一种新型的多因素战术互联网连通可靠性仿真方法
【专利摘要】本发明为一种新型的多因素战术互联网连通可靠性仿真方法，解决战术互联网连通可靠性研究过程中无法全面考虑复杂的移动模式和地形环境的问题。本方法在OPNET中设计和搭建仿真网络场景，利用二维正态云模型生成战斗移动模式，并将移动模式加入到网络场景中，然后添加业务运行仿真，收集不同移动模式下的仿真数据，对仿真数据分析获取连通可靠性曲线；新建相同网络场景加入真实地形数据，获取地形影响下的连通可靠性曲线，以研究真实地形环境对网络连通可靠性的影响。本发明提供了网络连通可靠性研究中对移动模式和地形环境建模的完善，解决了网络中复杂环境与移动模式建模的难点，为战术互联网可靠性研究中复杂因素的研究建立了基础。
【专利说明】一种新型的多因素战术互联网连通可靠性仿真方法
【技术领域】
[0001]本发明属于网络通信以及可靠性【技术领域】，具体涉及一种基于OPNET的战术互联网连通可靠性仿真方法。
【背景技术】
[0002]作为未来数字化战场的支撑平台，战术互联网在作战区域内完成横向和纵向的数据传输，不仅能够不分级别地为所有梯队提供指挥控制和态势感知信息，加强指挥员、武器平台等作战要素对战场信息的共享能力，而且能够满足未来数字化战场多层次、多模式、多覆盖的通信需求。因此，战术互联网受到世界各国军方的普遍关注。
[0003]网络的连通与否是网络能否正常运行的关键所在，对于网络连通可靠性的研究具有重要意义，连通可靠性的仿真分析是其中一个重要研究内容，对战术互联网来说尤为重要。然而，目前对于战术互联网连通可靠性的建模及仿真研究尚存在一些缺陷，当前对网络的仿真研究主要是通过解析方法对网络进行抽象建模来获得对系统可靠性的评价结果。这类方法仅仅建模仿真了可靠性模型，而无法考虑移动网络内部的众多特征，如节点传输特性，地形气候等因素对数据通讯的影响，网络节点内部的数据传送，地形对移动模式的影响
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[0004]OPNET网络仿真，属于网络的“内仿真”方法，即对网络(含节点、连接和协议)行为进行仿真，通过网络的动态运行获取并分析网络性能数据。并且可以将真实的地形数据导入到仿真中，可以弥补上述网络可靠性仿真研究中的缺陷。然而OPNET作为一个网络仿真软件，可以收集非常多的网络属性如丢包率、误码率、吞吐量网络时延等，但其本身并没有针对可靠性研究的模块。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决战术互联网连通可靠性研究过程中无法全面考虑复杂的移动模式和地形环境的问题，提出一种基于OPNET的战术互联网连通可靠性仿真方法。
[0006]本发明提供的新型的多因素战术互联网连通可靠性仿真方法，包括如下步骤:
[0007]步骤1:在OPNET中设计和搭建仿真网络场景，并设定网络中节点的参数，节点的参数包括:发射功率、接受灵敏度、最大传播距离和路由算法；
[0008]步骤2:将二维正态云模型生成的移动模式加入到网络场景中；
[0009]步骤3:添加业务，运行仿真并收集数据；
[0010]步骤4:对仿真得到的数据进行分析，获取连通可靠性曲线；
[0011]步骤5:将真实地形数据加入网络场景进行仿真，获取连通可靠性曲线，研究真实地形环境对网络连通可靠性的影响。
[0012]所述的步骤2中，在OPNET中实现移动模式的二次开发以及调用，具体是:在OPNET中新建一个随机移动进程move_point,并将move_point作为子进程添加到OPNET的random_mobility_config进程中；在子进程move_point中编写移动队列:在变量定义的位置定义二维正态云模型所用到的变量，针对某种移动模式，将默认的移动模式的代码替换为该移动模式的代码，在代码中设定该移动模式对应的二维正态云模型的参数值，编写计算期望坐标的计算式，获得当前节点位置的经度与纬度，并计算下一步移动到的目的地的经度和纬度，最后将计算的目的地的经度和纬度传递给OPNET移动函数；最后，将moVe_point添加到供随机移动模型调用的进程队列中，将移动模型添加到random_mobility_config的接口中。
