5 Kết luận
4.3 Các bước của quá trình thực nghiệm bằng mô phỏng
gồm thiết kế tô-pô của mạng, thiết lập vị trí của các nút mạng, khai báo thông số của các nút mạng, lên lịch cho các sự kiện mô phỏng, . . . Sau khi kịch bản mô phỏng được hoàn thành, một chương trình mô phỏng sẽ được thực thi để tạo ra môi trường mô phỏng với các thành phần như trong kịch bản mô phỏng. Chương trình mô phỏng này sẽ thực thi các sự kiện đã được lập lịch trong kịch bản và các sự kiện phát sinh có liên quan, từ đó phỏng diễn toàn bộ quá trình hoạt động của mạng. Đây chính là bước thứ hai của quá trình thực nghiệm bằng mô phỏng, gọi là bước thực thi mô phỏng.Trong suốt quá trình mô phỏng, các thay đổi chi tiết về thông số trạng thái sẽ được ghi lại vào một tệp lưu vết. Sau khi quá trình thực thi mô phỏng kết thúc, tệp lưu vết này sẽ được xuất ra và người dùng sẽ dựa vào tệp này để phân tích kết quả mô phỏng ở bước thứ ba. Hình 4.3 miêu tả 3 bước của quá trình thực nghiệm thông qua mô phỏng.
NS2 là phần mềm mã nguồn mở, cho phép các nhà phát triển can thiệp vào mã nguồn và mở rộng tính năng. Tuy được đánh giá cao về tính đúng đắn và khả năng mở rộng mạnh mẽ, NS2 vẫn còn nhiều hạn chế về mặt tương tác với người dùng trong quá trình lập kịch bảnvà phân tích kết quả mô phỏng. Kịch bản cho NS2 được viết thông qua ngôn ngữ Tcl. NS2 cung cấp hai phương thức để người sử dụng nhập kịch bản: người sử dụng có thể nhập trực tiếp kịch bản trên cửa sổ dòng lệnh hoặc tạo một tệp mã Tcl lưu toàn bộ kịch bản và chỉ định NS2 đọc tệp mã này. Vì ngôn ngữ Tcl không chỉ được sử dụng để viết kịch bản cho NS2 mà còn nhiều ứng dụng khác, nên có nhiều trình biên soạn và IDE có hỗ trợ tạo tệp mã Tcl. Người sử dụng có thể biên soạn kịch bản thông qua một trình soạn thảo văn bản hay IDE cung cấp bởi bên thứ ba như Gedit, Eclipse, Vim , Komodo. . . Tuy nhiên, các chương trình này hỗ trợ việc soạn thảo tệp mã Tcl một cách rất hạn chế và chỉ bao gồm các
tính năng trợ giúp phổ biến như: high-light, gợi ý mã nguồn, tự động sửa lỗi chính tả. Do đó, khâu tạo kịch bản hiện nay vẫn là một khâu khó, đòi hỏi nhiều thời gian và công sức của người sử dụng.
Để phân tích kết quả mô phỏng, NS2 hỗ trợ người sử dụng theo dõi các thông số của toàn mạng cũng như của từng nút mạng tham gia vào quá trình mô phỏng bằng cách ghi lại toàn bộ các kết quả mô phỏng vào một tệp lưu vết. Ngoài ra, với đặc tính mã nguồn mở, người sử dụng còn có thể can thiệp vào mã nguồn NS2 để chỉ định các thông tin sẽ được ghi vào tệp lưu vết. Tương tự với quá trình biên soạn kịch bản, NS2 không cung cấp giao diện đồ họa cho quá trình phân tích kết quả, vì vậy người dùng phải làm việc với dữ liệu thô trong tệp lưu vếtvà tự phân tích kết quả thông qua các công cụ phân tích và thống kê có sẵn như Matlab, Microsoft Excel.
Từ những phân tích trên đây về các hạn chế của NS2, chúng tôi đề xuất xây dựng bộ công cụ hỗ trợ giao diện đồ họa cho quá trình tạo kịch bản và phân tích kết quả thực nghiệm. Phần tiếp theo chúng tôi sẽ trình bày nguyên lý thiết kế bộ công cụ này.
4.2.2 Giao diện đồ họa hỗ trợ quá trình lập kịch bản mô phỏng
Phục vụ cho quá trình lập kịch bản mô phỏng, chúng tôi xây dựng giao diện tương tác cho phép người sử dụng có thể thiết kế kịch bản thông qua các giao diện đồ họa.Việc này không những tiết kiệm thời gian, công sức cho việc thiết kế kịch bản mô phỏng mà còn cho phép người sử dụng có được góc nhìn trực quan về mạng được thiết kế.Việc người sử dụng có thể thấy được một cách trực quan mạng mà mình thiết kế có ý nghĩa rất quan trọng, đặc biệt với các thực nghiệm của những bài toán có liên quan tới địa hình được triển khai và những bài toán có liên quan tới địa lý.Nếu người sử dụng muốn triển khai hoạt động của một mạng cảm biến không dây trên một thực địa đã được chỉ định, họ sẽ muốn thực nghiệm trước với một địa hình được thiết kế giống nhất có thể với địa hình thực tế.Việc này là vô cùng khó nếu người sử dụng chỉ viết kịch bản mô phỏng dưới dạng văn bản mà không được cung cấp các giao diện tương tác trực quan.
