本發(fā)明涉及無線通信、高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及的是一種大規(guī)模復(fù)雜無線通信系統(tǒng)的仿真方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會發(fā)展，新的應(yīng)用和需求不斷出現(xiàn)，如物聯(lián)網(wǎng)、公共安全、突發(fā)事件等方面的需求，隨之而來的是對無線通信技術(shù)提出更高的要求，主要體現(xiàn)在：更高的速率、更低的時延、更加可靠的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、滿足熱點區(qū)域業(yè)務(wù)要求以及移動條件下仍能提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

為了滿足這些要求，一系列技術(shù)被提出：更高的頻段、更大的帶寬、天線增強技術(shù)、大規(guī)模天線陣列以提高速率；采用中繼技術(shù)以保障小區(qū)邊緣的覆蓋和提升系統(tǒng)容量；針對移動場景，提出移動網(wǎng)絡(luò)場景，包括移動中繼(relay)、游牧節(jié)點；為了滿足物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展要求，實施mtc(machinetypecommunication，機器類型通信)技術(shù)，提出了大規(guī)模機器通信(massivemachinecommunication，mmc)的研究方向；針對公共安全需求和增強覆蓋需求，實施終端直通技術(shù)(device2device，d2d)；針對未來80％-90％的系統(tǒng)吞吐量來自室內(nèi)和熱點場景，提出密集小區(qū)布網(wǎng)方案和256qam高階調(diào)制技術(shù)；為解決密集組網(wǎng)引起的小區(qū)間干擾和頻繁切換問題，提出宏微小區(qū)雙鏈接、垂直波束賦形、虛擬小區(qū)、無線回傳、mm(massivemimo，大規(guī)模多輸入多輸出)和筆形波束賦形等；為了節(jié)約能源，提出了小區(qū)快速開關(guān)和小區(qū)發(fā)現(xiàn)技術(shù)。

上述技術(shù)的引入，導(dǎo)致無線網(wǎng)絡(luò)有如下發(fā)展趨勢：網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，且網(wǎng)絡(luò)規(guī)模根據(jù)業(yè)務(wù)變化而動態(tài)改變；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，主要體現(xiàn)在多制式多頻點共存和互操作、多種覆蓋模式共存，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，不規(guī)則網(wǎng)絡(luò)，且隨終端、機器、移動relay(中繼)、游牧節(jié)點的移動而動態(tài)變化；網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點種類越來越多，由此產(chǎn)生多種無線鏈路共存和多種業(yè)務(wù)需求共存，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的協(xié)作越來越頻繁；多種物理層處理技術(shù)將被引入；更多天線相關(guān)技術(shù)的引入，必然需要對無線信道進行精確建模，如采用射線追蹤技術(shù)和3d信道、3d場景建模技術(shù)。

傳統(tǒng)的單核/單機仿真平臺已經(jīng)無法完成對上述技術(shù)的仿真和評估，主要體現(xiàn)在無法提供足夠的內(nèi)存支持大規(guī)模場景仿真，無法保存仿真過程中產(chǎn)生的大量信道等數(shù)據(jù)；無法提供高速的計算速率以支持對大量復(fù)雜的物理層處理、大規(guī)模天線陣列建模和大量高層邏輯處理；無法提供靈活的架構(gòu)以支持多制式共存、多模覆蓋、多業(yè)務(wù)共存等的仿真；無法提供較好的可擴展結(jié)構(gòu)以支持協(xié)議的演進，隨著協(xié)議的演進，對不同類型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的添加和刪除可能導(dǎo)致將仿真平臺推倒重來。單核目前用于在64天線超大規(guī)模天線陣列技術(shù)和射線追蹤仿真中，運行速度極慢，需要幾天才能完成一個仿真；在精確信道建模的射線追蹤技術(shù)仿真中內(nèi)存達到100g，且運算速度非常慢，更不用提對后續(xù)5g技術(shù)的仿真。

仿真技術(shù)的滯后必將嚴(yán)重阻礙5g標(biāo)準(zhǔn)的研究和推進，因此，需要研究適用于大規(guī)模復(fù)雜無線通信系統(tǒng)性能指標(biāo)的新的仿真方法和平臺。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大規(guī)模復(fù)雜無線通信系統(tǒng)的仿真方法和系統(tǒng)，能夠解決大規(guī)模復(fù)雜無線通信系統(tǒng)仿真過程中面臨的內(nèi)存壓力、計算壓力，并為仿真平臺提供靈活性、擴展性好的并行架構(gòu)。

