LoRaEnergySim
1.0.0
Le cadre se compose de trois composants principaux, c'est-à-dire des nœuds, une interface d'air et une passerelle. Les nœuds envoient des messages à la passerelle via l'interface air. Les collisions et les messages faibles sont détectés dans le composant de l'interface air. Les paquets non polistes et solides sont livrés à la passerelle, au cours de la suite d'un message de liaison descendante, si elle est demandée par le nœud.
@INPROCEEDINGS{8885739,
author={G. {Callebaut} and G. {Ottoy} and L. {van der Perre}},
booktitle={2019 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC)},
title={Cross-Layer Framework and Optimization for Efficient Use of the Energy Budget of IoT Nodes},
year={2019},
volume={},
number={},
pages={1-6},
}Autres publications:
G. Callebaut, G. Ottoy and L. V. d. Perre, "Optimizing Transmission of IoT Nodes in Dynamic Environments,"
2020 International Conference on Omni-layer Intelligent Systems (COINS), 2020, pp. 1-5, doi: 10.1109/COINS49042.2020.9191674.
La source du cadre est située dans le dossier Framework . Le dossier Simulations contient quelques exemples.
Afin de comparer différents settings/configurations , il est impératif que les emplacements des nœuds soient les mêmes pour toutes les simulations. Par conséquent, un fichier generate_locations.py est inclus dans les exemples.
Flux de travail:
Simulation.py comme détaillé ici. Paramètres configurables:
Pour chaque simulation, un ensemble aléatoire d'emplacements à l'intérieur de la zone est généré et est stocké dans le location_file qui est un paramètre défini dans le fichier GlobalConfig.py .
Dans le fichier de simulation, vous utiliserez les blocs de construction dans le cadre pour simuler un environnement spécifique et acquérir des résultats tels que l'énergie consommée et le nombre de messages colladés. Voir la section Framework (ci-dessous) pour les paramètres et la sortie configurables. Veuillez consulter les commentaires dans l' Example>simulation.py sur la façon d'écrire un fichier de simulation. Dans simulation.py vous chargez les emplacements, spécifiez l'objet pour maintenir les résultats et spécifiez ce que vous voulez simuler. Dans SimulationProcess , la simulation elle-même est exécutée. La passerelle est créée, les nœuds sont générés avec leurs paramètres LORA et leur profil d'énergie. Après lesquels la simulation est exécutée. Après avoir terminé une simulation, les résultats sont extraits des objets et retournés, à utiliser dans le fichier simulation.py .
Le projet peut désormais être exécuté par First Running generate_locations.py puis simulation.py .
Veuillez d'abord lire le document pour avoir une compréhension plus détaillée du cadre en ce qui concerne le fonctionnement et les limitations de Lorawan.
Le modèle de propagation détermine comment les messages sont affectés par l'environnement. Il prédit la perte de chemin, c'est-à-dire combien le signal est atténué entre l'émetteur et le récepteur, pour un environnement donné. Le PropagationModel.py contient (actuellement) deux implémentations:
Ce modèle transforme la résistance du signal reçu (RSS) en un rapport signal / bruit (SNR) par la méthode rss_to_snr . En ce moment, le bruit n'est affecté que par le bruit thermique. Il en résulte (db):
SNR = RSS - ( - 174 + 10 * log10 ( 125e3 ))Tous les paramètres spécifiques au protocole LORA (LORAWAN) et la consommation d'énergie mesurés liés à ces paramètres sont ici inclus.
Les lorapacés sont envoyés sur l'interface air des nœuds à la passerelle. LoRaPacket contient une classe de messages de liaison montante et de liaison descendante, y compris les métadonnées et les informations pertinentes concernant l'état du message, par exemple, reçue, entrée en collision, ...
La classe de profil énergétique contient le sommeil, le traitement, la transmission et la puissance reçue d'un nœud. Cela peut être différent pour chaque nœud et peut être défini dans le fichier simulation.py .
La classe de nœuds contient toutes les informations concernant la consommation d'énergie, le nombre de messages envoyés, la charge utile envoi, les retransmissions, ... les nœuds agissent comme de vrais nœuds IoT, rejoignant le réseau, l'attente, le sommeil, la transmission et la réception. Leur comportement est déterminé dans le fichier simulation.py principal.
Après avoir exécuté la simulation, vous pouvez extraire l'informatique suivante:
energy_per_bit . C'est la quantité d'énergie consommée pour envoyer un morceau de donnéestransmit_related_energy_per_bit . Cela ne contient que la dépense énergétique en mode transmission.transmit_related_energy_per_unique_bit . Cela ne contient que les dépenses énergétiques en mode transmission et les retransmissions Tx'ed ne comptent pas contre les bits transmistotal_energy_consumedget_simulation_data : series = {
'WaitTimeDC' : self . total_wait_time_because_dc / 1000 , # [s] instead of [ms]
'NoDLReceived' : self . num_no_downlink ,
'UniquePackets' : self . num_unique_packets_sent ,
'TotalPackets' : self . packets_sent ,
'CollidedPackets' : self . num_collided ,
'RetransmittedPackets' : self . num_retransmission ,
'TotalBytes' : self . bytes_sent ,
'TotalEnergy' : self . total_energy_consumed (),
'TxRxEnergy' : self . transmit_related_energy_consumed (),
'EnergyValuePackets' : self . energy_value
}L'interface air détecte les collisions et modifie l'objet lorapacket afin que le nœud et la passerelle sache ce qui s'est passé lors de la transmission du message. Il utilise le modèle de propagation utilisé et le modèle SNR pour déterminer si le transfert a réussi ou non.
À la passerelle, le SNR reçu est vérifié et les messages sous le seuil requis sont marqués comme faibles et ne sont pas Rx'ed. La passerelle gère également les messages DL si demandé par le nœud.
Q: Impossible de trouver Globaconfig, les emplacements, ....
R: Assurez-vous que le cadre et les simulations des dossiers sont marqués comme racine source. Pour PyCharm, cliquez avec le bouton droit sur le dossier> Mark Directory en tant que Root Source
Q: Aucune sortie dans Ipython / Spyder
R: Le code est exécuté dans Parralel par défaut et la sortie STD n'est pas bien gérée dans ce cas. Vous pouvez exécuter le code sécurisé, voir les commentaires dans Exemple / simulation.py concernant la fonction pool.map en bas.
Cité dans.
Simulateur utilisé dans:
