链路仿真与系统仿真平台整体介绍
2023-虚拟仿真平台整体架构建设方案V2-1
虚拟仿真平台整体架构建设方案V2虚拟仿真平台是一种基于计算机技术和虚拟现实技术构建的一款系统，可以用于模拟各种场景和操作，因此被广泛应用于教育、军事、医疗等领域。
但想要实现一个真正高效、稳定的虚拟仿真平台，需要经过系统的已设计和底层架构建设。
下面是围绕“虚拟仿真平台整体架构建设方案V2”的详细步骤：步骤一——确定平台需求首先需要明确虚拟仿真平台的应用场景和功能需求，比如应该提供哪些虚拟场景、模拟环境、仿真工具、算法支持等等。
有了明确的需求，才能针对性地开展后续的建设工作。
步骤二——设计整体架构在明确虚拟仿真平台的需求之后，接下来需要进行整体架构设计。
整体架构设计应该包括如下方面内容：1、系统总体设计：确定虚拟仿真平台的总体目标和基本架构，包括运行环境、接口规范、软件结构等方面的设计；2、数据处理设计：包括数据的存储、传输、处理等，确保数据的高效性和安全性；3、应用程序设计：设计平台应用程序，并考虑各种应用场景下的运行情况；4、用户界面设计：确定平台用户交互界面设计，使用户对平台的操作更为简单明了。
步骤三——模块实现在整体架构设计完成后，需要对各个模块进行实现。
模块实现应该按照模块设计的要求和规范，确保模块之间的协同工作和模块的可扩展性和可维护性。
实现过程中应该保证代码的可读性和可维护性，并遵循规范的开发流程和文档化记录。
步骤四——测试和验证平台实现后，需要进行严格的测试和验证。
测试主要包括单元测试、集成测试、系统测试等，在测试过程中需要充分考虑场景和应用，验证平台稳定性、性能和可靠性等性能指标。
步骤五——优化和升级在测试和验证之后，如果平台存在性能、稳定性等问题，需要对平台进行优化和升级。
优化要考虑平台的设计目标和技术特点，确保平台具有稳定、高效的特性。
升级要考虑和行业的发展和技术的进步，及时让平台拥有更加先进的技术特性。
总之，虚拟仿真平台的整体架构建设是一个复杂的过程，需要有明确需求，科学设计、严格实现、全面测试和不断升级。
OPNET Modeler通信仿真平台简介
OPNET Modeler仿真平台1 Modeler简介OPNET Modeler 是当前业界领先的网络技术开发环境，可以以无与伦比的灵活性用于设计和研究通信网络、设备、协议和应用。
Modeler 为开发人员提供了建模、仿真以及分析的集成环境，大大减轻了编程以及数据分析的工作量。
Modeler被世界各大公司和组织用来加速研发过程。
Modeler的面向对象的建模方法和图形化的编辑器反映了实际网络和网络组件的结构，因此实际的系统可以直观的映射到模型中。
Modeler支持所有网络类型和技术，可以解决复杂的网络通信问题。
使用Modeler，将可以给用户带来如下利益：提升网络研发的成果：Modeler提供的各种专门的编辑器，以及分析工具和一些最新的模型，使得研发人员可以专注于项目中特定部分的开发，而不用浪费精力在一些没有必要的地方。
改善产品质量：Modeler提供测试实际产品的一个虚拟网络环境，可以有效的避免一些设计中的错误。
减小从研发到市场的时间：在完成实际产品之前作充分的验证，采用Modeler来向客户以及合作伙伴展示您的解决方案的价值。
自从MIT在1987年发布了第一个商用的网络仿真器以来，OPNET的Modeler一直在业界保持技术上的领先地位，特性主要表现在以下方面:页脚内容1高可扩展性和高效率的仿真引擎。
快速仿真引擎能对有线和无线模型进行快速运行仿真，比如，以比标准网络速度快得多的速度仿真一个地形环境下的上千个无线节点的动态应用和路由行为。
层次化的网络模型。
使用无限嵌套的子网来建立复杂的的网络拓扑结构面向对象的建模方式。
节点和协议以基类和派生类进行建模。
简单明了的建模方法。
Modeler 建模过程分为三个层次，过程（Process）层次，节点（Node）层次，以及网络（Network）层次。
在过程层次模拟单个对象的行为，在节点层次将其互连成设备，在网络层次将这些设备互连组成网络。
几个不同的网络场景组成“项目”，以比较不同的设计。
物流仿真系统介绍
各个工序的作业时间，作业员的步行速度等。
系统仿真软件的最佳选择—Flexsim
Witness
Flexsim
分析功能
动画功能
Taylor2
日本某上市公司对世界有名離散型系统仿真软件的评价结果