本發(fā)明提供了一種大規(guī)模復(fù)雜無線通信系統(tǒng)的仿真方法，該方法包括：

客戶端讀取仿真配置參數(shù)，確定并行工作的各個cpu的功能類型并創(chuàng)建對應(yīng)的仿真任務(wù)，通過任務(wù)管理器向并行工作的各個cpu下發(fā)仿真任務(wù)；

并行工作的cpu接收任務(wù)管理器下發(fā)的仿真任務(wù)，根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼。

可選地，所述客戶端讀取仿真配置參數(shù)并進行處理，確定并行工作的各 個cpu的功能類型并創(chuàng)建對應(yīng)的仿真任務(wù)，包括：

根據(jù)仿真配置參數(shù)配置的并行工作的cpu數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)量和參數(shù)，在本地計算或通過并行工作的cpu協(xié)同計算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的干擾關(guān)系，根據(jù)計算結(jié)果確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系；

確定并行工作的各個cpu的功能類型，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)交互關(guān)系為負(fù)責(zé)通信制式仿真的cpu分配網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和用戶設(shè)備，構(gòu)建并行工作的cpu之間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系，為需要進行點對點通信的cpu對設(shè)置通信時序；

為并行工作的每一個cpu創(chuàng)建對應(yīng)的仿真任務(wù)，所述仿真任務(wù)包括數(shù)據(jù)和仿真代碼；

其中，所述cpu的功能類型包括：時序控制、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)、通信制式仿真。

可選地，所述根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)交互關(guān)系為負(fù)責(zé)通信制式仿真的cpu分配網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和用戶設(shè)備，包括進行以下至少一種處理：

a)將異制式異頻點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分在不同的通信制式仿真cpu中；

b)將存在數(shù)據(jù)交互的同制式同頻點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分在同一種通信制式仿真cpu中，同制式同頻點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的干擾關(guān)系劃分到不同的cpu中；

c)將用戶設(shè)備劃分到其接入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點所在的通信制式仿真cpu中。

d)不同并行cpu之間數(shù)據(jù)交互最少；

e)不同并行cpu之間計算量均衡。

可選地，并行工作的cpu根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼，包括：

并行工作的cpu根據(jù)獲取到的仿真任務(wù)確定自己的功能是時序控制時，通過運行仿真代碼向其他cpu廣播cpu之間的同步消息。

可選地，并行工作的cpu根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼，包括：

并行工作的cpu根據(jù)獲取到的仿真任務(wù)確定自己的功能是數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)時，接收時序控制cpu廣播的同步消息并獲取當(dāng)前進行點對點通信的收發(fā)cpu對信息，在確定當(dāng)前是本cpu與負(fù)責(zé)通信制式仿真的cpu進行點對點通信時，將緩存的其他cpu發(fā)送給本cpu當(dāng)前通信對端的數(shù)據(jù)延時后發(fā)出，接收并緩存本cpu當(dāng)前通信對端發(fā)送給其他cpu的數(shù)據(jù)。

可選地，并行工作的cpu根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼，包括：

并行工作的cpu根據(jù)獲取到的仿真任務(wù)確定自己的功能是通信制式仿真時，接收時序控制cpu廣播的同步消息并獲取當(dāng)前進行點對點通信的收發(fā)cpu對信息，在確定當(dāng)前是本cpu與其他cpu進行點對點通信時，與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互，運行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點協(xié)議棧代碼和用戶設(shè)備協(xié)議棧代碼，計算上行和/或下行干擾。

可選地，所述并行工作的cpu計算上行和/或下行干擾，包括：

在對本cpu中駐留的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點計算上行干擾時，獲取本cpu中駐留的用戶設(shè)備與所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的位置關(guān)系和信道模型、其他cpu中駐留的對所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點存在強干擾的用戶設(shè)備與所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的位置關(guān)系和信道模型，根據(jù)獲取到的信息計算信號之間的慢衰和快衰，根據(jù)信號衰落的計算結(jié)果確定用戶設(shè)備對所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的上行干擾；

