基于以太网分布式半实物仿真系统研究

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1、基于以太网分布式半实物仿真系统研究　　摘要：从以太网的两种模式出发，对通过以太网实现的分布式半实物仿真系统进行了分析，并对系统在两种模式下存在的差异性进行了对比，谈论了在遇到相关问题时的解决方法，在确保分布式半实物仿真系统性能的基础上，有效降低系统的成本。关键词：以太网；分布式仿真；半实物仿真中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044（2014）03-0478-021前述以太网是一种应用于计算机局域网的组网技术，也是当前应用作为普遍的局域网技术，可以在很大程度上，取代传统局域网标准。虽然目前的快速以太网（100BA

2、SE-T、1000BASE-T标准）为了最大程度的减少冲突，提高网络速度和使用效率，使用交换机来进行网络连接和组织，使得以太网的拓扑结构变成了星型，但是在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD的总线争用技术。2分布式半实物仿真系统概述分布式半实物仿真，是对分布式仿真和半实物仿真的统称，其系统是由两种仿真技术融合而成的。系统整体可以分为两个部分：72.1分布式仿真包括分布式协同仿真和分布式交互仿真等多种形式，以分布式交互仿真为例，是最近几年才发展起来的一种先进的仿真技术，是一种基于计算机网络的仿真，多用于军事领域，可以支持作战人

3、员训练、战术演练以及武器准备论证等。可以将地理上分布的训练模拟器和参训人员合成为一个逻辑上的整体，在逼真的视景和操作模拟环境中，进行人机交互度很高的仿真实验和演练。2.2半实物仿真半实物仿真是一种将控制器与在计算机上实现的控制对象的仿真模型联接在一起进行试验的仿真技术，是一种更接近实际的仿真试验技术，可以真实地反映控制器的动态特性、静态特性和非线性因素等。这种仿真技术可用于修改控制器设计、产品的修改定型、产品改型和出厂检验等。其基本特点在于：①只能是实时仿真，即仿真模型的时间标尺和自然时间标尺相同；②需要解决控制器与仿真计算机之间的接口

4、问题；③半实物仿真的实验结果比数学仿真更接近实际。3基于以太网的分布式半实物仿真系统的实现7需要特别说明的是，由于以太网自身传输协议的开销具有不确定性，其最大传输的延迟时间是不可预测的，因此，不能用于对帧时间要求比较苛刻（1毫秒左右）的大型复杂的分布式半实物仿真系统的设计和实现。这里针对的是对于帧时间要求相对低一些（5毫秒以上）的分布式半实物仿真系统的设计和实现，从以太网的两种模式进行对比分析。3.1TCP/IP模式在该模式中，将规定的仿真计算机作为服务器，其它节点机作为客户机，利用服务器/客户机的模式进行系统构建。首先，为了确保服务器

5、与客户机之间的正常通讯，需要设立一个标志，对两者之间的连接、启动和结束情况进行全面反映。同时，设立一组服务器函数，对服务器进行创建和关系，向客户机发送启动或结束命令，以实现服务器与每一个客户机之间的通讯，对数据和信号进行发送和接收。其次，系统中存在多个节点客户机，为了确保数据信息的共享和传输，实现客户机之间的通讯，设立了一组客户机通讯函数，供客户机使用。这些客户机通讯函数可以实现客户机与服务器的连接、关闭，数据的发送和接收，以及待机功能。然后，为了保证系统的正常运行，需要拟定相应的控制算法，对服务器和客户机进行控制。对于服务器而言，控制

6、算法的主要功能在于对启动命令的发送、对客户机启动回馈信息的等待、对相关数据信息的发送和接受、对结束指令的发送以及对关闭连接顺序的调整等。其控制算法如下：7①对本机节点号ID进行设置；②将本机设置为系统服务器；③等待所有客户机连接；④向所有客户机发送启动命令；⑤等待每个客户机的已启动回应；⑥向客户机发送数据；⑦从客户机接收数据；⑧如达到结束时间，转⑨，否则转⑥；⑨发结束指令；⑩关闭连接。对于客户机而言，控制算法规定了客户机与服务器的连接，对服务器启动命令的接收，对启动回应信号的发送，对数据的接收，以及关闭连接的顺序。3.2UPD模式7基于

7、UPD模式的系统实现，与TCP/IP模式相比，较为简单，节点机可以共用一组基于UPD的通讯函数以及一个通讯控制算法。UPD通讯函数的主要功能，在于实现不同节点机之间的相互连接，其主要内容包括创建Socket，实现Socket与本地IP地址以及指定端口号的绑定，对数据进行发送、接收和关闭Socket等。而通讯控制算法的作用，在于对各个节点机的UPD通讯进行协调和控制。算法规定了UPD通讯函数主要内容的执行顺序，从而确保系统通讯的正常有效进行。3.3对比分析3.3.1TCP/IP模式在该模式中，要确保系统的正常运行，首先必须在服务器和每一个

8、客户机之间建立其稳定可靠的连接，这样才能保证数据传输的顺利进行。相比于UPD模式而言，更加复杂，工作量也更大，数据传输的速度相对较低。因此，TCP/IP模式往往只适用于对于数据传输可靠性要求极高，且系统的帧