基于动态模拟方法的应急通信网络实时评估系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种基于动态模拟方法的应急通信网络实时评估系统，包括用户接口模块：用于对背景网络参数进行初始化设置及导入网络拓扑结构文件；结果显示模块：用于显示网络评估的结果，监控服务端网络模拟的实时动态信息；通信接口层：用于传输客户端和服务端的发送消息与接收消息，对客户端的功能请求进行监听并调用对应的功能模块进行相应进行分析，并将分析结果发送回客户端；网络模拟模块：用于对待评估网络进行动态模拟，并对网络通信质量作出评估；网络评估模块：用于对当时的网络状况作出相应的分析，将分析结果回送到客户端。本系统为应急演练过程中指挥调度决策的正确提出提供支持。
【专利说明】基于动态模拟方法的应急通信网络实时评估系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信技术，尤其涉及一种应急通信网络的实时仿真方法及评估系统。
【背景技术】
[0002]近年来，国内外各类灾难性事件以及恐怖主义袭击事件频发，重大突发事件现场的应急通信能力愈来愈受到重视。应急通信系统是应急救援的重要工具之一，而制定有效的应急预案和进行组织运用模拟演练，是充分发挥应急通信系统作用的必要保证。在制定应急预案和进行模拟演练的过程中，为了及时掌握不同场景和情况下应急通信系统的运行状态和性能，需要对突发现场的无线通信网络进行实时而有效地模拟和性能评估。因此，设计一款能够对应急通信网络进行动态模拟且对网络的性能作出正确评估的实时评估系统对制定应急预案和开展应急演练具有重要意义。
[0003]对通信系统的仿真研究，主要分为链路级仿真和系统级仿真。系统级仿真方法主要分为两种:静态仿真法和动态仿真法。静态仿真通过对快照的分析来研究网络的性能，而动态系统仿真是一种在连续的时间内对移动台在网络中的状态进行模拟，进而对网络性能进行分析的方法，与静态仿真相比，动态系统仿真详细的描述了系统的动态变化过程，包括用户终端的移动、开机、关机，小区搜索，小区更新，业务到达，小区切换等通信事件和网络侧网元的信令交互及无线资源管理。动态系统的建模方法可以分为两种:时间驱动型和事件驱动型。
[0004]目前市面上有多种采用动态网络仿真技术的仿真软件，常见的有QualNet、NS(包括NS2、NS3), OPNET等。它们都是基于离散事件驱动的仿真器，网络模型库包括拓扑模型，流量模型，协议模型，信道模型，运动模型等。在网络仿真方面，QualNet能够对现实网络进行真实复制性的模拟，但由于该软件是基于Packet-level级别的仿真工具，系统运行时的计算量非常大，无法进行实时仿真；而NS、OPNET等仿真软件的目的主要是进行新方法技术的研究，没有实时性要求，通常这些仿真软件仿真时间都比较长，无法对网络性能作出实时评估。
[0005]基于静态仿真原理的网络评估方法通常用于网络规划和优化。网络规划主要是指通过链路预算、容量估算，给出基站规模和基站配置，以满足覆盖、容量的网络网络性能指标以及成本指标。而网络优化则是网络优化人员通过收集和统计现网中的测试信息，根据统计结果计算影响网络性能的KPI，并根据这些KPI的取值来对网络进行评估，以及提升和优化移动通信的网络性能和服务质量。静态仿真由于采用不连续的采样方式，使得它无法对系统中快速变化的控制机制和业务性能准确仿真，只适用于仿真系统的覆盖、话音容量等“静态性能”，而对于功率控制、切换、分组调度等系统算法以及数据业务相关的“动态性能”则不适用。
【发明内容】
[0006]针对以上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种为应急演练过程中指挥调度决策的正确提出提供支持的基于动态模拟方法的应急通信网络实时评估系统，为达到上述目的，本发明的技术方案是:
[0007]—种基于动态模拟方法的应急通信网络实时评估系统，其包括:
[0008]用户接口模块:所述用户接口模块设置于应急通信网络的客户端，用于客户端提出网络评估需求指令信息，用于对应急通信网络的网络参数进行初始化设置，还用于导入应急通信网络的网络拓扑结构文件；