Flexsim是由美国的Flexsim Software Production公司出品的，是一款商业化离散事件系统仿真软件。Flexsim采用面向对象技术，并具有三维显示功能。建模快捷方便和显示能力强大是该软件的重要特点。该软件体供了原始数据拟合、输入建模、图形化的模型构建、虚拟现实显示、运行模型进行仿真试验、对结果进行优化、生成3D动画影像文件等功能，也提供了与其他工具软件的接口。
运动学（Kinematics）
国外Flexsim应用例(1)
国外Flexsim应用例(2)
国外Flexsim应用例(3)
Flexsim的输出图表
Flexsim的部分用户名单
ADC Telecommunications A-Dec A Epstein & Sons Acco Acuson Corporation ADC Telecommunications ADTRAN AHPC Alcan Jonquiere Alcan Fujikura Allied Signal Aerospace American Bag Corporation American Handling, Inc. Analytics, Inc. Andersen Consulting APM Terminals Arrow Electronics Arthur Andersen & Company ASML ASC, Inc.
系统仿真技术的必要性（1）
一、OPNET概述
第一部分 OPNET概述
二、OPNET Modeler仿真平台简介
目前OPNET已经发行到17.0以上的版本，我们采 用OPNET Modeler10.0版本。
OPNET Modeler采用面向对象的建模方法和图形 化的编辑器，能够反映实际网络和网络组件的结 构，提供全面支持通信系统和分布式系统的开发环 境。
常用工具：Matlab、Simulink等
链路级仿真与系统级仿真
系统级仿真
模拟多用户条件下系统整体的性能，例如： 单个（多个）小区内（间）所有用户的通信 关注整个通信系统范围内各个链路或用户的 通信质量 主要评价指标：吞吐量（Throughput）、阻 塞率（Block Rate）等
常用工具：Matlab、Opnet、NS2等
lib
path
3、OPNET Modeler的安装
变量名
include
变量值
C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 8\VC\atlmfc\include; C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 8\VC\include; C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 8\VC\platformSDK\include C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 8\VC\lib; C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 8\VC\atlmfc\lib; C:\Program C:\Program C:\Program C:\Program Files\Microsoft Files\Microsoft Files\Microsoft Files\Microsoft Visual Visual Visual Visual Studio Studio Studio Studio 8\Common7\Tools; 8\Common7\Tools\bin; 8\VC\bin; 8\Common7\IDE;
Ns3网络仿真系统软件介绍
2.2 NS3 安装
在 NS3 软件主页下载 ns-3-allinone 文件，之后在 Ubuntu 平台上进行安装。
cd /home/username/ns-allinone-3.5./build.py //同 NS2 的./install cd /home/username/ns-allinone-3.5/ns-3.5./waf--check //同 NS2 的./validate， waf 是 ns-3 采 用的基于 Python 的 Build System