在對本cpu中駐留的目標(biāo)用戶設(shè)備計算下行干擾時，獲取本cpu中駐留的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與所述目標(biāo)用戶設(shè)備之間的位置關(guān)系和信道模型、其他cpu中駐留的對所述目標(biāo)用戶設(shè)備存在強干擾的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與所述目標(biāo)用戶設(shè)備之間的位置關(guān)系和信道模型，根據(jù)獲取到的信息計算信號之間的慢衰和快衰，根據(jù)信號衰落的計算結(jié)果確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點對所述目標(biāo)用戶設(shè)備的下行干擾。

本發(fā)明提供了一種大規(guī)模復(fù)雜無線通信系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)，包括：

客戶端，用于讀取仿真配置參數(shù)并進行處理，確定并行工作的各個cpu的功能類型并創(chuàng)建對應(yīng)的仿真任務(wù)，通過任務(wù)管理器向并行工作的各個cpu 下發(fā)仿真任務(wù)；

并行工作的cpu，用于接收任務(wù)管理器下發(fā)的仿真任務(wù)，根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼；

任務(wù)管理器，用于接收客戶端提交的仿真任務(wù)并下發(fā)給并行工作的cpu。

可選地，所述客戶端，用于讀取仿真配置參數(shù)并進行處理，確定并行工作的各個cpu的功能類型并創(chuàng)建對應(yīng)的仿真任務(wù)，包括：

根據(jù)仿真配置參數(shù)配置的并行工作的cpu數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)量和參數(shù)，在本地計算或通過并行工作的cpu協(xié)同計算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的干擾關(guān)系，根據(jù)計算結(jié)果確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系；

確定并行工作的各個cpu的功能類型，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)交互關(guān)系為負(fù)責(zé)通信制式仿真的cpu分配網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和用戶設(shè)備，構(gòu)建并行工作的cpu之間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系，為需要進行點對點通信的cpu對設(shè)置通信時序；

為并行工作的每一個cpu創(chuàng)建對應(yīng)的仿真任務(wù)，所述仿真任務(wù)包括數(shù)據(jù)和仿真代碼；

其中，所述cpu的功能類型包括：時序控制、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)、通信制式仿真。

可選地，所述客戶端，用于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)交互關(guān)系為負(fù)責(zé)通信制式仿真的cpu分配網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和用戶設(shè)備，包括進行以下至少一種處理：

a)將異制式異頻點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分在不同的通信制式仿真cpu中；

b)將存在數(shù)據(jù)交互的同制式同頻點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分在同一種通信制式仿真cpu中，同制式同頻點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的干擾關(guān)系劃分到不同的cpu中；

c)將用戶設(shè)備劃分到其接入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點所在的通信制式仿真cpu中。

d)不同并行cpu之間數(shù)據(jù)交互最少；

e)不同并行cpu之間計算量均衡。

可選地，并行工作的cpu，用于根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼，包括：

根據(jù)獲取到的仿真任務(wù)確定自己的功能是時序控制時，通過運行仿真代碼向其他cpu廣播cpu之間的同步消息。

可選地，并行工作的cpu，用于根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼，包括：

根據(jù)獲取到的仿真任務(wù)確定自己的功能是數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)時，接收時序控制cpu廣播的同步消息并獲取當(dāng)前進行點對點通信的收發(fā)cpu對信息，在確定當(dāng)前是本cpu與負(fù)責(zé)通信制式仿真的cpu進行點對點通信時，將緩存的其他cpu發(fā)送給本cpu當(dāng)前通信對端的數(shù)據(jù)延時后發(fā)出，接收并緩存本cpu當(dāng)前通信對端發(fā)送給其他cpu的數(shù)據(jù)。

可選地，并行工作的cpu，用于根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼，包括：

根據(jù)獲取到的仿真任務(wù)確定自己的功能是通信制式仿真時，接收時序控制cpu廣播的同步消息并獲取當(dāng)前進行點對點通信的收發(fā)cpu對信息，在確定當(dāng)前是本cpu與其他cpu進行點對點通信時，與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互，運行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點協(xié)議棧代碼和用戶設(shè)備協(xié)議棧代碼，計算上行和/或下行干擾。

可選地，并行工作的cpu，用于計算上行和/或下行干擾，包括：

在對本cpu中駐留的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點計算上行干擾時，獲取本cpu中駐留的用戶設(shè)備與所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的位置關(guān)系和信道模型、其他cpu中駐留的對所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點存在強干擾的用戶設(shè)備與所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的位置關(guān)系和信道模型，根據(jù)獲取到的信息計算信號之間的慢衰和快衰，根據(jù)信號衰落的計算結(jié)果確定用戶設(shè)備對所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的上行干擾；

