车联网仿真工具Veins学习1

准备条件

假如你是一个小白，先找到相关的参考资料（已根据上一篇博客安装好Veins），主要是官方文档和相关的博客，官方提供了一个example，我找到的资料如下：

• Frequently Asked Questions (FAQ)
  
• OMNeT++ Documentation
  
  博客：
  Frank-Veins教程
  ZhengKX-Veins入门教程

Questions tagged [veins]

AI助手：
Chatgpt
给他一个角色扮演，Veins网络仿真专家，不懂的代码随时扔给它。

代码架构

antenna.xml #车辆天线配置文件
config.xml #物理层无线电传播相关参数。默认的配置是信号穿过建筑有衰减，如示例中将信号路径衰落的模型配置为“SmiplePathlossModel”，障碍物引起的信号衰落模型设置为“SimpleObstacleShadowing”，一般使用默认的即可；前期如果不需要这个配置，可以将db-per-cut和db-per-meter都改成0。

erlangen.launched.xml #启动sumo的配置文件，不更改
erlangen.net.xml # SUMO路网文件，跑自己的仿真时需要替换

erlangen.png #一张地图图片

erlangen.poly.xml：如果SUMO路网文件是由地图转化而来的，如从OpenStreetMap导入的，则路网文件中还将包含所选地区的建筑物的信息，通过SUMO提供的OpenStreetMap Web接口便可生成记录这些建筑物形状、大小和位置信息的配置文件，作为config.xml内信号衰落模型的输入；如果不考虑建筑物对于信号传播的影响则无需此文件，当然config.xml内的信号衰落模型的配置也要删去；简而言之：记录地图中建筑信息的文件

erlangen.rou.xml：交通流文件（大概是生成的小车往哪里走，规划行驶路线）
erlangen.sumo.cfg： SUMO运行文件，可对运行时长等运行参数进行配置；

omnetpp.ini： OMNeT++运行文件，后文重点讲解；点击左下角的Source就看到源码，默认是Form。

RSUExampleScnario.ned： OMNeT++类似于积木，一个工程项目是由多个ned文件互相嵌套组合而成的。veins作为一个基于OMNeT++的框架，其便是由层次分明的ned文件组合而成的，如果学过面向对象编程的话可能会容易理解一些，这些ned文件就类似一个个类。但是OMNeT++中更为特殊，因为ned文件只是定义了组件的结构，比如定义一辆车，ned只是描述了它包含几个对外通信的接口，这些接口的参数之类的，具体的功能还需要与ned文件同名的C++文件进行定义，比如用这些接口选择与谁进行通信，专业点就叫路由。这里的RSUExampleScnario.ned定义了OMNeT++中最大的结构——网络（network），可以看到在omnetpp.ini中的[General]部分对于本次仿真所运行的网络定义为RSUExampleScenario；

OMNet++独特的ned网络语言需要结合官方文档和相关视频博客开始学习，我将找到的相关资料整理在这：
OMNeT++ Technical Articles- TicToc Tutorial
Simulation Manual (pdf)
视频：
协议森林主页

OMNet++初学-进阶-精进历程分享
当然github上也有一个教程及Youtube视频，英文的：VANETTutorials，视频搬到b站了VANET和OMNET++、INET、Veins和SUMO仿真模拟教程。b站也有一些其他的视频，自行搜索。