图 1 ns-3 基本模型涵盖功能
1.2 NS3 网络构件
从 NS-3 Tutorial 中可以看到，NS-3 的架构较 NS-2 更为清晰。NS-3 中把网络 构件分为四类。
图 2 NS-3 系统网络构件模型
1.2.1 Node Node，即节点是 NS-3 软件仿真中的主体。在实际网络中，一个连接到互联网 的计算机设备称为主机或者终端系统。由于 NS3 是网络模拟器，而不是专门的互 联网模拟器，所以在仿真系统中使用节点代替实际网络中的主机。而且在其他的 模拟器中，节点这个术语也被普遍使用。在 NS3 中，基本的计算机设备的概念被 抽象为节点后，这个抽象的概念由 C++中的类节点的概念表达，它通过提供一系 列的命令函数和方法来管理模拟中的计算机设备的行为。节点作为一台计算机， 可以在其上增加一些功能应用，如应用程序、协议栈、以及带有驱动程序的周边 卡等，可以使得计算机更好的工作。 节点在 NS-3 中的被划分为基类，同时它是实例类而非抽象类。该节点包括唯 一的整型 ID，为仿真扩展用的系统 ID，网卡表（NetDevices）和应用程序表。NS-3 源代码目录 src/internet-stack 提供了实现 TCP/IPv4 协议相关的组件。 这些组件包括 IPv4，ARP，UDP，TCP 和其他相关的协议。虽然 NS-3 也会提供少部分的子类节
网络仿真软件OPNET介绍与实例
网络仿真软件OPNET介绍与实例网络仿真技术是一种通过建立网络设备和网络链路的统计模型, 并模拟网络流量的传输, 从而获取网络设计或优化所需要的网络性能数据的仿真技术。
由于仿真不是基于数学计算, 而是基于统计模型，因此，统计复用的随机性被精确地再现。
strong网络仿真技术具有以下特点:一, 全新的模拟实验机理使其具有在高度复杂的网络环境下得到高可信度结果的特点。
二, 网络仿真的预测功能是其他任何方法都无法比拟的；三，使用范围广, 既可以用于现有网络的优化和扩容,也可以用于新网络的设计，而且特别适用于中大型网络的设计和优化；四，初期应用成本不高, 而且建好的网络模型可以延续使用, 后期投资还会不断下降。
OPNET介绍OPNET产品主要面向专业人士，帮助客户进行网络结构、设备和应用的设计、建设、分析和管理。
OPNET的产品主要针对三类客户，分成四个系列。
三类客户是指：网络服务提供商；网络设备制造商和一般企业。
四个系列产品核心包括：1.ServiceProviderGuru：面向网络服务提供商的智能化网络管理软件。
是OPNET公司的最新产品。
2.OPNET Modeler：为技术人员（工程师）提供一个网络技术和产品开发平台。
可以帮助他们设计和分析网络、网络设备和通信协议。
3.ITGuru：帮助网络专业人士预测和分析网络和网络应用的性能，诊断问题，查找影响系统性能的瓶颈，提出并验证解决方案。
4.WDM Guru，用于波分复用光纤网络的分析、评测。
OPNET Technology公司的仿真软件OPNET具有下面的突出特点，使其能够满足大型复杂网络的仿真需要：1. 提供三层建模机制，最底层为Process模型，以状态机来描述协议；其次为Node模型，由相应的协议模型构成，反映设备特性；最上层为网络模型。
三层模型和实际的网络、设备、协议层次完全对应，全面反映了网络的相关特性；2. 提供了一个比较齐全的的基本模型库，包括：路由器、交换机、服务器、客户机、ATM设备、DSL设备、ISDN设备等等；3. 采用离散事件驱动的模拟机理（discrete event driven），与时间驱动相比，计算效率得到很大提高。
网络安全仿真体系
网络安全仿真体系网络安全是指保护计算机硬件、软件以及网络系统免受未经授权的访问、破坏、使用、披露、修改和破坏的行为，以确保计算机系统运行正常，保护用户的隐私和数据安全。
为了提高网络安全水平，仿真技术被广泛应用于网络安全领域，用于模拟各种网络攻击和防御行为，以便在实际网络中设计和测试安全策略和措施。
网络安全仿真体系是一种用来模拟网络攻击和检测防御行为的虚拟环境，通过模拟现实的网络攻击行为，可以更好地展示网络攻击的过程和方法，为网络安全的研究和实践提供重要的支持。
网络安全仿真体系主要由仿真模型、仿真平台和仿真实验组成。
仿真模型是网络安全仿真体系的核心，它描述了网络攻击和防御的过程和行为规则，包括攻击者的行为模式、攻击方式和攻击目标等。