Chúng tôi xây dựng chức năng lập kịch bản mô phỏng cung cấp cho người sử dụng đồng thời hai giao diện phục vụ việc biên soạn mã nguồn: giao diện biên tập dưới dạng văn bản và giao diện thiết kế mạng dưới dạng đồ họa. Giao diện biên tập kịch bản dưới dạng văn bản cung cấp một trình soạn thảo, cho phép người sử dụng viết các lệnh Tcl để tạo thành kịch bản mô phỏng. Bên cạnh đó, giao diện soạn thảo kịch bản dạng văn bản cũng hỗ trợ người sử dụng một số tính năng như highlight mã nguồn Tcl, gợi ý từ khóa,. . . Song song với chế độ biên tập dưới dạng văn bản, người sử dụng có thể sử dụng giao diện thiết kế mạng dưới dạng đồ họa để khai báo các thành phần của mạng cũng như thiết lập các thông
số cho quá trình mô phỏng,. . . thông qua các đối tượng đồ họa trực quan.Người sử dụng có thể chuyển qua lại giữa hai chức năng, kết hợp chúng để có được kịch bản như ý.
4.2.3 Giao diện đồ họa hỗ trợ quá trình phân tích kết quả mô phỏng
Quá trình phân tích kết quả mô phỏng là bước cuối cùng và quan trọng nhất trong thực nghiệm thông qua mô phỏng. Để giúp người dùng dễ dàng thực hiện quá trình phân tích kết quả mô phỏng chúng tôi cung cấp giao diện đồ họa hỗ trợ hai mảng chức năng lớn như sau:
• Tái hiện quá trình thực thi mô phỏng dưới dạng trực quan:Cho phép người sử dụng
quan sát các sự kiện diễn ra trong mạng theo thời gian. Để quan sát hoạt động của mạng, người sử dụng có thể:Quan sát toàn bộ các sự kiện diễn ra theo thời gian, di chuyển tới vị trí thời gian bất kỳ và quan sát các sự kiện của mạng tại thời điểm đó, theo dõi các sự kiện diễn ra trong một khoảng thời gian nào đó, lọc các sự kiện diễn ra trong mạng theo các tiêu chí khác nhau: kiểu truyền tin.
• Trích xuất thông tin, thống kê dữ liệu:Cung cấp sẵn các phương thức tính các thông
số quan trọng, thông dụng nhất trong mạng cảm biến không dây như: tỉ lệ gói tin thành công, thời gian truyền tin trung bình, độ dài đường đi trung bình theo hop- count, throughput tring bình, . . . Đặc biệt, chúng tôi cài đặt sẵn mô hình năng lượng chuẩn của mạng cảm biến không dây và xây dựng sẵn các phương thức trích xuất các thông tin liên quan đến năng lượng như: năng lượng tiêu thụ trung bình, thời gian sống của toàn mạng, phân bố năng lượng của các nút mạng, . . . Hơn thế, công cụ của chúng tôi cho phép người dùng có thể trích xuất thông tin dưới nhiều định dạng khác nhau: file dữ liệu thô, đồ thị 2D, đồ thị 3D, dữ liệu theo từng vùng mạng, từng nhóm nút mạng, . . .
4.3 Kết quả đạt được
4.3.1 Giao diện đồ họa hỗ trợ quá trình lập kịch bản mô phỏng
Chức năng biên soạn kịch bản mô phỏng cung cấp đồng thời hai chế độ soạn thảo: dạng văn bản và dạng đồ họa. Ở chế độ soạn thảo dạng văn bản, người sử dụng trực tiếp biên soạn kịch bản mô phỏng dưới dạng mã nguồn Tcl. Ở chế độ đồ họa, người sử dụng làm việc với một giao diện đồ họa thể hiện trực quan các thành phần tham gia vào quá trình mô phỏng. Người sử dụng có thể tác động vào các đối tượng này qua các thao tác: thêm, bớt, kéo thả, sắp xếp,. . . để thiết kế topology mạng mong muốn. Để có thể cung cấp đồng thời hai chế độ soạn thảo kịch bản: Dạng văn bản và dạng đồ họa, cần giải quyết được bài toán đồng bộ
(a) Chế độ dạng văn bản (b) Chế độ dạng đồ họa