[0009]结果显示模块:所述结果显示模块设置于应急通信网络的客户端，用于显示网络评估的结果，监控服务端网络模拟的实时动态信息；
[0010]通信接口层:所述通信接口层设置于应急通信网络的客户端与服务端之间，用于应急通信网络客户端和服务端的发送消息与接收消息，服务端对客户端的功能请求进行监听，并调用对应的功能模块进行相应进行分析，并将分析结果发送回客户端；
[0011]网络模拟模块:所述网络模拟模块设置于应急通信网络的服务端，用于对待评估网络进行动态模拟，对应急通信网络中的任意一个节点进行监控，并对该节点的网络通信质量作出评估；
[0012]网络评估模块:用于根据客户端提出的网络评估需求指令信息，系统对当前的网络状况作出相应的分析，将分析结果回送到客户端。
[0013]进一步的,所述网络参数包括基站节点参数、UE节点参数、系统环境参数；所述网络拓扑结构文件包括基站的编号、经纬度、基站所在地区类型、人口数目、语音业务渗透率、数据业务渗透率和基站状态。
[0014]进一步的，所述结果显示模块采用Jquery将网络评估结果以报表形式显示，所述报表包括参数呼叫接通率、RSCP, C/Ι、掉话率、业务传输的峰值速率、业务传输的平均速率、业务时延、系统吞吐量、负载因子。
[0015]进一步的，所述通信接口层包括互相独立的业务分析接口、系统设定接口、系统查询接口、端到端业务测试接口及系统退出接口。
[0016]进一步的，所述网络模拟模块包括:系统初始化模块、业务发起模块，接纳控制模块，功率控制模块，信道模型模块，干扰模块，业务质量监控模块，网络结构管理模块和业务释放模块；所述系统初始化模块对动态网络仿真进行初始化，包括产生终端、网络单元配置信息初始化、网络坐标系统管理、初始化基本信道，由业务发起模块产生数据业务节点和语音业务节点，接纳控制模块对发起的业务进行判断，系统是否容许接纳此业务，功率控制模块则对仿真系统中的终端进行功率调节；信道模型模块包含传播模型以及动态信道分配，传播模型用于计算传播损耗，而动态信道分配则是在基站侧对具体业务进行信道分配以及数据传输；干扰模块用于对快衰落仿真系统进行干扰模拟。业务质量监控模块用于监控网络中任意一个节点的服务质量信息。网络节点管理模块主要用于控制运动节点更新，最后业务释放模块完成业务模拟并结束模拟。
[0017]所述网络评估模块包括网络整体性能评估、路测评估、端到端业务性能评估。
[0018]本发明的优点及有益效果如下:
[0019]1.采用基于时间驱动的动态仿真技术进行仿真，能够对网络进行动态模拟，仿真结果更准确。[0020]2.建立应急通信网络要素模型，动态仿真系统模拟实际应急通信网络，强调真实性。
[0021]3.不进行协议栈级别仿真，减少运算量，能够对整个网络进行实时评估。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明优选实施例基于动态模拟方法的应急通信网络实时评估系统总体结构图；
[0023]图2为服务端网络评估系统流程图；
[0024]图3为通信网络仿真流程图；
[0025]图4为网络模拟模块中的系统初始化模块的基站属性图；
[0026]图5为网络模拟模块中的系统初始化模块的用户终端属性图；
[0027]图6为基站的所有UE终端生成初始坐标的方法流程图；
[0028]图7为业务发起模块的单用户行为模型图；
[0029]图8为接入控制模块的实现流程图；
[0030]图9为业务质量监控模块的工作流程图；
[0031 ]图10为网络结构管理模块RandomWalk模型建立流程图；
[0032]图11为RandomWalk 模型运动方向更新方法流程图；
[0033]图12为RandomDirection模型建立流程图；
[0034]图13为网络评估流程图；
[0035]图14为网络评估中的端到端业务评估流程图；
[0036]图15为网络模拟模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图给出一个非限定性的实施例对本发明作进一步的阐述。
