجرای شبیه سازی FloRa
در اینجا FLoRa را با یک سناریوی نمونه آزمایش می کنیم. در نوار سمت چپ، از بخش Project Explorer فایل n100-gw1.ini را انتخاب کنید، سپس روی دکمه Run کلیک کنید. اگر این اولین اجرا است، از شما خواسته می شود که یک پیکربندی جدید ایجاد کنید، فقط می توانید آن را تأیید کنید. تصویر زیر پیشرفت عملیات کامپایل یک نمونه سناریوی شبکه FLoRa را نشان می دهد.
تصویر زیر سناریوی شبکه با 100 گره حسگر (گره IOT) را نشان می دهد.
خروجی این سناریو به صورت انیمیشن نیز از تصویر زیر قابل مشاهده است.
اکنون می خواهیم یک شبیه سازی ساده دیگری را اجرا کنیم. برای شروع کار در نوار سمت چپ، از بخش Project Explorer فایل omnetpp.ini را انتخاب کنید (در این فایل می توانید پارامتر های مختلف شبیه سازی را پیکربندی کنید)، سپس روی دکمه Run کلیک کنید. اگر این اولین اجرا است، از شما خواسته می شود که یک پیکربندی جدید ایجاد کنید، فقط می توانید آن را تأیید کنید.
پس از مدتی مشاهده خواهید کرد که یک شبیه سازی شروع شده است. پیکربندی پیش فرض مناسب است، بنابراین می توانید دکمه OK را انتخاب کنید.
در این مرحله می توانید کل تنظیمات شبیه سازی را ببینید. شما با استفاده از دکمه Run در نوار بالا می توانید آن را سفارشی سازی کنید. برای اجرای شبیه سازی بدون دیدن جزئیات روی صفحه، فقط Express mode که آیکونی با سه مثلث سبز رنگ است را اجرا کنید تا شبیه سازی شروع شود.
بعد از مدتی شبیه سازی باید تمام شود. روی OK کلیک کنید و پنجره شبیه سازی را پس از اتمام آن ببندید.
ارزیابی نتایج شبیه سازی
شما می توانید از ابزار موجود در شبیه ساز OMNeT++ برای پردازش داده های تولید شده در طول شبیه سازی استفاده کنید. برای اجرای آن جهت شبیه سازی که قبلا شروع شده، فایل General-avg.inf را که در Project Explorer یافت می شود انتخاب کنید. سپس، می توانید داده های مختلفی را که در طول شبیه سازی جمع آوری شده اند انتخاب کنید و با انتخاب داده های ورودی مناسب، آنها را به صورت گرافیکی بررسی نمایید (فقط می توانید از داده های پیش فرض استفاده کنید). در بخش بعدی نمونه ای از داده ها را ارائه می کنیم.
هیستوگرام مقادیر RSSI
در این بخش میتوان نمودار هیستوگرام از مقادیر RSSI را در بسته های جمع آوری شده توسط سرور شبکه مشاهده کینم. این نمایش داده های جمع آوری شده توسط سرور شبکه می باشد که می تواند برای ارزیابی مکانیسم نرخ داده تطبیقی (Adaptive Data Rate – ADR) مورد استفاده قرار گیرد.
ضریب پخش و قدرت انتقال
در این قسمت می توان ضریب پخش و قدرت انتقال یک دستگاه انتهایی LoRa را بررسی کرد. در اینجا می توانید ببینید که مکانیسم ADR هم ضریب پخش و هم قدرت انتقال را تنظیم می کند.
انرژی مصرفی دستگاه LoRa
این بخش انرژی مصرف شده توسط دستگاه انتهایی LoRa را نشان می دهد. این نمودار انرژی تخلیه شده با استفاده از رادیو را نشان می دهد. می توانید شیب نمودار را با به روز رسانی SF و TP ارائه شده در بالا مرتبط کنید.
نکته پایانی
این فقط یک مثال ساده است که می توانید با FLoRa شبیه سازی کنید. دایرکتوری نمونه ها را بررسی کنید، از آنجا می توانید فایل های .ini را با شبیه سازی های پیچیده تر که در یکی از مقالات تحقیقاتی خود استفاده کرده ایم، بیابید [3].
منابع:
- https://omnetpp.org/download-items/FLoRA.html
- https://github.com/florasim/flora
- https://flora.aalto.fi
- Mariusz Slabicki, Gopika Premsankar, and Mario Di Francesco, “Adaptive Configuration of LoRa Networks for Dense IoT Deployments”, In: The 16th IEEE/IFIP Network Operations and Management Symposium (NOMS 2018). April 2018.
هیچ نظری ثبت نشده است