在對本cpu中駐留的目標(biāo)用戶設(shè)備計算下行干擾時，獲取本cpu中駐留的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與所述目標(biāo)用戶設(shè)備之間的位置關(guān)系和信道模型、其他cpu 中駐留的對所述目標(biāo)用戶設(shè)備存在強干擾的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與所述目標(biāo)用戶設(shè)備之間的位置關(guān)系和信道模型，根據(jù)獲取到的信息計算信號之間的慢衰和快衰，根據(jù)信號衰落的計算結(jié)果確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點對所述目標(biāo)用戶設(shè)備的下行干擾。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種大規(guī)模復(fù)雜無線通信系統(tǒng)的仿真方法和系統(tǒng)，客戶端讀取仿真配置參數(shù)并進行處理，確定并行工作的各個cpu的功能類型并創(chuàng)建對應(yīng)的仿真任務(wù)，通過任務(wù)管理器向并行工作的各個cpu下發(fā)仿真任務(wù)，并行工作的cpu接收到任務(wù)管理器下發(fā)的仿真任務(wù)后，根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼。本發(fā)明能夠解決大規(guī)模復(fù)雜無線通信系統(tǒng)仿真過程中面臨的內(nèi)存壓力、計算壓力，并為仿真平臺提供靈活性、擴展性好的并行架構(gòu)，以支持多種需求、想法和場景的仿真。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例采用的分布式并行仿真平臺的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的分布式并行仿真平臺中客戶端、任務(wù)管理器和并行cpu的功能示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例的一種大規(guī)模復(fù)雜無線通信系統(tǒng)的仿真方法流程圖。

圖4為本發(fā)明實施例的一種大規(guī)模復(fù)雜無線通信系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)示意圖。

圖5為本發(fā)明示例1的客戶端實現(xiàn)實例一流程圖。

圖6為本發(fā)明示例2的單通信制式仿真平臺cpu構(gòu)成及相互關(guān)系(實例一)示意圖。

圖7為本發(fā)明示例3的單通信制式仿真平臺cpu構(gòu)成及相互關(guān)系(實例二)示意圖。

圖8為本發(fā)明示例4的多制式共存仿真平臺cpu構(gòu)成及相互關(guān)系(實例三)示意圖。

圖9為本發(fā)明示例5的多制式共存仿真平臺cpu構(gòu)成及相互關(guān)系(實例四)示意圖。

圖10為本發(fā)明示例6的并行cpu實現(xiàn)流程示意圖。

圖11為本發(fā)明示例7的時序控制節(jié)點實現(xiàn)流程示意圖。

圖12為本發(fā)明示例8的并行cpu數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)流程實例一示意圖。

圖13為本發(fā)明示例9的并行cpu數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)流程實例二示意圖。

圖14為本發(fā)明示例10的并行cpu數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)流程實例三示意圖。

圖15為本發(fā)明示例11的通信制式仿真cpu仿真網(wǎng)絡(luò)范圍確定示意圖。

圖16為本發(fā)明示例13的通信制式仿真cpu仿真實現(xiàn)流程圖。

圖17為本發(fā)明示例14的中轉(zhuǎn)節(jié)點cpu實現(xiàn)流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。

本發(fā)明采用分布式并行仿真平臺，該仿真平臺的架構(gòu)主要由三部分組成：客戶端、任務(wù)管理器和并行cpu?？蛻舳耸且慌_或者多臺遠程pc機，這些pc機由人控制，多臺pc機之間獨立運行。任務(wù)管理器是并行仿真機中的一個cpu，這個cpu可以與其他并行cpu共用一臺仿真機也可以獨占一臺仿真機。多臺并行仿真機，每臺仿真機有一個或多個cpu，這些cpu構(gòu)成并行cpu，這些cpu之間并行獨立運行，有自己獨立的內(nèi)存。

圖1是并行系統(tǒng)的架構(gòu)。客戶端通過網(wǎng)絡(luò)與仿真實驗室相連，仿真實驗室有多臺高性能仿真機，高性能仿真機之間通過交換機相連，將其中一臺仿真機設(shè)置為任務(wù)管理器，其余仿真機的cpu構(gòu)成并行cpu。