仿真平台是网络安全仿真模型的运行环境，相当于一个虚拟的网络环境，可以模拟各种网络攻击和防御行为。
仿真实验是在仿真平台上进行的实际操作，通过设置不同的参数和条件，进行网络攻击和防御的模拟，以评估网络安全措施的有效性和可行性。
网络安全仿真体系可以用于网络安全教育和培训、网络安全演练和评估、网络安全策略和措施的优化等方面。
在教育和培训方面，通过网络安全仿真实验，学生可以实际操作模拟网络中的攻击和防御行为，提高网络安全意识和技能。
在网络安全演练和评估方面，通过模拟网络攻击和防御行为，可以及时发现和纠正网络安全漏洞，提高网络安全的防御能力。
在网络安全策略和措施优化方面，通过网络安全仿真实验，可以评估和优化网络安全策略和措施的有效性和可行性，提高网络安全的保护水平。
网络安全仿真体系具有以下优势：首先，网络安全仿真体系可以模拟不同类型和复杂度的网络攻击和防御行为，可以提供更真实、全面的网络安全实验环境。
其次，网络安全仿真体系可以迅速进行大规模仿真实验，节约时间和成本。
再次，网络安全仿真体系可以灵活调整和控制仿真参数和条件，以满足不同仿真目的和需求。
最后，网络安全仿真体系可以对网络攻击和防御行为进行反复实验和优化，提高网络安全策略和措施的可靠性和有效性。
微纳卫星测控系统链路预算与仿真
微纳卫星测控系统链路预算与仿真1. 内容概述本文档旨在详细介绍微纳卫星测控系统链路预算与仿真的相关知识和技术。
随着微纳卫星技术的不断发展，其在通信、导航、遥感等领域的应用越来越广泛。
为了提高微纳卫星的性能和可靠性，对其测控系统的链路预算与仿真进行研究具有重要意义。
本文档首先介绍了微纳卫星测控系统的基本概念和组成，包括通信链路、控制链路、数据链路等。
然后详细阐述了链路预算的概念和方法，包括链路预算的计算步骤、参数设置、性能评估等。
本文对微纳卫星测控系统的链路预算与仿真进行了实例分析，通过具体的实验数据和仿真结果，验证了链路预算方法的有效性。
本文档还讨论了微纳卫星测控系统中的关键技术，如信道编码、多址接入、干扰抑制等，并提出了相应的解决方案。
本文对微纳卫星测控系统链路预算与仿真的未来发展趋势进行了展望，包括采用新型算法、优化设计方法、提高仿真精度等方面的研究。
1.1 研究背景与意义随着航天技术的迅速发展，微纳卫星作为一种低成本、高效率的航天器解决方案，已成为当今航天领域的研究热点。
微纳卫星具有体积小、质量轻、研制周期短等特点，广泛应用于科研实验、通信技术、地球观测等多个领域。
而微纳卫星测控系统作为保障微纳卫星正常运行的关键组成部分，其性能优劣直接影响到微纳卫星的任务执行效果。
在当前复杂的航天环境中，微纳卫星测控系统面临着诸多挑战，如通信链路不稳定、能源管理困难、控制精度要求高等。
为了解决这些问题，对微纳卫星测控系统的链路预算与仿真研究显得尤为重要。
通过对测控系统的链路进行全面预算，可以评估系统性能，预测潜在问题，并优化资源配置。
仿真技术的运用能够在不实际制造卫星的情况下模拟测控系统的运行情况，从而验证设计的合理性和可行性，降低研发风险。
深入研究微纳卫星测控系统的链路预算与仿真技术具有十分重要的意义。
这不仅有助于提升微纳卫星的整体性能，还能推动航天测控技术的进步，为未来的航天事业发展提供有力支撑。
1.2 国内外研究现状随着微纳卫星技术的飞速发展，微纳卫星测控系统及其链路预算在空间探索领域受到了越来越多的关注。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PDF created with pdfFactory trial version
1.2系统级、链路级仿真的分离
Ø 系统级的链路级接口及使用
当前UE在当前子载波上的SINR
EESM映射得到UE在PRB上的 SINR，及UE级别上SINR 链路级仿真 BLER-SNR曲线
库线程 产生随机数
仿真是否结束 是 报告生成 1.计算评估结果 2.写仿真报告
否
结束
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
PDF created with pdfFactory trial version
3.1系统级仿真流程
Ø课程目的 Ø课程内容
言
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