[0013]所述的步骤3中运行仿真的过程为:在OPNET中选择所要收集的统计量，设置仿真时间，然后将产生的一组随机种子的数值导入到OPNET中开始运行仿真，并收集数据；针对每种移动模式，运行一组以上的随机种子。
[0014]所述的步骤4中，以两端连通可靠性为研究对象，定义两端连通可靠度为源节点和目的节点之间能保持连通并且目的节点能成功接收源节点所发数据包的概率，设战术互联网用图G表示，源节点和目的节点之间存在连通与不连通两种状态，分别表示为Ψ (X) =1和ψ (X)=0，设X的状态空间为S，从该状态空间中随机产生K个独立样本，记为:x1;x2，…
Xk，则两端连通可靠度的估计值为
【权利要求】
1.一种新型的多因素战术互联网连通可靠性仿真方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:在OPNET中设计和搭建仿真网络场景，并设定网络中节点的参数；节点的参数包括:发射功率、接受灵敏度、最大传播距离和路由算法； 步骤2:将二维正态云模型生成的移动模式加入到网络场景中； 步骤3:添加业务，运行仿真并收集数据； 步骤4:对仿真得到的数据进行分析，获取连通可靠性曲线； 步骤5:将真实地形数据加入网络场景进行仿真，获取连通可靠性曲线。
2.根据权利要求1所述的多因素战术互联网连通可靠性仿真方法，其特征在于，所述的步骤2中，在OPNET中实现移动模式的二次开发，具体是:在OPNET中新建一个随机移动进程 move_point,并将 move_point 作为子进程添加到 OPNET 的 random_mobility_config进程中；在子进程m0Ve_p0int中编写移动队列，具体是:在变量定义的位置定义二维正态云模型所用到的变量，针对某种移动模式，将默认的移动模式的代码替换为该移动模式的代码，在代码中设定该移动模式对应的二维正态云模型的参数值，编写计算期望坐标的计算式，获得当前节点位置的经度与纬度，并计算下一步移动到的目的地的经度和纬度，最后将计算的目的地的经度和纬度传递给OPNET移动函数；最后，将m0Ve_p0int添加到供随机移动模型调用的进程队列中，将move_point对应的移动模型添加到random_mobility_config的接口中。
3.根据权利要求1所述的多因素战术互联网连通可靠性仿真方法，其特征在于，所述的步骤3中运行仿真的过程为:在OPNET中选择所要收集的统计量，设置仿真时间，然后将产生的一组随机种子的数值导入到OPNET中开始运行仿真，并收集数据；针对每种移动模式，运行一组以上的随机种子。
4.根据权利要求3所述的多因素战术互联网连通可靠性仿真方法，其特征在于，所述的步骤3中，选择所要收集的统计量为Traffic Received (bytes/s), Traffic Received表示目的节点每秒钟收到的字节数；仿真时间设置为100小时，一组随机种子为100个，针对每种移动模式，运行50组不同的随机种子。
5.根据权利要求1所述的多因素战术互联网连通可靠性仿真方法，其特征在于，所述的步骤4具体实现方法为:以两端连通可靠性为研究对象，定义两端连通可靠度为源节点和目的节点之间能保持连通并且目的节点能成功接收源节点所发数据包的概率，设战术互联网用图G表示，源节点和目的节点之间存在连通与不连通两种状态，分别表示为Ψ (X) =1和Ψ (X)=0，设X的状态空间为S，从该状态空间中随机产生K个独立样本，记为:X1;X2，…Xk，则两端连通可靠度的估计值R(G)为:
6.根据权利要求1或4所述的多因素战术互联网连通可靠性仿真方法，其特征在于，所述的步骤5具体实现方法为: 步骤5.1，在OPNET中新建一个与当前仿真网络场景相同的网络场景，在新建场景中导入真实地形数据；导入地形数据的具体操作为:首先，将地形数据文件转化为DTED格式?’然后将DTED格式的地形数据文件导入OPNET中； 步骤5.2，在新建网络场景中导入 的地图中设置显示等高线，并设置气候参数； 步骤5.3，添加业务，对两个网络场景下运行仿真，收集数据，获取连通可靠性曲线，分析真实地形数据对连通可靠性的影响。
【文档编号】G06F17/50GK103745049SQ201310741418
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】孙晓磊, 黄宁, 周剑, 张越 申请人:北京航空航天大学