一种大规模通信网仿真模型的构建及仿真方法

摘要

一种大规模通信网仿真模型的构建及仿真方法，属于通信技术领域，涉及通信网技术。本发明根据真实网络中各网络单元(路由器)的地理位置、连接关系以及相互间业务量的大小，将真实网络划分为多个相对独立的“区域”和“子区域”；采用一台服务器作为一个模拟前端对一个“子区域”的工作过程进行仿真；采用一台服务器作为一个分调度单元对一个“区域”内所有模拟前端进行协调和调度；采用一台服务器作为总调度单元对各分调度单元进行协调和调度。本发明采用与真实网络基本一致的仿真模型，将整个网络的工作过程分解到不同的服务器完成，使仿真速度加快，仿真结果更加直接、明确、符合实际情况。本发明适用于大规模、超大规模网络的仿真。

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及通信网技术，特别涉及大规模通信网仿真模型的架构及仿真方法。

背景技术

随着通信网业务量的迅速增加以及网络规模的不断扩大，大量功能更强、复杂度更高的新型设备已成为当前通信网的主要构成部件，使当前网络的复杂度及规模较以前网络都有大幅提高。为了节约成本、对网络进行合理规划，人们常常采用网络仿真的方法，利用计算机建立网络仿真模型，并通过该模型对通信网的重要功能参数、运行机制等进行预测和研究。这一方面为发现网络运行的薄弱环节、优化网络配置提供了一种便捷方法，另一方面，无需通过真实网络就可对网络协议、网络模型等进行研究、对比，具有成本低、周期短等优点。

在建立网络仿真模型时，一般采用基于时间或基于事件的串行处理方式，前者是由时间触发，而后者是由事件触发。基于事件触发的处理方式的仿真模型，由于仅需在事件发生时才运行程序，无需在每个时间点都运行程序，所以仿真速度较快，著名的OPNET仿真平台就是采用基于事件的处理方式。采用串行处理方式建立的仿真模型，各事件是按照其发生的先后顺序依次处理，这比较适合模拟较小规模的网络，而对于包含数千个路由器的大规模网络，由于事件数量巨大，必然导致仿真速度缓慢。为了加快大规模网络的仿真速度，并行仿真是一种较好的方式，可采用多台计算机协同工作的方法加快整个仿真进程。

现有的通信网仿真模型已有一些采用了并行仿真的思想。其中方卫中等人提出的中国发明专利申请“一种网络仿真服务的架构”(申请号：200510060213.4)，提供了一种新颖的仿真系统构架，在计算层包括N台计算服务器，每台计算服务器按照调度服务器的安排完成计算任务。这种结构在计算层利用多台计算机同时工作，将大量的计算任务分摊到不同的计算机，可缩短仿真的运行时间。但该结构也存在一些不足：首先，整个网络的计算分配、调度任务由一个服务器完成，它可基本满足较小规模网络的调度需求，而对于大规模、超大规模网络，单个调度服务器就可能成为瓶颈；其次，没有依照网络的实际构架建立仿真模型，这可能产生大量用于仿真模型自身的协调、控制信息，从而增加仿真模型的业务负载，延长仿真时间。

发明内容

为了提高大规模通信网的仿真效率，缩短仿真运行时间，本发明基于分布式并行仿真的思想，提出一种大规模通信网仿真模型的构建及仿真方法。

本发明详细技术方案为：

一种大规模通信网仿真模型的构建及仿真方法，如图2、3所示，包括以下步骤：

步骤1.区域划分。

首先根据真实网络结构中各网络单元(路由器)的地理位置、连接关系以及各网络单元之间业务量的大小，将整个真实网络划分为多个相互独立的“区域”；然后根据各个“区域”中各网络单元，的地理位置、连接关系以及各网络单元(路由器)之间业务量的大小，将各个“区域”进一步划分为多个相互独立的“子区域”。

步骤2.构建仿真模型。

采用一台服务器(计算机)作为一个模拟前端对一个“子区域”的工作过程进行仿真，多个模拟前端与多个“子区域”一一对应。采用一台服务器(计算机)作为一个分调度单元对一个“区域”内部的所有模拟前端(或“子区域”)进行协调和调度，同时为本“区域”内各模拟前端(或“子区域”)之间的信息传递提供通道，如果本“区域”内的模拟前端(或“子区域”)有信息需传送到其它“区域”，需通过分调度单元传送到总调度单元；多个分调度单元与多个“区域”一一对应。采用一台服务器(计算机)作为总调度单元对各分调度单元(或“区域”)进行协调和调度，同时为各区分调度单元(或“区域”)之间的信息传递提供通道。

步骤3.对步骤2构建的仿真模型进行仿真，包括以下具体步骤：

步骤3-1.将一件具体的仿真事件输入模拟前端。

步骤3-2.由模拟前端判断该事件是否为本“子区域”内事件，如果是，则转为执行步骤3-8；如果不是，则执行步骤3-3。

步骤3-3.模拟前端将该事件交分调度单元。

步骤3-5.由分调度单元判断该事件是否为本“区域”内时间，如果是，则转为执行步骤3-9；如果不是，则执行步骤3-4。

步骤3-6.分调度单元将该事件交总调度单元。

步骤3-7.由总调度单元、分调度单元和模拟前端对该事件进行协同仿真。

步骤3-8.由模拟前端对该事件进行单独仿真。

步骤3-9.由分调度单元和模拟前端对该事件进行协同仿真。

步骤3-10.输出仿真结果。

本发明的有益效果是：

采用本发明提供的大规模通信网仿真模型的构建及仿真方法，能够使得仿真模型的层次结构和真实网络相互对应，各“区域”或“子区域”之间的信息量与真实网络基本一致，不会产生大量的多余交互信息，减轻了仿真模型的业务负载；在实际网络中，各“子区域”之间只要不发生信息的交互，它们就是一种并行工作的方式，只有当各“子区域”之间有信息要传递时，才需要在它们之间进行协调，因此，在仿真模型中，有很大一部分任务可以在各模拟前端并行完成，这大大缩短了仿真的运行时间；将实际网络与仿真模型的结构相对应，不仅可以将整个网络的工作过程分解到不同的服务器(计算机)完成，使仿真速度加快，而且还获得一个网络结构与真实网络基本一致的仿真模型，使得通过该模型所获得的预测结果更加直接、明确、符合实际情况。

附图说明

图1：网络拓扑示意图。

图2：“区域”和“子区域”划分示意图。

图3：仿真构架示意图。

图4：仿真流程图。

具体实施方式

对于如图1所示的网络，可以将其划分为A、B、C三个区域，其中，区域A又进一步划分为3个子区域，区域B又进一步划分为2个子区域，区域C进一步划分为4个子区域，如图2所示。这样，在仿真网络中就包含9个模拟前端、3个分调度单元、1个总调度单元，每个子区域用1个模拟前端进行仿真，属于同一区域不同子区域的2个路由器之间的信息传递，由相应区域的分调度单元进行协调、转发，属于不同区域的2个路由器之间的信息传递，由总调度单元和相应区域的分调度单元共同协调、转发，其工作流程如图4所示。

由此可以看出，这种仿真构架会根据源路由器和目的路由器所处的具体位置来确定不同的处理方式，实现了区域级和子区域级两级并行处理构架。对于各个子区域内部路由器之间的信息传递，由各模拟前端并行处理；对于各区域内部不同子区域路由器之间的信息传递，由各分调度单元并行处理。这种仿真构架不仅大大减少了各模块之间的交互信息，而且较大程度限制了信息的传输范围，只有跨区域的信息传递才通过总调度单元进行协调、转发，从而加快了仿真进程。