如圖2所示，所述分布式并行仿真平臺包含的客戶端、任務(wù)管理器、并行cpu的主要功能和信息交互如下：

客戶端，是一臺或者多臺彼此獨立的pc機，可在遠程辦公室等地，由 人操作啟動仿真，主要工作是：啟動仿真、并讀取仿真配置的參數(shù)；根據(jù)配置的并行cpu數(shù)量和仿真中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的類型和數(shù)量，為每個并行cpu分配仿真網(wǎng)絡(luò)節(jié)點；分配的依據(jù)是：不同并行cpu之間數(shù)據(jù)交互最少，以及不同并行cpu之間計算量盡可能均衡；設(shè)置每個并行cpu的類型；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分配結(jié)果和不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)據(jù)交互關(guān)系構(gòu)建不同并行cpu間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系；將讀取和初步處理的仿真數(shù)據(jù)和仿真平臺代碼提交到任務(wù)管理器；向任務(wù)管理器發(fā)出命令，接收任務(wù)管理器返回的命令響應(yīng)；對多個并行cpu返回的仿真結(jié)果進行綜合處理。

任務(wù)管理器，可設(shè)置在一臺仿真機上，主要工作：接收客戶端提交的數(shù)據(jù)和代碼，將這些數(shù)據(jù)和代碼分發(fā)到并行cpu中；檢測每個并行cpu的運行狀態(tài)；根據(jù)客戶端的命令執(zhí)行相應(yīng)的操作，如刪除或者取消并行仿真任務(wù)、回收狀態(tài)為finish(完成)的仿真任務(wù)的運行結(jié)果等。

并行cpu，接收任務(wù)管理器分發(fā)的結(jié)果，根據(jù)本cpu的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點類型和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點id，運行相應(yīng)的仿真代碼；與相關(guān)的并行cpu進行數(shù)據(jù)交互、同步等操作。

并行cpu可以包括四種功能類型：時序控制、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)、移動節(jié)點仿真和通信制式仿真。時序控制功能，用于向所有并行cpu廣播cpu之間的同步消息，驅(qū)動仿真進行；中轉(zhuǎn)功能，用于接收、緩存和轉(zhuǎn)發(fā)歸屬不同并行cpu中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的信令，包括不同并行cpu之間的用戶切換過程的信令、不同cpu內(nèi)小區(qū)之間的交互和協(xié)作信令等；移動節(jié)點仿真功能，用于對一些不斷移動的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行仿真，將它們劃分一個節(jié)點是為了避免它們的移動導(dǎo)致并行cpu之間的負(fù)荷失衡；通信制式仿真功能，用于運行不同制式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的仿真，一個cpu只運行一種制式的仿真，相同通信制式仿真cpu通過點對點直接進行數(shù)據(jù)交互，各cpu對之間依次進行通信，交互內(nèi)容包括實時信息，如空口信息、移動用戶和移動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的位置信息。

相對單核仿真平臺，分布式并行仿真平臺能進行超大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)仿真，而不會受到內(nèi)存的限制；能進行復(fù)雜的物理層計算、射線追蹤仿真、復(fù)雜信道建模等，而不影響速率；能進行多種制式共存互干擾仿真、協(xié)作和互操作仿真，而不會增加代碼的復(fù)雜度；能很好的支持通信協(xié)議的演進，當(dāng)協(xié)議變 動時，只需要對變動的部分進行修改，而不需要對平臺推倒重來，如當(dāng)需要為某種應(yīng)用設(shè)計一種通信方式時，只需要增加一個并行cpu，然后在這個并行cpu中進行仿真建模的編碼即可；能極大提升仿真的運算效率，特別是需要快速輸出結(jié)果的仿真。

如圖3所示，本發(fā)明實施例提供了一種大規(guī)模復(fù)雜無線通信系統(tǒng)的仿真方法，該方法包括：

s101，客戶端讀取仿真配置參數(shù)，確定并行工作的各個cpu的功能類型并創(chuàng)建對應(yīng)的仿真任務(wù)，通過任務(wù)管理器向并行工作的各個cpu下發(fā)仿真任務(wù)；

s102，并行工作的cpu接收任務(wù)管理器下發(fā)的仿真任務(wù)，根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼。

其中，所述客戶端讀取仿真配置參數(shù)并進行處理，確定并行工作的各個cpu的功能類型并創(chuàng)建對應(yīng)的仿真任務(wù)，包括：

根據(jù)仿真配置參數(shù)配置的并行工作的cpu數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)量和參數(shù)，在本地計算或通過并行工作的cpu協(xié)同計算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的干擾關(guān)系，根據(jù)計算結(jié)果確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系；

