[发明专利]一种基于trace文件的计算模拟无线网络性能参数的方法

说明书

(一)技术领域

本发明是根据模拟无线网络的仿真系统生成的trace文件(日志文件)来计算端到端延迟、抖动率、吞吐量、丢包率等无线网络性能参数，更具体而言，是涉及一种基于trace文件的计算模拟无线网络性能参数的方法，属于无线网络技术领域。

(二)技术背景

随着无线网络应用的发展，无线网络的规模扩大，复杂性不断增加，无线网络的异构性越来越高。伴随着无线网络技术的发展，需要对已有的无线网络硬件设备进行合理的应用，进行系统化的规划与设计，解决由于无线网络复杂性带来的问题；还需要不停的改进原有的无线网络算法和协议，进行新算法和新协议的开发，以提高无线网络的基本应用技术。而无线网络的性能分析是达到以上两方面目标的必要手段和方式，对无线网络性能进行分析、评价，获得无线网络性能的总体情况，不仅可以有效的评估、鉴定和优化一个现有无线网络，而且可以作为一个待建无线网络的规划参考。规划无线网络是无线网络建设的关键，在无线网络建立之前，进行无线网络性能的分析与评价，从而指导无线网络建设工作。例如根据用户的业务特点，选择相应的拓扑结构，根据无线网络性能评价，分析无线网络可能受到哪些限制、扩充的余地还有多大等等，这些都需要有充足的理论分析和针对性的实验来验证。

无线网络仿真是无线网络性能分析的一个重要手段，应用无线网络仿真技术，可以在无线网络建设之前就虚拟出无线网络的运行环境，模拟无线网络行为，观察无线网络现象，获取无线网络性能，结合相应的理论分析做出综合测评等等。将无线网络仿真技术应用到无线网络性能分析当中，具有重要的意义。

(三)发明内容

1、目的：本发明的目的是为了提供一种基于trace文件的计算模拟无线网络性能参数的方法，它能对无线网络的性能参数如端到端延迟，抖动率，吞吐量，丢包率等进行计算模拟和综合测评。

2、技术方案：本发明所述方法流程见图1。

本发明主要依据了模拟无线网络的仿真系统所生成的trace文件，通过分析该trace文件来计算端到端延迟，抖动率，吞吐量，丢包率等无线网络性能参数。trace文件的后缀为tr，举例：aodvd0.tr就是一个trace文件，图2为trace文件内容格式示意图。

本发明所选用的仿真系统是功能强大的开源网络模拟软件NS-2(Network Simulator version 2，以下可以简称NS，因为NS-2是NS的第二代，即第二个版本。)。NS-2是一种面向对象的网络仿真器，它本质上是一个离散事件模拟器，其本身有一个虚拟时钟，所有的仿真都由离散事件驱动的。目前NS-2可以用于仿真各种不同的通信网络。它功能强大，模块丰富，已经实现的一些仿真模块有：网络传输协议，如TCP和UDP；业务源流量产生器，如FTP和Telnet；路由队列管理机制以及路由算法，如Droptai、RED和CBQ；以及无线通信网络如Ad hoc路由，移动IP和卫星通信网络等。NS-2也为进行局域网的仿真而实现了多播以及一些MAC子层协议。NS使用了被称为分裂对象模型的开发机制，采用C++和Otcl两种开发语言进行开发，通过制定仿真场景和仿真进程，交换特定的分组来模拟真实网络情况，并将执行情况记录到trace文件(日志文件)中，以提供给仿真用户进行分析解读，获取仿真结果。图3为NS-2生成trace文件并进行分析计算示意图。

综上所述，本发明主要对trace文件中的数据进行分析，来计算模拟无线网络的性能参数如端到端延迟，抖动率，吞吐量，丢包率，以图4举例，该图是一个trace文件所表示的模拟无线网络，其中节点N₁为发送端节点，节点N₂为接收端节点，数据包从发送端节点N₁到接收端节点N₂。

本发明一种基于trace文件的计算模拟无线网络性能参数的方法，其具体步骤如下：

步骤一：计算端到端延迟(End-to-End Delay)

在无线网络环境中，延迟主要包括打包与解包延迟，排队延迟，网络传输时间延迟等等，这里主要讨论网络传输时间延迟，而网络传输时间延迟一般指端到端延迟。

端对端延迟(End-to-End Delay)：在发送端产生的数据包传送到接收端所需的时间。换句话说，端到端延迟就是指数据包的接收时间与发送时间之差。

仍以图4举例，接收端节点N₂收到数据包的时间减去发送端节点N₁发出数据包的时间，就是端到端延迟。公式如下：