VisuAAL - An Application for Visualizing Realistic Mesh Network Protocol Behavior Through UPPAAL Simulations

Christoffersen, Niels Bjørnbak ; Petersen, Rasmus Dan ; Gjøderum, Tim Hjermitslev ; Jørgensen, Kevin Haugaard

4. term

Software, Master

2017

2017-06-02

109

Det er svært præcist at forstå, hvordan enheder (“noder”) opfører sig i selvkonfigurerende mesh-netværksprotokoller, især på tværs af forskellige netværksudformninger (“topologier”) og skiftende forhold. For at gøre dette lettere præsenterer vi VisuAAL, et program der bruger UPPAAL som simulationsmotor til at modellere adfærd i trådløse protokoller. Det hjælper udviklere med at konfigurere, visualisere og forstå protokoller i dynamiske miljøer og i tilfældigt genererede faste topologier. Vi introducerer også VisuAAL Query (VQ), et sprog der styrer farvelægningen af noder og forbindelser baseret på aritmetiske og boolske (sand/falsk) udtryk, som refererer til variabler i simulationens tilstand. Med VisuAAL har vi simuleret mesh-netværk med hundredevis af noder på tværs af mange protokolspecifikationer og scenarier og præsenterer disse resultater. Derudover undersøger vi teknikker, der kan forbedre skalérbarheden (evnen til at håndtere større modeller) af protokoller modelleret i UPPAAL. Neocortec og LinkAiders udvikler selvkonfigurerende mesh-enheder for at forbedre kommunikation under katastrofer, og efter dette projekt planlægger de at bruge VisuAAL til at undersøge deres protokoladfærd i et katastrofehjælpsprojekt i Filippinerne.

Understanding exactly how devices (“nodes”) behave in self-configuring mesh network protocols is difficult, especially across different network layouts (“topologies”) and changing conditions. To help, we present VisuAAL, an application that uses UPPAAL as a simulation backend to model wireless protocol behavior. It lets developers configure, visualize, and understand protocols in dynamic settings and in randomly generated fixed topologies. We also introduce VisuAAL Query (VQ), a language that controls the coloring of nodes and links based on arithmetic and boolean (true/false) expressions that refer to variables in the simulation state. Using VisuAAL, we simulated mesh networks with hundreds of nodes across many protocol specifications and scenarios and present these results. We further explore techniques to improve the scalability (ability to handle larger models) of protocols modeled in UPPAAL. Neocortec and LinkAiders are developing self-configuring mesh network devices to improve disaster communication, and after this project they plan to use VisuAAL to study their protocol behavior in a disaster relief project in the Philippines.

[This abstract was generated with the help of AI]

UPPAAL ; VisuAAL ; Simulation ; Visualization ; Mesh network ; Distributed ; Protocol ; Wireless ; IoT ; Visualisation ; SMC ; Statistical Model Checking ; Verification ; LMAC ; AODVv2 ; Neocortec ; Java ; JavaFX ; GraphStream ; Scalability ; VQ ; VisuAAL Query

Download
View record in AAU Student Projects