確定并行工作的各個cpu的功能類型，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)交互關(guān)系為負(fù)責(zé)通信制式仿真的cpu分配網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和用戶設(shè)備，構(gòu)建并行工作的cpu之間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系，為需要進行點對點通信的cpu對設(shè)置通信時序；

為并行工作的每一個cpu創(chuàng)建對應(yīng)的仿真任務(wù)，所述仿真任務(wù)包括數(shù)據(jù)和仿真代碼；

其中，所述cpu的功能類型包括：時序控制、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)、通信制式仿真。

其中，所述根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)交互關(guān)系為負(fù)責(zé)通信制式仿真的cpu分配網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和用戶設(shè)備，包括進行以下至少一種處理：

a)將異制式異頻點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分在不同的通信制式仿真cpu中；

b)將存在數(shù)據(jù)交互的同制式同頻點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分在同一種通信制式仿真cpu中，同制式同頻點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的干擾關(guān)系劃分到不同的cpu中；

c)將用戶設(shè)備劃分到其接入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點所在的通信制式仿真cpu中。

d)不同并行cpu之間數(shù)據(jù)交互最少；

e)不同并行cpu之間計算量均衡。

其中，并行工作的cpu根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼，包括：

并行工作的cpu根據(jù)獲取到的仿真任務(wù)確定自己的功能是時序控制時，通過運行仿真代碼向其他cpu廣播cpu之間的同步消息。

其中，并行工作的cpu根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼，包括：

并行工作的cpu根據(jù)獲取到的仿真任務(wù)確定自己的功能是數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)時，接收時序控制cpu廣播的同步消息并獲取當(dāng)前進行點對點通信的收發(fā)cpu對信息，在確定當(dāng)前是本cpu與負(fù)責(zé)通信制式仿真的cpu進行點對點通信時，將緩存的其他cpu發(fā)送給本cpu當(dāng)前通信對端的數(shù)據(jù)延時后發(fā)出，接收并緩存本cpu當(dāng)前通信對端發(fā)送給其他cpu的數(shù)據(jù)。

其中，并行工作的cpu根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼，包括：

并行工作的cpu根據(jù)獲取到的仿真任務(wù)確定自己的功能是通信制式仿真時，接收時序控制cpu廣播的同步消息并獲取當(dāng)前進行點對點通信的收發(fā)cpu對信息，在確定當(dāng)前是本cpu與其他cpu進行點對點通信時，與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互，運行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點協(xié)議棧代碼和用戶設(shè)備協(xié)議棧代碼，計算上行和/或下行干擾。

其中，所述并行工作的cpu計算上行和/或下行干擾，包括：

在對本cpu中駐留的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點計算上行干擾時，獲取本cpu中駐留的用戶設(shè)備與所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的位置關(guān)系和信道模型、其他cpu 中駐留的對所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點存在強干擾的用戶設(shè)備與所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的位置關(guān)系和信道模型，根據(jù)獲取到的信息計算信號之間的慢衰和快衰，根據(jù)信號衰落的計算結(jié)果確定用戶設(shè)備對所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的上行干擾；

在對本cpu中駐留的目標(biāo)用戶設(shè)備計算下行干擾時，獲取本cpu中駐留的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與所述目標(biāo)用戶設(shè)備之間的位置關(guān)系和信道模型、其他cpu中駐留的對所述目標(biāo)用戶設(shè)備存在強干擾的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與所述目標(biāo)用戶設(shè)備之間的位置關(guān)系和信道模型，根據(jù)獲取到的信息計算信號之間的慢衰和快衰，根據(jù)信號衰落的計算結(jié)果確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點對所述目標(biāo)用戶設(shè)備的下行干擾。

如圖4所示，本發(fā)明實施例提供了一種大規(guī)模復(fù)雜無線通信系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)，包括：

客戶端，用于讀取仿真配置參數(shù)，確定并行工作的各個cpu的功能類型并創(chuàng)建對應(yīng)的仿真任務(wù)，通過任務(wù)管理器向并行工作的各個cpu下發(fā)仿真任務(wù)；

并行工作的cpu，用于接收任務(wù)管理器下發(fā)的仿真任務(wù)，根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼；