PDF created with pdfFactory trial version
课 程 目 的
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
PDF created with pdfFactory trial version
2.3链路级仿真功能
Ø 链路级仿真功能——BLER和单用户吞吐量 • 评估LTE系统物理层算法的性能，进行物理层算法的 研究和开发； 为链路预算提供各物理信道的解调门限； 为系统级仿真提供BLER-SNR曲线。
1.2系统级、链路级仿真的分离
降低复杂度的方法： 1. 拆分链路级和系统级仿真 Ø 系统级的链路级接口
Ø OFDM系统链路接口 EESM映射
2. 系统级仿真中干扰建模
A 为什么采用弱小区和强小区建模？ B 弱小区干扰建模和强小区干扰建模具体实现？
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
• •
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
PDF created with pdfFactory trial version
3系统级仿真
Ø 系统级仿真功能——系统容量、系统吞吐量、系统覆盖、系统干
完整模拟某一用户与基站间数据发送(调制编码映射等)和接收(解调解码检测 等)的过程，经过编码调制，映射及IFFT，经过信道，接收端进行FFT，解调 解码及检测，统计BLER等，进行一定的测量和上报。 主要包括三部分：信道模型，数据发送和接收，UE端测量和上报。
Ø 系统级仿真
所有部分均要实现，其中数据的发送和接收则是经过了简化，无实际的数据 比特产生过程，模拟信号功率、干扰功率等，得到瞬时传输的SNR，查接口 曲线从而确定对应的BLER，确定当前传输是否正确。
2. 通信系统
Ø 用户呼叫的到达、结束 数据的产生和结束 Ø RRM无线资源管理 多用户数据如何在有限的时、频、功率以及 空间资源上实现并行的传输，资源分配 Ø 数据的发送和接收(上行、下行) 系统级、链路级仿真 Ø UE端测量和上报
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
2.1 链路级流程
时间驱动，进行子帧循环
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
PDF created with pdfFactory trial version
2.2链路级仿真模块简介
1 1
初始化阶段 仿真主体阶段 统计输出阶段
2 2
3 3
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
PDF created with pdfFactory trial version
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
链路仿真和系统仿真平台整体介绍
2010年2月
PDF created with pdfFactory trial version
前
PDF created with pdfFactory trial version
SIReff
1 = − β ln Nµ
∑e
k =1
Nµ
−
γk β
查BLER曲线，确定重传情况并更 新数据平面相关结果
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
PDF created with pdfFactory trial version
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
PDF created with pdfFactory trial version
3.1系统级仿真流程
2 2
仿真主体阶段 目的
根据某种随机过程实现待考察的特性，进行蒙特卡洛实验 ，并收集相关样本；
扰水平、阻塞率、掉话率、切换率 能够真实模拟小区间的干扰
• RRM算法的研究和评估； • 容量覆盖的研究； • LTE性能和算法的研究。
相对于链路级新增实现，信道模块、测量部分区别和联系
