一种基于ns-3的大型综合数据网网络模拟仿真系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种网络模拟仿真系统，特别是一种基于NS-3的大型综合数据网网络模拟仿真系统。
【背景技术】
[0002]随着当前网络技术的不断发展，网络应用种类不断增加，各种新的协议、新的算法层出不穷。如何测试现有网络，验证和分析新的协议和算法，是网络技术研宄者必须面临的问题。如今，网络正朝着综合性、复杂性发展，网络结构复杂，网络规模庞大，网络流量多样，网络设备款式不一，只采用纯数学理论推导的方式，难以正确分析如此复杂的网络，如果搭建真实网络，网络设备的昂贵价格以及长时间的环境搭建都使得研宄严重受限。
[0003]网络仿真技术，将仿真思想与计算机紧密结合，通过模拟网络行为，从而获取网络性能数据，得到网络分析所需。通信网络仿真软件是由建模工具、仿真运行工具、输出结果分析工具等组成的复杂软件系统，用户可以根据仿真软件提供的大量丰富的工具包，建立仿真环境，直观的观察网络协议的运行与网络性能的变化，调整、修改网络模型，反复检验设想的可行性。
[0004]在网络仿真技术这一课题中，研宄人员己经研制出了多款具备广泛用途的模拟仿真软件和平台，网络仿真的结果在一定程度能够真实再现网络的物理和逻辑特征。但是，仿真工作的侧重点与相应的项目需求紧密相关，面对较少见的网络仿真研宄课题，难以灵活的使用已有的仿真平台，无法有效分析出当前网络协议的缺陷和性能状况，也不便于对实际装备进行准确的整改。此外，实现网络协议、设计图像化界面和结果分析工具的开发上，需要花费较长时间，同时，计算机的硬件平台配置也成为了大规模网络仿真的瓶颈项。因此，对于针对性的网络进行仿真课题研宄，我们就需要开发一个针对性强，兼容性好，运行效率高的仿真平台，那么选择一个合适的网络模拟器，利用合理的架构设计一个信道、节点模拟、协议等各方面与实际网络相同，可以进行网络规划、具备真实业务承载能力、能通过人机交互界面友好的对仿真情况进行查询和控制的仿真平台，是仿真平台系统研宄的重中之重。
[0005]现有技术中有以下网络仿真系统:
[0006]1.基于MobilityFramework的无线传感器网络仿真系统架构
[0007]基于MobilityFramework的无线传感器网络仿真系统是一个能够对每个无线传感器网络节点行为定义、对节点各层协议算法仿真，同时融合功能模型，以及模块简单重构复用的无线传感器网络仿真系统。图4为基于MobilityFramework的无线传感器网络仿真系统体系架构。
[0008]MobilityFramework(MF)网络模拟器能够对无线和移动网络仿真提供良好支持。本架构基于MF共划分为拓扑控制模块、数据生成模块、仿真控制模块、结果输出模块、传感器节点模块和系统界面六个部分。
[0009]拓扑控制模块:由用户指定或随机方式确定每个节点的空间地理位置，确定sink节点以及根据选定的路由方法确定每个节点的路由表；
[0010]数据生成模块:根据仿真的需要，向网络发送实验用测试数据集，这些数据可以是随机生成的伪数据报，也可以是预置的真实数据；
[0011]仿真控制模块:通过配置文件设定仿真实例中节点通信距离、比特率等系统参数，控制离散事件的仿真进度，根据需要采用不同的进度模式；
[0012]结果输出模块:显示传感器网络的拓扑结构，及系统仿真分步信息，将仿真数据写入数据库；
[0013]传感器节点模块:根据仿真的需要，可以设置不同的节点。节点模块采用层结构设置，当需要转化节点为不同节点时，只需要修改节点模块相应层内容重新建模即可，可极大利用现有模块代码，加快研宄进程。
[0014]系统界面:包含拓扑显示、仿真控制和性能演示三大窗口，实时体现网络仿真中能耗、延时、丢包率等重要参数。
[0015]该系统架构基于MF网络模拟器开发，整体架构切实可行。但该体系架构只能适用于特定的无线网络中，同时仿真系统的模块多样化有待进一步加强。
[0016]2.铁路行车调度指挥仿真系统架构
[0017]铁路调度指挥仿真系统是一个分布式协同工作的递阶分散自律控制系统，其系统架构如图5所示。该系统架构由决策层、管理层、执行层和设备层组成。
[0018]决策层的功能主要是完成列车运行调整计划、调车作业计划和各种情况下应急预案的规划等功能，属于不确定因素较多的人工智能决策问题。
[0019]管理层的功能主要是采用分散自律智能控制技术，协调处理功能软件，完成执行层与决策层之间、执行层与执行层之间及决策层与决策层之间的信息交换，将决策层的方案按一定的规则和算法翻译为执行层能够识别和执行的确定性控制命令，并自动判定命令执行时机，当满足要求时，及时下达执行命令到执行层。管理层的主要功能包括通信服务、数据库服务、列调车进路命令的生成和触发执行等。
[0020]执行层的功能主要是依据确定性的输入、按照规定的算法完成规定的动作。执行层主要有区间闭塞系统、车站联锁系统和列车运行控制系统，是对现场采用设备主要功能模块的真实仿真。
[0021]设备层主要指执行层控制的最后动作的设备，包括信号机、闭塞设备、道岔、轨道电路、列车等。
[0022]该架构能够满足铁道部的相关技术条件，能够适应现场铁路运输指挥的要求。对于实际系统的研发、开通投入运营、日后的维护和系统升级具有重要作用。它能够极大地缩短开通前的调试时间，方便故障分析和各种条件下调度指挥方式的模拟，特别适合特定条件下应急预案的演练等方面。但同样的，该体系架构只能适用于特定的交通调度系统。
[0023]现有的仿真系统架构由于网络协议、设备等的不同，难以灵活的、兼容的适应综合数据网的仿真需求。
【发明内容】
[0024]本发明的目的在于，提供一种基于NS-3的大型综合数据网网络模拟仿真系统。具有具备真实业务承载能力、对仿真情况通过人机交互界面友好查询和控制，高效率的进行网络规划与设计，高保真的反映真实综合数据网络状况的优点。
[0025]本发明的技术方案:一种基于NS-3的大型综合数据网网络模拟仿真系统，其特征在于:包括三个子系统:可视化系统、模拟仿真系统和网络运行分析系统；
[0026]可视化系统通过可视化接口完成对模拟仿真系统和网络运行分析系统进行相关配置，并实现可视化显示；
[0027]模拟仿真系统实现对综合数据网络的运行状况模拟，模拟仿真结果作为网络运行分析系统的输入；
[0028]网络运行分析系统对来自于模拟仿真系统的数据或真实网络采集的数据进行分析获得当前网络运行状态，结果显示于可视化系统。
[0029]前述的基于NS-3的大型综合数据网网络模拟仿真系统，所述可视化系统包括网络拓扑可视化模块、网络运行状态可视化模块、路由可视化模块和故障定位可视化模块。
[0030]前述的基于NS-3的大型综合数据网网络模拟仿真系统，所述的模拟仿真系统包括网络编辑模块、事件调度模块、真实流量导入模块、业务流触发模块、协议栈模块、网络故障重现模块、端到端时延分析模块和并行仿真模块。
[0031]前述的基于NS-3的大型综合数据网网络模拟仿真系统，所述的网络运行分析系