omnetpp.ini
好了，到这网上讲的就不多了，有的是挑关键的讲一讲，这个时候就可以上GPT了，代码一顿喂饱，让它来详细解释一下这段代码：

General Section:
cmdenv-express-mode, cmdenv-autoflush, cmdenv-status-frequency, **.cmdenv-log-level：
这些配置项是有关OMNeT++运行环境的设置，如日志级别、自动刷新等。
image-path：
设置了图像文件的路径，通常用于地图等图形可视化。
network：
定义了仿真中使用的网络场景。在这里，网络场景是"RSUExampleScenario"，这可能是一个您自定义的场景名称。
Simulation Parameters:
4. debug-on-errors, print-undisposed, sim-time-limit：
这些参数控制了仿真的调试行为、是否打印未释放的对象以及仿真的时间限制。
**.scalar-recording, **.vector-recording：
启用了标量和矢量数据的记录，以便在仿真运行后进行分析。
*.playgroundSizeX, *.playgroundSizeY, *.playgroundSizeZ：
定义了仿真场景的大小，包括X、Y和Z方向。
Annotation Parameters:
7. *.annotations.draw：
控制是否绘制注释信息。通常在可视化仿真结果时使用。
Obstacle Parameters:
8. *.obstacles.obstacles：
使用xmldoc函数引用了一个XML配置文件，该文件定义了障碍物的位置和特性。这些障碍物可以影响通信和车辆移动。
TraCIScenarioManager Parameters:
9. 该部分包括了有关TraCI（交通控制接口）的参数，用于与仿真管理器进行通信。
RSU Settings:
10. 这一部分设置了RSU的参数，包括位置坐标、应用程序类型、通信参数等。这定义了RSU的行为和通信方式。
11p Specific Parameters:
11. 这部分包括了与IEEE 802.11p通信标准相关的参数，如发送距离、发射功率、信噪比等。
App Layer:
12. 这一部分设置了应用层的参数，包括应用程序类型、数据传输设置等。
Mobility:
13. 这一部分定义了车辆的移动行为，包括位置坐标、速度等。还包括了车辆事故的设置。
Config Default and Other Configurations:
14. 最后，提供了一些配置块，用于定义不同的仿真配置。例如，"Config WithBeaconing"启用了RSU和车辆发送信标。
这段配置文件定义了Veins仿真的各种设置，从基本的仿真参数到车辆和RSU的通信参数，以及特定的应用层和移动行为设置。
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network：非常关键的参数，需要替换成自己的network级ned文件；
sim-time-limit： 网络仿真时间限制，注意与SUMO生成的交通流运行时长对应；

RSU SETTINGS： 对RSUExampleScnario.ned中的路侧单元ned中的参数做出设置。其中最重要的就是applType，它指定了RSU的应用层，也就是RSU会做什么。其实RSU也是一个ned文件，比network级低，它是由另外几个更低级的ned组成的，包括作为应用层的ned（appl），作为MAC层的ned（nic），作为移动驱动的ned（mobility）。applType指定的就是应用层的ned，而应用层ned的功能又由其同名且在同一个文件夹的C++文件定义，这样RSU的功能也就确定了，做应用层研究的要改变的就是这个应用层的ned与对应的C++文件。至于后面那些参数都是对于应用层ned中的一些参数做出设置，比如.rsu[*].appl.beaconUserPriority = 7就是令所有RSU应用层的信标优先级为7。

RSU的ned文件

这段代码定义了一个Veins仿真中的RSU（Roadside Unit）模块，模块名为"RSU"。让我为您逐行解释这段代码的含义：
package org.car2x.veins.nodes;：
这行代码指定了模块所在的Java包（package）。该模块位于org.car2x.veins.nodes包中。
import org.car2x.veins.base.modules.*; 和 import org.car2x.veins.modules.nic.Nic80211p;：
这些是Java的import语句，用于引入所需的Java类和模块。
module RSU：
这行代码定义了一个RSU模块。
parameters:：
这个部分用于定义模块的参数，包括applType和nicType。
string applType;：
这个参数定义了应用层的类型（applType）。在Veins中，应用层类型通常用于定义RSU的应用程序行为。
string nicType = default("Nic80211p");：
这个参数定义了网络接口卡的类型（nicType）。默认情况下，它被设置为"Nic80211p"，这是IEEE 802.11p标准的网络接口卡类型。
gates:：
这个部分用于定义模块的输入和输出门（gates）。在这里，定义了一个输入门veinsradioIn，用于sendDirect。
submodules:：
这个部分用于定义模块的子模块。在这里，定义了三个子模块：appl、nic和mobility。
appl: <applType> like org.car2x.veins.base.modules.IBaseApplLayer：
这行代码定义了appl子模块，其类型是根据applType参数动态选择的应用层类型。这种方式允许根据仿真配置选择不同的应用层实现。
nic: <nicType> like org.car2x.veins.modules.nic.INic80211p：
这行代码定义了nic子模块，其类型是根据nicType参数动态选择的网络接口卡类型。同样，这种方式允许根据仿真配置选择不同的网络接口卡实现。
mobility: BaseMobility：
这行代码定义了mobility子模块，它是基本移动性模块。
connections:：
这个部分用于定义模块之间的连接。在这里，定义了一系列连接，将nic和appl模块之间的输入输出连接起来，以及将veinsradioIn连接到nic模块的radioIn门。
这段代码定义了一个RSU模块，其中包括应用层、网络接口卡和移动性模块。模块的类型和连接方式可以根据参数（如applType和nicType）进行动态配置，使得Veins仿真更加灵活和可定制。这是Veins中定义模块的一种典型方式。
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11p specific parameters NIC-Settings：对MAC层ned（nic）相关参数做出设置，nic包含两个子ned（mac1609_4和phy80211p）。至于connectionManager基本保持不变，如果要研究信号传播范围的影响的话，需要改变maxInterfDist；

