CN101662392A - 一种获得实时业务主观效果的网络仿真方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种获得实时业务主观效果的网络仿真方法及系统，属于网络仿真领域，包括以下步骤：1)将需要传输的实时业务数据记录下来，存为一个文件；2)设置网络场景，对实时业务数据运行仿真，得到仿真结果输出文件；3)根据仿真结果输出文件中发送包与接收包之间的映射关系，将记录下来的实时业务数据文件映射成接收端业务数据文件；4)播放接收端业务数据文件，得到实时业务的主观效果。本发明通过在仿真系统中增加一业务产生模块来实现。本发明通过设置不同网络仿真场景，可以获得对应网络场景下实时业务的传输效果，由人们感知实时业务的主观效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种网络仿真方法，尤其是一种基于事件的网络仿真器来仿真实时业务主观效果的方法及系统，属于网络仿真领域。
背景技术
网络仿真方法在网络设计及性能分析的研究中得到广泛应用。它有效地解决了网络研究中实际组网实验依赖硬件设备、耗时耗力、场景再现和结果分析难等问题。网络仿真方法使网络研究更加快捷而有效。目前普遍采用的网络仿真器有OPNET和NS2等。
目前，新的网络不断出现，新网络提供数据、语音、视频等多媒体业务。评价网络协议的性能，一般用吞吐率、分组延迟、丢包率等参数来描述。
用OPNET产生标量统计量、矢量统计量以及动画等三种类型的数据。在仿真前，定义仿真的统计参数，例如丢包率、端到端平均延迟等；在仿真后，通过建立吞吐量-负载、端到端平均时延-吞吐量之间的关系进行分析。
NS2仿真器的层次结构如图1，可模拟的业务应用层分为流量发生器(trafficgenerator)和应用模拟器(simulated application)两大类，一般地，流量发生器在UDP代理上，应用模拟器在TCP代理上。用NS2仿真，仿真结束后，仿真结果保存在文件trace中，包括每个结点对每个包的发送、接收、转发、丢弃等操作，而对仿真结果的分析都基于trace文件。
通过目前的仿真工具OPNET和NS2仿真，对于语音、视频等实时业务，也只能给出网络性能的统计结果，不提供某个网络仿真场景下的语音传输效果。然而，网络提供的语音业务性能，人们更关注主观感受效果，这一概念被称为“感受质量”(Quality ofExperience，QoE)。
为了在仿真环境下分析VoIP(IP电话)业务的传输效果，有学者提出采用Emodel来改进NS2。Emodel是一个由ITU-T(国际电信联盟)建立的计算模型，该模型定义了一个质量因子R值来捕获说到听的语音延迟(mouth-to-ear delay)和分组交换过程中的丢包。根据不同的R值找到其对应的MOS(Mean Opinion Score平均评价得分)，而MOS值又可转换成对应的主观感受的语音质量。该方法扩展了NS2，增加一种VoIP业务，并定义了描述VoIP业务效果的参数，通过计算可得到MOS值。但是，用MOS值评估语音效果依然是抽象的。
发明内容
本发明的技术方案概述如下：
一种获得实时业务主观效果的网络仿真方法，包括以下步骤：
1)将需要传输的实时业务数据记录下来，存为一个文件；
2)设置网络场景，对实时业务数据运行仿真，得到仿真结果输出文件；
3)根据仿真结果输出文件中发送包与接收包之间的映射关系，将记录下来的实时业务数据文件映射成接收端业务数据文件；
4)播放接收端业务数据文件，得到实时业务的主观效果。
一种获得实时业务主观效果的仿真系统，通过在基于事件的仿真系统外增加一层业务产生模块来实现，如图2。
该模块用于记录仿真前的业务输入数据文件，以及产生经过仿真网络输出的业务数据文件。通过播放输出业务数据文件中的数据，用户可以感受网络仿真场景中实时业务的传输效果。
该业务产生模块上有数字化音频或视频接口，用于接入声卡或视频采集卡来采集实时业务数据。
生成仿真场景中的发送端业务数据文件
首先，将期望发送的数据记录成一个文件。先将期望传输的实时业务数据记录下来，存为一个文件。在仿真前，按照发送的实时业务数据格式以及业务产生速率等，设置仿真中的业务格式，以生成网络场景。以此模拟在仿真场景中的实时业务传输过程。
所述的实时业务为语音或视频，采用基于事件的网络仿真器进行仿真，得到仿真结果输出文件。
生成仿真场景中接收端业务数据文件
根据仿真结果，将发送端业务数据映射成接收端业务数据文件，以语音业务为例，如图3所示。具体方法为：根据仿真记录的发送包P(i，t，m，l，…)中携带语音数据的大小L(L等于包长l减去包头长度)，将发送业务数据分成长度为L的带有序号语音块S(i，t，m，L，…)，其中，i为序号，t为产生业务包的时刻，m为业务数据，L为数据长度；在仿真结果输出文件中，找到接收端包P′(i，t′，m′，l′，…)；根据发送包P(i，t，m，l，…)与接收包P′(i，t′，m′，l′，…)之间的映射关系，得到接收端语音块S′(i，t′，m′，L′，…)及其顺序；将收到的语音块按序号重新组合，得到接收端语音文件。所述的发送包与接收包之间的映射关系通过提取发送包序号和发送时刻，存至文件1；提取接收包序号以及接收时刻，存至文件2，对比文件1和2得到它们之间的映射关系。