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
PDF created with pdfFactory trial version
PDF created with pdfFactory trial versionHale Waihona Puke
1.1 无线通信系统仿真
介绍
复杂度有两方面：一是多个用户与多个基站之间的信道的建立，多条信道；二 是UE和服务小区数据的实际传输过程，多个数据流。
Ø 参数设置与初始化：用户级、小区级参数配置 ØCM模块：自适应技术、物理层控制 ØCC模块：检测、纠错、速率匹配、交织等 ØBC模块：层映射、预编码、波束赋形、导频和资源映射及频域到时
域的映射 MIMO传输方式决定该步骤的具体操作。
ØDE模块：对接收OFDM信道进行解调处理，输出接收频域信号 ØM1模块：物理层测量量的测量
数据的检测解调和解码，CRC校验确定当前BLOCK是否正确传 输；
• UE物理层测量(RI,PMI,CQI)：进行链路自适应相关，如
AMC、频域调度。
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
PDF created with pdfFactory trial version
3.1 系统级仿真流程
Ø系统级仿真流程——离散事件推动机制
离散事件仿真流程
初始化线程 1.设置仿真时钟为 0 2.初始化系统状态和 统计变量 3.初始化事件列表 开始 时间线程 1.判断下一事件类 型，定义为I 2.推进仿真时钟
主程序 0.调用初始化线程 1.调用时间线程 重复性的 2.调用事件线程 事件线程 i 1.更新系统状态 2.更新统计计数器 3.产生将来的事件 ，增加到事 件列表中
Ø 系统级的链路级接口
各种MCS等级下BLER随SNR变化曲线，与PRB有关或无关。
2. 系统级仿真中干扰建模
弱干扰建模和强干扰建模的实现，只有用户与服务小区和强干扰小区之间才 会产生对应的真正的信道。
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
PDF created with pdfFactory trial version
2链路级仿真
Ø 链路级仿真——真实模拟通信中一条或几条物理链路中数据传
输和接收过程
• • •
数据产生：完成信道编码、加扰、调制、层映射、与编码、资
源映射、天线端口映射得天线上发射数据；
经过信道：根据信道设置产生信道响应，发射数据过信道加噪
得到接收信号；
数据接收解调检测：根据接收信道中RS得到信道估计，进行
功能 1 2 3 4
循环结构：子帧、半帧、秒 干扰计算相关：产生新呼叫（生成ＵＥ位置部分）、 ＵＥ移动控制、更新快衰落值、功控、干扰计算 传送数据相关：数据平台的生成、发送和接收 资源分配相关：产生新呼叫（接入过程部分）、导频 和测量、业务测量、基站测量、ＵＥ测量等过程以及 各类ＲＲＭ算法
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
3.1系统级仿真流程
1 1
初始化阶段 目的
假设在网络中已存在一定容量的UE且达到多个小区统计 上的负载平衡，以便可以快速开展仿真；
功能 1 2 3
网络拓扑中基站和ＵＥ的射频参数初始化：生成网络 拓扑、初始化基站和ＵＥ位置、仿真配置导入以及相 关统计变量等模块 链路中所传数据相关参数的初始化：初始化数据平面 以及相关统计变量等模块 资源调度的相关初始化：初始化各种测量以及ＲＲＭ 算法和相关变量等模块
PDF created with pdfFactory trial version
第一部分
无线通信系统仿真
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
PDF created with pdfFactory trial version
1.1 无线通信系统仿真
因此，可以将通信系统实现主要分为两部分 1. 通信背景
Ø Ø Ø Ø 网络拓扑结构：多小区实现，小区基站的位置分布和覆盖半径 用户分布与移动模型：多用户实现，用户的洒落和用户的移动 传播与信道模型：小区和用户之间通信无线路径 业务模型：描述的当前网络中待服务数据的特点，到达持续大小 等，以及所要求的Qos