package org.car2x.veins.modules.nic;

import org.car2x.veins.modules.phy.PhyLayer80211p;
import org.car2x.veins.modules.mac.ieee80211p.Mac1609_4;

//
// This NIC implements an 802.11p network interface card.
//
// @author David Eckhoff
//
// @see DemoBaseApplLayer
// @see Mac1609_4
// @see PhyLayer80211p
//
module Nic80211p like INic80211p
{
    parameters:
        string connectionManagerName = default("connectionManager");
    gates:
        input upperLayerIn; // to upper layers
        output upperLayerOut; // from upper layers
        output upperControlOut; // control information
        input upperControlIn; // control information
        input radioIn; // radioIn gate for sendDirect

    submodules:
        phy80211p: PhyLayer80211p {
            @display("p=69,218;i=block/process_s");
        }

        mac1609_4: Mac1609_4 {
            @display("p=69,82");
        }

    connections:
        radioIn --> phy80211p.radioIn;

        mac1609_4.lowerControlOut --> phy80211p.upperControlIn;
        mac1609_4.lowerLayerOut --> phy80211p.upperLayerIn;
        phy80211p.upperLayerOut --> mac1609_4.lowerLayerIn;
        phy80211p.upperControlOut --> mac1609_4.lowerControlIn;
        
        mac1609_4.upperControlIn <-- upperControlIn;
        mac1609_4.upperLayerIn <-- upperLayerIn;

        mac1609_4.upperLayerOut --> upperLayerOut;
        mac1609_4.upperControlOut --> upperControlOut;
}
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这段代码定义了一个名为Nic80211p的Veins仿真模块，它是一个实现了IEEE 802.11p网络接口卡（NIC）的模块。让我为您逐行解释这段代码的含义：

package org.car2x.veins.modules.nic;：

这行代码指定了模块所在的Java包（package），这个模块位于org.car2x.veins.modules.nic包中。
import org.car2x.veins.modules.phy.PhyLayer80211p; 和 import org.car2x.veins.modules.mac.ieee80211p.Mac1609_4;：

这些是Java的import语句，用于引入所需的Java类和模块。
module Nic80211p like INic80211p：

这行代码定义了一个Veins仿真模块，名称为Nic80211p，并指定它实现了INic80211p接口。这意味着Nic80211p模块应该包括了符合802.11p标准的NIC功能。
parameters:：

这个部分用于定义模块的参数，包括connectionManagerName。
string connectionManagerName = default("connectionManager");：

这个参数定义了连接管理器的名称，默认为"connectionManager"。
gates:：

这个部分用于定义模块的输入和输出门（gates）。在这里，定义了输入门upperLayerIn、输出门upperLayerOut、输出门upperControlOut、输入门upperControlIn和输入门radioIn。
submodules:：

这个部分用于定义模块的子模块。在这里，定义了两个子模块：phy80211p和mac1609_4。
phy80211p: PhyLayer80211p：

这行代码定义了phy80211p子模块，它表示802.11p物理层。
mac1609_4: Mac1609_4：

这行代码定义了mac1609_4子模块，它表示802.11p MAC层（Mac1609_4）。
connections:：

这个部分用于定义模块之间的连接关系。连接包括将radioIn连接到phy80211p模块的radioIn门，以及将mac1609_4和phy80211p模块之间的输入和输出连接起来，以实现数据和控制信息的传输。
总的来说，这段代码定义了一个802.11p网络接口卡（NIC）模块，它包括了物理层（PhyLayer80211p）和MAC层（Mac1609_4）子模块。这种模块结构反映了802.11p标准中NIC的组成部分。这个NIC模块可以在Veins仿真中用于模拟车辆之间的通信和数据传输。 Veins允许用户根据具体仿真需求自定义NIC模块，以适应不同的研究场景。
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App Layer： 对移动节点（车辆）的应用层做出设置，和RSU一个道理；