[0038]如图1所示为基于TD-SCDMA网络评估方法及系统体系结构示意图，该系统主要由以下模块组成:用户接口模块、结果显示模块、通信接口层、网络模拟模块、网络评估模块。
[0039]用户接口模块，用户与系统交互的接口，主要功能是初始化背景网络参数和读取网络拓扑结构。背景网络参数包括基站节点参数、UE节点参数、系统环境参数。网络拓扑结构该文件包含信息如下:基站的编号，经纬度，基站所在地区类型，人口数目，语音业务渗透率，数据业务渗透率，基站状态。如表I所示:
[0040]
【权利要求】
1.一种基于动态模拟方法的应急通信网络实时评估系统，其特征在于包括: 用户接口模块(I):所述用户接口模块(I)设置于应急通信网络的客户端，用于客户端提出网络评估需求指令信息，用于对应急通信网络的网络参数进行初始化设置，还用于导入应急通信网络的网络拓扑结构文件； 结果显示模块(2):所述结果显示模块(2)设置于应急通信网络的客户端，用于显示网络评估的结果，监控服务端网络模拟的实时动态信息； 通信接口层(3):所述通信接口层(3)设置于应急通信网络的客户端与服务端之间，用于应急通信网络客户端和服务端的发送消息与接收消息，服务端对客户端的功能请求进行监听，并调用对应的功能模块进行相应分析，并将分析结果发送回客户端； 网络模拟模块(4):所述网络模拟模块(4)设置于应急通信网络的服务端，用于对待评估网络进行动态模拟，对应急通信网络中的任意一个节点进行监控，并对该节点的网络通信质量作出评估； 网络评估模块(5):用于根据客户端提出的网络评估需求指令信息，系统对当前的网络状况作出相应的分析，将分析结果回送到客户端。
2.根据权利要求1所述的基于动态模拟方法的应急通信网络实时评估系统，其特征在于，所述背景网络参数包括基站节点参数、UE节点参数、系统环境参数；所述网络拓扑结构文件包括基站的编号、经纬度、基站所在地区类型、人口数目、语音业务渗透率、数据业务渗透率和基站状态。
3.根据权利要求1所述的基于动态模拟方法的应急通信网络实时评估系统，其特征在于，所述结果显示模块采用Jquery将网络评估结果以报表形式显示，所述报表包括参数呼叫接通率、RSCP, C/Ι、掉话率、业务传输的峰值速率、业务传输的平均速率、业务时延、系统吞吐量、负载因子。
4.根据权利要求1所述的基于动态模拟方法的应急通信网络实时评估系统，其特征在于，所述通信接口层(3)包括互相独立的业务分析接口、系统设定接口、系统查询接口、端到端业务测试接口及系统退出接口。
5.根据权利要求1所述的基于动态模拟方法的应急通信网络实时评估系统，其特征在于，所述网络模拟模块(4)包括:系统初始化模块(41)、业务发起模块(42)，接纳控制模块(43)，功率控制模块(44)，信道模型模块(45)，干扰模块(46)，业务质量监控模块(46)，网络结构管理模块(47)和业务释放模块(48);所述系统初始化模块(41)对动态网络仿真进行初始化，包括产生终端、网络单元配置信息初始化、网络坐标系统管理、初始化基本信道，由业务发起模块(42)产生数据业务节点和语音业务节点，接纳控制模块(43)对发起的业务进行判断，系统是否容许接纳此业务，功率控制模块(44)则对仿真系统中的终端进行功率调节，信道模型模块包含传播模型以及动态信道分配，传播模型用于计算传播损耗，而动态信道分配则是在基站侧对具体业务进行信道分配以及数据传输；干扰模块用于对快衰落仿真系统进行干扰模拟。业务质量监控模块用于监控网络中任意一个节点的服务质量信息；网络节点管理模块用于控制运动节点更新，最后业务释放模块(48)完成业务模拟并结束模拟。
6.根据权利要求5所述的基于动态模拟方法的应急通信网络实时评估系统，其特征在于，所述网络评估模块(5)包括网络整体性能评估、路测评估、端到端业务性能评估。
【文档编号】H04W24/06GK103442346SQ201310379964
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】唐红, 杨广, 徐川 申请人:重庆邮电大学