通过播放接收端语音文件，感受该仿真场景中网络传输的语音效果。
与现有技术相比，本发明的方法有效地扩展了网络仿真系统的功能，将网络仿真方法更好地用于研究提供实时业务的网络。通过设置不同网络仿真场景，则可以获得对应网络场景下实时业务实际传输效果，由人们感知实时业务的主观效果。用于提供实时业务的网络协议设计、性能测试等研究工作。
附图说明
图1为NS2网络仿真器中代理与应用层的关系
图1a流量发生器在UDP代理上
图1b应用模拟器在TCP代理上
图2为加入业务产生模块的仿真系统
图3为收发双方语音包对应关系
图4为语音数据采集程序流程图
图5为trace文件内容及格式
图6为NS2中规定的包头结构
图7为生成接收端语音文件的程序流程图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
以语音业务为例，利用NS2仿真输出文件trace，提取发送语音包与接收语音包之间的映射关系，将原始语音文件，例如命名为originsound，映射成接收语音文件，例如命名为newsound。
NS2网络模拟中，分组(Packet)是对象间交互的基本单元，由一系列分组头和一个可选的数据空间组成，如图6所示。每个分组有一个common头，其中的分组标识uid_，由发送端产生而在传输过程中保持不变。Trace文件中-Ii域即是uid_，它是发送端包P(i，t，m，l，…)序号i，通过i建立与接收包P′(i，t′，m′，l′，…)的对应关系。
将原始语音文件originsound按发送包P(i，t，m，l，…)中携带语音数据大小，分成长度为L(L等于包长l减去包头长度)的语音块S(i，t，m，L，…)，根据P(i，t，m，l，…)和P′(i，t′，m′，l′，…)的映射关系，得到接收语音块S′(i，t′，m′，L′，…)及其顺序，将收到的语音块按序号重新组合，从而得到接收语音文件newsound。
实现该方法分以下几个操作步骤：
1、通过业务产生模块接入的声卡采集原始语音数据，按G.711编码，保存为文件originsound，实现该功能的算法流程如图4。
2、设置网络场景，运行仿真，得到仿真过程文件trace。例如，Ns结点发送，Nr结点接收，trace文件内容样例如图5，其每行保存了每个包每次操作记录，其中的各字段含义见下表。
| 内容 | 字段名 | 含义 |
| r | -O | Operate(r：receive，s：send，f：forward，D：drop) |
| 12.276 | -t | time |
| _0_ | -Hd | Hop source node ID |
| RTR | -NI | Network trace Level(AGT，RTR，MAC，etc.) |
| ---： | -Nw | Drop Reason |
| 111 | -Ii | Unique ID |
| cbr | -It | Packet Tpye |
| 160 | -Il | Packet Size |
| [0000] | -Ma，-Md，-Ms，-Mt | Duration，Destination Ethernet Address，SourceEthernet Address，Ethernet Type |
| [0:03:0320] | -Is-Id-Iv-If | Source Address And PortDestination Address And PortTTL ValueFlow ID |
表2 trace文件格式说明
3、由业务产生模块处理trace文件，提取发送语音包序号和发送时刻，存至文件1.tr；提取收到的语音包序号以及接收时刻，存至文件2.tr。处理程序的脚本用awk命令编写，提取-Hd字段为_Ns_，-O字段为s记录中的-t和-Ii字段，写入文件1.tr；提取-Hd字段为_Nr_，-O字段为s记录中的-t和-Ii字段，写入文件2.tr。这样，得到了发送端Ns结点发送包序号与时间记录1.tr，以及接收端Nr结点接收包序号及时间记录2.tr。
4、根据文件1.tr到文件2.tr各收发包的映射关系，将originsound中语音数据，根据网络传输的数据包大小，映射成新文件newsound。实现该功能的算法流程图如图7。通过声卡播放newsound文件中的数据，得到经过仿真网络传输的语音效果。
Claims (9)
1、一种获得实时业务主观效果的网络仿真方法，包括以下步骤：
1)将需要传输的实时业务数据记录下来，存为一个文件；
2)设置网络场景，对实时业务数据运行仿真，得到仿真结果输出文件；
3)根据仿真结果输出文件中发送包与接收包之间的映射关系，将记录下来的实时业务数据文件映射成接收端业务数据文件；