Mobility： 对移动节点的移动模块做出设置。其中accidentCount、accidentStart、accidentDuration这三个参数是对移动节点发生事故的事件做出设置，这是veins的examples演示的功能（事故预警消息的传播），我们用不到直接令accidentCount=0即可。

最后一个RSUExampleScnario.ned


看ned文件的import、extends往上慢慢捋就行。
看代码可以发现RSUExampleScnario内加入了一个RSU单元。
ned定义结构，同名C++文件定义功能。
从新啰嗦一遍，梳理一下：

从RSUExampleScenario.ned开始逐级往上，读懂代码并了解其用法。
点开RSUExampleScenario.ned可知网络主要继承于Scenario
除了继承的Scenario，RSUExampleScenario还定义了一个RSU，分别从这两个方向往上逐级深入：
Annotations
标注注解，暂不深入

World
提供一些整个项目可用的函数，暂不深入

Scenario
Scenario提供预制的Annotations，World，Manager，Obstacles，ConnectionManager和Node模块。其中Node就是车辆模块。

这段代码定义了一个名为"Scenario"的Veins仿真网络。这个网络表示一个仿真场景，其中包括了道路、车辆、通信和可视化等元素。我将逐行解释这段代码的含义：

package org.car2x.veins.nodes;：

这行代码指定了模块所在的Java包（package），这个模块位于org.car2x.veins.nodes包中。
import org.car2x.veins.base.connectionManager.ConnectionManager; 和其他import语句：

这些是Java的import语句，用于引入所需的Java类和模块。
network Scenario：

这行代码定义了一个名为"Scenario"的Veins仿真网络。
parameters:：

这个部分用于定义网络的参数，包括仿真区域的大小（playgroundSizeX、playgroundSizeY、playgroundSizeZ）以及显示设置。
double playgroundSizeX @unit(m);：

定义了仿真区域的X轴尺寸，单位是米。
double playgroundSizeY @unit(m);：

定义了仿真区域的Y轴尺寸，单位是米。
double playgroundSizeZ @unit(m);：

定义了仿真区域的Z轴尺寸，单位是米。通常，这代表仿真场景的高度。
@display("bgb=$playgroundSizeX,$playgroundSizeY");：

这行代码通过@display注解定义了仿真区域的显示设置，使用了playgroundSizeX和playgroundSizeY参数来确定显示的边界框。
submodules:：

这个部分用于定义网络中的子模块。
obstacles: ObstacleControl：

定义了一个名为obstacles的子模块，它是用于控制障碍物的模块。这些障碍物可以影响车辆的移动和通信。
annotations: AnnotationManager：

定义了一个名为annotations的子模块，用于管理注释信息，通常在仿真可视化中使用。
connectionManager: ConnectionManager：

定义了一个名为connectionManager的子模块，用于管理仿真中的连接和通信。
world: BaseWorldUtility：

定义了一个名为world的子模块，它表示仿真中的世界，包括地图和其他环境元素。
manager: TraCIScenarioManagerLaunchd：

定义了一个名为manager的子模块，它是TraCI（交通控制接口）场景管理器的启动模块，用于与外部TraCI客户端通信。
roadsCanvasVisualizer: RoadsCanvasVisualizer：

