[發明專利]高效可擴展的網絡仿真場景生成方法

有效

• 申請號: 201710537043.7
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107743072B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 張庚;汪洋;江昊;李煒;丁慧霞;陳相舟;胡健;梁成軍;楊林濤;吳靜;陳健;滕玲;楊德龍
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;武漢大學;國網甘肅省電力公司信息通信公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所(普通合伙) 13113
• 代理人: 張紅衛

本發明提供了一種高效可擴展的網絡仿真場景生成方法，包括依次進行的以下步驟：一、仿真軟件信息庫構建；二、XML標簽知識庫構建；三、網絡仿真場景XML文本描述，為提高通用性，將完全通用的網絡拓撲和部分通用的仿真參數分別分開描述；四、設計XML解析器，實現將文本描述的仿真場景轉換到特定仿真軟件的仿真文件。本發明的實現簡單，效果良好，具有廣泛的應用前景。本發明適用于目前常見的仿真軟件。

技術領域

本發明屬于網絡仿真領域，具體地說是一種高效可擴展的網絡仿真場景生成方法。

背景技術

隨著信息技術不斷發展，現代通信網絡結構越來越復雜，網絡規模越來越龐大。而網絡仿真技術作為網絡設計的重要手段，為網絡規劃、協議驗證和真實場景測試提供了便捷的解決方案。其中，通過網絡仿真軟件需設計方案提前進行測試評估往往是實際開發過程中不可缺少的環節，因此，為網絡設計人員提供高效靈活的仿真系統是很有必要的。

目前網絡仿真軟件眾多，知名的有NS 2，NS 3，OPNET，NetSim，OMNeT++，J-Sim，QualNet和Mininet等（包括商業軟件和開源軟件）。其中，OPNET作為廣泛應用的商業軟件，采用面向對象的三層建模機制，具有強大的協議仿真能力、優良的可視化界面、豐富的設備廠商產品模型；NS2則是功能強大的開源軟件，采用Otcl分裂對象的仿真組件建模機制，分為拓撲模型、協議模型和流量模型三個部分；Qualnet及其商業版Exata則面向TCP/IP協議層次進行仿真，具有強大的半物理仿真和多核并行仿真能力；Mininet則針對當前最前沿的網絡技術如軟件定義網絡SDN等進行仿真。總的來說各網絡仿真軟件都有擅長的仿真領域，設計人員通常需要根據仿真需求和設備條件進行靈活選擇。

雖然上述的仿真軟件各有特色，但都具有明顯的缺點：首先操作復雜，學習成本較高，設計人員常常面臨一些固有的仿真難題，比如為了使用某個特定仿真功能而不得不花大量時間學習相應軟件的開發環境。另一方面，各仿真軟件針對網絡場景建模這一核心問題的解決方案差別很大，例如OPNET主要通過圖形用戶界面建模，NS2使用Otcl腳本建模，Qualnet則既提供圖形界面，又支持修改文本文件進行建模，Mininet則直接使用Python語言編程建模。設計人員建立相同的網絡場景需要針對不同的仿真軟件完成大量重復的工作。更重要的是，無論是使用圖形界面建模還是文本建模，原生的場景建模機制都相當繁瑣，需要手動逐一刻畫網絡節點、鏈路和業務流，大量的節點坐標和網絡參數的設置既枯燥又易錯，嚴重制約網絡仿真效率。

對此研究人員提出了一系列針對仿真軟件原生建模機制的改進策略和功能擴展：李惠杰等針對OPNET提出使用外部模型訪問接口（EMA, External Model Access）實現文本建模方式，在一定程度上避免了圖形化界面手動建模的低效問題；Canonico等針對NS2提出使用可擴展標簽語言（XML，Extensible Markup Language）配置網絡場景并用擴展樣式表語言轉換器（XSLT，EXtensible Stylesheet Language Transformation）生成仿真腳本，同樣在一定程度上減輕了初級用戶學習Otcl語言的負擔。但上述的改進策略都局限于特定的仿真軟件和簡單的網絡拓撲，并且對模型信息的描述仍然停留在簡單的信息記錄層面，未能從根本上簡化仿真場景建模機制。另一方面，研究人員還提出了一些網絡拓撲文本化描述的優化策略：例如Jeroen等提出網絡描述語言（NDL, Network Description Language）對網絡信息進行規范化描述，通過引入資源描述框架RDF(Resource DescriptionFramework)、XML自定義實體標簽，實現了網絡拓撲、基礎設施和網絡服務的規范化描述和信息共享；Wang等提出將網絡拓撲描述、XML標簽轉換應用于網絡可視化；Wibisono等將語義網本體概念融入網絡描述語言，通過設計本體標簽對網絡進行分層描述，并且實現了適用范圍廣泛的語義本體編輯器。NDL實現了網絡拓撲和參數的文本化、統一化描述，但這些策略目前主要用于信息交換，未能提供較高層次的抽象，也沒有很好地應用于網絡仿真領域。