[发明专利]支持大规模复杂DTN网络的分布式仿真系统和仿真方法

说明书

技术领域

    本发明属于计算机网络仿真技术领域，具体涉及一种支持大规模复杂DTN网络的分布式仿真系统和仿真方法。

背景技术

DTN网络，即时延容忍网络（Delay Tolerant NetWorks）。在一些特定的网络环境下（如军事Ad hoc网络，传感器网络），会经常出现由于节点不断移动造成网络断开的现象，导致报文在传输过程中不能确保端到端的路径，这类网络被称为时延容忍网络。

目前仿真（simulation）在DTN网络的路由协议设计和分析中发挥着重要作用。在DTN网络路由协议的验证过程中，出于成本的考虑，不可能在现实世界中搭建出一套具备一定规模的DTN网络，因此大部分DTN网络路由协议的设计、验证和分析，都依赖于仿真工具。目前简单易用的DTN网络仿真工具有ONE、DTNSim2。DTNSim2是一个架构简单的单机单线程的DTN网络仿真工具，支持脚本控制。ONE是一个架构完善，可扩展性好的单机单线程的DTN网络仿真工具，支持创建节点运动模型、创建消息分发路由协议，同时支持导入现实世界中的GPS和经纬度等地理数据。ONE是目前使用最多的DTN网络仿真工具。

但是现有的DTN网络仿真工具都只能在单机上运行，由于单机的运算能力有限，导致仿真工具的仿真能力小，可以支持的仿真节点规模小，可以支持的消息分发路由协议简单。上述缺陷导致使用现有仿真器进行仿真无法高效快速的完成实验仿真。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提高仿真速度、可扩展性和通用性更好的支持大规模复杂DTN网络的分布式仿真系统和仿真方法，用以解决DTN网络仿真系统的仿真能力问题，特别是解决仿真节点规模大、消息分发路由协议复杂的大规模复杂DTN网络仿真的性能问题。

本发明采用的技术方案是：

支持大规模复杂DTN网络的分布式仿真系统，其特征在于：

设置有同在一个局域网的一台主控制器和若干台仿真器；

所述的主控制器中设置有节点初始化模块、主控制器模块和仿真时钟同步模块；

所述的仿真器中设置有仿真器状态更新模块、仿真器状态同步模块和节点初始化模块。

所述的节点初始化模块在系统启动时初始化所有仿真节点；

所述的主控制器模块统一管理仿真时钟和仿真事件；在每次仿真时钟的推进后，将仿真时钟同步到所有仿真器上并给仿真器发送仿真命令；根据仿真时钟处理仿真事件，并把状态有变化的节点同步到相应的仿真器，最后推进时钟； 

所述的仿真时钟同步模块保证仿真时钟的一致性；主控制器模块将仿真时钟同步到所有仿真器并发送仿真命令，仿真器根据仿真命令完成节点状态更新，之后通知仿真时钟同步模块命令执行完毕；仿真时钟同步模块收到所有仿真器的命令执行完毕消息后，通知主控制器模块分发下一条仿真命令或者推进时钟；

所述的仿真器状态更新模块接收主控制器模块的仿真命令，根据仿真命令更新仿真器上节点的状态；

所述的仿真器状态同步模块将相邻的仿真器上的节点状态同步到本地仿真器。

所述的主控制器和仿真器均为个人计算机或高性能服务器。

支持大规模复杂DTN网络的分布式仿真方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：将若干台机器搭建成局域网，并指定其中一台机器为主控制器，其他机器为仿真器；

步骤二：启动主控制器和仿真器，创建并初始化仿真网络中的所有节点，为每个节点分配唯一的ID；

步骤三：将整个仿真网络分割成大小一致的网格，同时为每个网格分配唯一的ID；

步骤四：主控制器初始化节点后等待仿真器连接，当所有仿真器都连接到主控制器并进行注册登记后，主控制器检测到所有仿真器都已经连接，则分割仿真网络并给仿真器分配管辖区域；

步骤五：主控制器在节点初始化后初始化仿真时钟并初始化事件模型，然后向各个仿真器发送仿真命令；

步骤六：主控制器处理仿真事件，将状态有变化的节点同步到相应的仿真器，然后推进仿真时钟，再次向仿真器发送仿真命令，之后继续处理后续仿真事件，如此往复直到仿真结束；仿真器收到仿真命令后执行相应的仿真命令。

步骤三中，主控制器分割仿真网络的方法为：