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1、文章编号：1009-8119（2006）02-0042-02网络系统仿真中的流量模型研究刘华阳（北京理工大学电子工程系，北京100081）摘要结合某军用通信网络系统的仿真开发过程，对于网络仿真中占有重要地位的网络流量模型进行了深入研究并将其应用于实际开发的仿真系统中，通过网络流量模型仿真得到的测试数据与实际搭建网络的想定数据之间的比较，证明了所选择的流量模型可以满足对实际网络的流量模拟。关键词网络仿真，流量模型，泊松分布AStudyoftheTrafficModelinNetworkSystemSimulationLiuHuayang（Dep
2、tofElectronicEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081）AbstractThispapermakesadeepresearchonthenetworktrafficmodelthatplaysaveryimportantroleinthenetworksimulationaccordingtothedevelopmentofthecommunicationsystemandthepracticalapplicationtothesimulationsystem.B
3、ycomparingwithtwokindsofgaineddatabetweenthepracticalnetworkandappliedtrafficmodelnetwork,thechosentrafficmodelmaysatisfythesimulationtotherealnetworkwell.KeywordsNetworkSimulation，TrafficModel，PoissonDistribution1引言目前，网络仿真技术的应用范围主要是各种通信系统的设计、规划以及运营维护，它可以对现有网络的性能进行评估、配置错误验证
4、、优化以及升级前的规划，还可以对下一代网络进行仿真设计；可以用在商用通信网络中，也可以用在军用通信网络中；可以对单一网络进行仿真，也可以对混合网络进行技术分析。本文结合实际开发的通信网络情况，对网络仿真系统中的流量模型进行了较为深入的研究并将之应用于实际仿真系统。2网络仿真中的流量建模流量模型是对网络模型进行验证并获取各种重要参数的手段。流量模型的实现有一定的规范和要求，且必须能够反映实际网络的业务流量状况。在本通信仿真系统的开发过程中，通过预先给定的想定数据并通过仿真来验证并且考察整个系统的各项性能指标。但给定的想定数据只是一定条件以及一定
5、环境下的典型数值，数目十分有限，这样无法达到考察并且评估整个网络系统通信能力的目的。流量模型的建立使得通过仿真系统得到的各项参数数据能够全面地反映出网络的性能。对于建立起来的网络模型，在对其加载一定的背景流量之后，对于进行主要考察或者是性能指标主要涉及的节点施加适当的前景流量再进行仿真，对网络的性能参数（例如数传延迟等）进行测试，为网络的重新规划设计以及考察评估提供定量依据。完整的流量模型需要先对各个业务分别进行建模设计，然后进行组合或者说在整个网络的范围内再进行验证、修改、再验证，如此重复多次直到符合要求为止。3建模原理设单位时间内到达数据
6、包的概率为,当满足以下三个条件时,可以证明具有突发特性的数据包的到达过程服从泊松分布。（1）在互不重叠的时间段内,到达的帧为相互独立的随机变量；（2）在任意小的时间段内,到达一个帧的概率与起始时刻无关,只与时间段长度成正比；（3）在任意小的时间段内,到达的帧数不为1,就为0。设表示在时间段有k个帧到达的概率。由条件(1)可知,从时间零算起,到达k个帧的概率可写成。由条件(2)和(3)可知,在任意小的时间段内,到达一个帧的概率为,未到达帧的概率为，将有限时间段t分成n个小的时间段,即,那么t内到达k个帧,可以分布在任意k个中。根据二次项分布,在
7、时间t内到达k个帧的概率为:其中，令n→∞得:最后得到:，k=0,1,2,⋯上式说明若上述三个假设条件成立,在时间t内到达k个帧的概率服从泊松分布。由概率论的几个基本性质有：（1）；（2）帧到达时间间隔的概率密度函数为，即帧到达时间间隔服从指数分布；（3）均值或t秒内平均到达的帧数为，其中表示每秒平均到达的帧数,那么在单位时间(t=1)内,平均到达的帧数为，也称之为帧产生率或帧到达率。1/表示相继到达帧的平均间隔,就是说,帧的平均到达间隔是帧的平均到达率的倒数。从上可知,表示单位时间内到达帧的概率,即帧的到达过程可以仿真成平均到达间隔为服从1
8、/的指数分布。同理,若已知每个时隙内发送帧的概率为v,则其重传延时可以仿真为服从1/v的指数分布。4流量模型的建立及相关配置在专用仿真平台之上进行流量模型的建模和仿