定义了一个名为roadsCanvasVisualizer的子模块，用于可视化仿真中的道路和车辆。
node[0]: Car：

定义了一个名为node[0]的节点，类型为Car。这是仿真中的一个车辆节点。
connections allowunconnected:：

这个部分用于定义模块之间的连接关系，允许未连接的连接。
总的来说，这段代码定义了一个包含了多个子模块的Veins仿真网络，用于模拟车辆通信、移动和可视化等行为。这个仿真场景可以根据参数进行配置，包括仿真区域的大小和显示设置。 Veins允许用户创建复杂的仿真场景，以研究车辆通信和智能交通系统的各种方面。
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Manager
这个是与sumo-launchd.py脚本交互的类，实现与SUMO通信。主要是对小车的仿真。主要的的函数实现在src/veins/modules/mobility/traci/TraCICommandInterface.cc文件内；与SUMO交互的接口函数在同目录下的TraCIConnection.cc内。
Obstacles
ObstacleControl即障碍的控制类。障碍会阻碍信号传播，均为多边形(polygon)。相关类文件在src/veins/modules/obstacle/内，障碍的位置通过前文提到的erlangen.poly.xml定义。

config.xml中的obstacles标签下定义了信号传输的衰减，默认的设置会导致信号穿过建筑后衰减为0，这解释了为什么前文运行例子的时候有些小车没有及时收到信息。

Node (Car)
Node是一个元素类型为Car的数组，也就是仿真需要的所有车辆。
Car有三个模块分别是

appl 应用层
nic MAC层
veinsmobility 移动驱动层
其中nic定义了上下层的接口，可以不作修改

而veinsmobility定义了底层，包括位置速度参数等，定义函数比如获取速度，前往下一个坐标等，可以修改/替换，至少需要实现IMobility这个接口

例子中的apply应用层是TraCIDemo11p.cc只是定义了几个简单的消息处理函数，开发中需要自己添加其他功能

这段代码定义了一个Veins仿真中的车辆模块，模块名为"Car"。让我为您逐行解释这段代码的含义：

package org.car2x.veins.nodes;：

这行代码指定了模块所在的Java包（package），这个模块位于org.car2x.veins.nodes包中。
import org.car2x.veins.base.modules.*; 和 import org.car2x.veins.modules.nic.Nic80211p;：

这些是Java的import语句，用于引入所需的Java类和模块。
module Car：

这行代码定义了一个车辆模块，模块名为"Car"。
parameters:：

这个部分用于定义模块的参数，包括applType、nicType和veinsmobilityType。
string applType;：

这个参数定义了应用层的类型（applType）。在Veins中，应用层类型通常用于定义车辆的应用程序行为。
string nicType = default("Nic80211p");：

这个参数定义了网络接口卡的类型（nicType）。默认情况下，它被设置为"Nic80211p"，这是IEEE 802.11p标准的网络接口卡类型。
string veinsmobilityType = default("org.car2x.veins.modules.mobility.traci.TraCIMobility");：

这个参数定义了车辆移动性模块的类型（veinsmobilityType）。默认情况下，它被设置为TraCIMobility，这是基于TraCI的移动性模块。
gates:：

这个部分用于定义模块的输入和输出门（gates）。在这里，定义了一个输入门veinsradioIn，用于sendDirect。
submodules:：

这个部分用于定义模块的子模块。在这里，定义了三个子模块：appl、nic和veinsmobility。
appl: <applType> like org.car2x.veins.base.modules.IBaseApplLayer：

这行代码定义了appl子模块，其类型是根据applType参数动态选择的应用层类型。这种方式允许根据仿真配置选择不同的应用层实现。
nic: <nicType> like org.car2x.veins.modules.nic.INic80211p：

这行代码定义了nic子模块，其类型是根据nicType参数动态选择的网络接口卡类型。同样，这种方式允许根据仿真配置选择不同的网络接口卡实现。
veinsmobility: <veinsmobilityType> like org.car2x.veins.base.modules.IMobility：

这行代码定义了veinsmobility子模块，其类型是根据veinsmobilityType参数动态选择的移动性模块类型。
connections:：

这个部分用于定义模块之间的连接。连接包括将veinsradioIn连接到nic模块的radioIn门，以及将nic和appl模块之间的输入输出连接起来，以实现数据和控制信息的传输。
总的来说，这段代码定义了一个车辆模块，包括了应用层、网络接口卡和移动性模块。模块的类型和连接方式可以根据参数（如applType、nicType和veinsmobilityType）进行动态配置，使得Veins仿真更加灵活和可定制。这是Veins中定义模块的一种典型方式。
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