تصميم منصة برمجية افتراضية لنمذجة العقد ضمن شبكات الحساسات اللاسلكية على مستوى وحدة المعالجة المركزية

Wireless sensor network simulation programs provide representation for an actual system, without needing to deploy real testbed which is highly constrained by the available budget, and the direct operations inside physical layer in most of these programs are hidden and work implicitly. This is what motivated us to build a kernel for a virtual simulation platform to be able to simulate protocol operations and algorithms at the node processing unit level, The proposed system aims to observe the execution of operations at the low level of the wireless sensor physical infrastructure with the ability to modify at this level. That give the improvers of wireless sensor nodes the ability to test their ideas without needing to use physical environment. We have built the functionality operations which are related to the platform kernel at several stages. We defined (as a first step) the essential operations inside a virtual microprocessor that uses a partial set pf MIPS instructions, and built the kernel of minimized virtual WSN simulator depending on the proposed microprocessor, that means we can add any number of nodes inside the GUI of the WSN simulator kernel, and these nodes use the proposed virtual microprocessor . Then we improved this platform by adding the instruction set of a real microprocessor that is used in wireless sensor network nodes. Finally, (and to ease and simplify the interaction operation between program GUI of the platform kernel and the user), we have built simplified compiler that allows user to deal with microprocessor GUI inside each node, and to clarify protocol and algorithm operations by a set of orders and functions without needing to deal with low level language (Assembly language) in a direct way. The simulation results have presented high flexibility and performance to this platform in observing the operation sequence inside wireless sensor nodes at assembly level, in addition to focus on some parameters that are related to microprocessor inside each node. Keywords: Authentication, Compiler, Microprocessor, Sensor node, Simulation, Virtual Platform, Wireless Sensor Network (WSN).

تقدم برامج المحاكاة المستخدمة ضمن مجال شبكات الحساسات اللاسلكية Wireless Sensor Networks (WSN) تمثيلاً عن النظام الحقيقي دون الحاجة للقيام بعملية نشر فعلية للعقد وما يترافق مع ذلك من تكاليفٍ باهظة، وتكون العمليات المباشرة المعرفة ضمن الطبقة الفيزيائية في معظم هذه البرامج ضمنية وغير مقدمة بشكلٍ واضح، وهذا ما دفعنا إلى بناء نواة لنظام منصة محاكاة افتراضية، لنكون بذلك قادرين على محاكاة البروتوكولات والخوارزميات المختلفة المطبقة ضمن شبكات الحساسات على مستوى وحدة المعالجة المركزية. تهدف منصة المحاكاة المقترحة إلى مراقبة تنفيذ العمليات على المستوى المنخفض للبنية الفيزيائية لعقد الحساسات مع القدرة على التعديل عند هذا المستوى، الأمر الذي يتيح لمطوري عقد الحساسات اللاسلكية اختبار أفكارهم دون الحاجة إلى بيئة عمل فيزيائية، وقد قمنا ببناء العمليات الوظيفية المتعلقة بنواة هذه المنصة على عدة مراحل، حيث قمنا بدايةً بتعريف وإضافة مجموعة العمليات المتعلقة بمعالج صغري افتراضي يستخدم مجموعة جزئية من تعليمات معالجMIPS، وبناء النواة المتعلقة بمحاكي WSN الافتراضية المصغرة اعتماداً على المعالج المقترح، وهذا يعني أنه بإمكاننا إضافة أي عدد من العقد ضمن واجهة المحاكي، والتي تستخدم المعالج الافتراضي المقترح. ثمَّ قمنا بتطوير هذه المنصة من خلال إضافة مجموعة العمليات المتعلقة بمعالج فعلي مستخدم ضمن عقد الحساسات، وأخيراً (وبهدف تسهيل وتبسيط عملية التفاعل بين واجهة البرنامج الرئيسية لنواة المنصة المقترحة والمستخدم) فقد بنينا مترجم Compiler مبسط يتيح للمستخدم التعامل مع واجهة المعالج المعرف ضمن كل عقدة من خلال مجموعة من الأوامر دون وجود الحاجة للتعامل بشكل مباشر مع لغة المستوى المنخفض (Language Assembly). وقد أظهرت النتائج مرونة وفعالية عالية لهذه المنصة المصممة في تتبع سير العمليات المنجزة ضمن عقد الحساسات اللاسلكية على مستوى لغة التجميع، إضافة إلى التركيز على بعض البارامترات المتعلقة بالمعالج الصغرى ضمن العقدة. الكلمات المفتاحية: المصادقة (التوثيق)، المترجِم، المعالج الصغرى، عقدة الحساس، المحاكاة، المنصة الافتراضية، شبكة الحساسات اللاسلكية.