4)播放接收端业务数据文件，得到实时业务的主观效果。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)实时业务为语音或视频。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)采用声卡或视频采集卡记录实时业务数据。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)按照发送的实时业务数据格式以及业务产生速率，设置仿真中的业务格式，以生成网络场景。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)通过提取发送包序号和发送时刻，存至文件1；提取接收包序号以及接收时刻，存至文件2，对比文件1和2得到收发包之间的映射关系。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)根据发送包中携带实时业务数据的大小，分成长度为L的数据块；根据发送包与接收包之间的映射关系，在仿真结果输出文件中，找到接收端包，得到接收端的数据块及其顺序，将收到的数据块重新组合，得到接收端业务数据文件。
7、一种获得实时业务主观效果的网络仿真系统，包括基于事件的仿真器，其特征在于，增加一业务产生模块，该模块用于记录仿真前的业务输入数据文件，以及处理仿真结果输出文件，产生经过仿真网络输出的业务数据文件。
8、如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述业务产生模块上有数字化音频或视频接口设备。
9、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于事件的仿真器为NS2。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN200810119407A CN101662392A (zh) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | 一种获得实时业务主观效果的网络仿真方法及系统 |
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| CN200810119407A CN101662392A (zh) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | 一种获得实时业务主观效果的网络仿真方法及系统 |
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|---|---|
| CN101662392A true CN101662392A (zh) | 2010-03-03 |
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ID=41790198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200810119407A Pending CN101662392A (zh) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | 一种获得实时业务主观效果的网络仿真方法及系统 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN101662392A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102064957A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-05-18 | 北京航空航天大学 | 一种基于trace文件的计算模拟无线网络性能参数的方法 |
| CN110738906A (zh) * | 2019-09-17 | 2020-01-31 | 武汉丰迈信息技术有限公司 | 一种网络仿真系统 |
| US10616074B2 (en) | 2012-12-13 | 2020-04-07 | Coriant Operations, Inc. | System, apparatus, procedure, and computer program product for planning and simulating an internet protocol network |
| CN113872810A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-31 | 中国建设银行股份有限公司 | 一种业务仿真方法、装置、电子设备及存储介质 |
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2008
- 2008-08-29 CN CN200810119407A patent/CN101662392A/zh active Pending
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| CN113872810A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-31 | 中国建设银行股份有限公司 | 一种业务仿真方法、装置、电子设备及存储介质 |
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