任務(wù)管理器，用于接收客戶端提交的仿真任務(wù)并下發(fā)給并行工作的cpu。

其中，所述客戶端，用于讀取仿真配置參數(shù)并進行處理，確定并行工作的各個cpu的功能類型并創(chuàng)建對應(yīng)的仿真任務(wù)，包括：

根據(jù)仿真配置參數(shù)配置的并行工作的cpu數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)量和參數(shù)，在本地計算或通過并行工作的cpu協(xié)同計算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的干擾關(guān)系，根據(jù)計算結(jié)果確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系；

確定并行工作的各個cpu的功能類型，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)交互關(guān)系為負(fù)責(zé)通信制式仿真的cpu分配網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和用戶設(shè)備，構(gòu)建并行工作的cpu之間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系，為需要進行點對點通信的cpu對設(shè)置 通信時序；

為并行工作的每一個cpu創(chuàng)建對應(yīng)的仿真任務(wù)，所述仿真任務(wù)包括數(shù)據(jù)和仿真代碼；

其中，所述cpu的功能類型包括：時序控制、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)、通信制式仿真。

其中，所述客戶端，用于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)交互關(guān)系為負(fù)責(zé)通信制式仿真的cpu分配網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和用戶設(shè)備，包括進行以下至少一種處理：

a)將異制式異頻點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分在不同的通信制式仿真cpu中；

b)將存在數(shù)據(jù)交互的同制式同頻點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分在同一種通信制式仿真cpu中，同制式同頻點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的干擾關(guān)系劃分到不同的cpu中；

c)將用戶設(shè)備劃分到其接入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點所在的通信制式仿真cpu中。

d)不同并行cpu之間數(shù)據(jù)交互最少；

e)不同并行cpu之間計算量均衡。

其中，并行工作的cpu，用于根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼，包括：

根據(jù)獲取到的仿真任務(wù)確定自己的功能是時序控制時，通過運行仿真代碼向其他cpu廣播cpu之間的同步消息。

其中，并行工作的cpu，用于根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼，包括：

根據(jù)獲取到的仿真任務(wù)確定自己的功能是數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)時，接收時序控制cpu廣播的同步消息并獲取當(dāng)前進行點對點通信的收發(fā)cpu對信息，在確定當(dāng)前是本cpu與負(fù)責(zé)通信制式仿真的cpu進行點對點通信時，將緩存的其他cpu發(fā)送給本cpu當(dāng)前通信對端的數(shù)據(jù)延時后發(fā)出，接收并緩存本cpu當(dāng)前通信對端發(fā)送給其他cpu的數(shù)據(jù)。

其中，并行工作的cpu，用于根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu 進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼，包括：

根據(jù)獲取到的仿真任務(wù)確定自己的功能是通信制式仿真時，接收時序控制cpu廣播的同步消息并獲取當(dāng)前進行點對點通信的收發(fā)cpu對信息，在確定當(dāng)前是本cpu與其他cpu進行點對點通信時，與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互，運行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點協(xié)議棧代碼和用戶設(shè)備協(xié)議棧代碼，計算上行和/或下行干擾。

其中，并行工作的cpu，用于計算上行和/或下行干擾，包括：

在對本cpu中駐留的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點計算上行干擾時，獲取本cpu中駐留的用戶設(shè)備與所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的位置關(guān)系和信道模型、其他cpu中駐留的對所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點存在強干擾的用戶設(shè)備與所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的位置關(guān)系和信道模型，根據(jù)獲取到的信息計算信號之間的慢衰和快衰，根據(jù)信號衰落的計算結(jié)果確定用戶設(shè)備對所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的上行干擾；

在對本cpu中駐留的目標(biāo)用戶設(shè)備計算下行干擾時，獲取本cpu中駐留的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與所述目標(biāo)用戶設(shè)備之間的位置關(guān)系和信道模型、其他cpu中駐留的對所述目標(biāo)用戶設(shè)備存在強干擾的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與所述目標(biāo)用戶設(shè)備之間的位置關(guān)系和信道模型，根據(jù)獲取到的信息計算信號之間的慢衰和快衰，根據(jù)信號衰落的計算結(jié)果確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點對所述目標(biāo)用戶設(shè)備的下行干擾。

示例1

客戶端實現(xiàn)實例

該實例主要描述多個仿真用例(case)仿真時客戶端的處理過程，依次讀取每個case的仿真數(shù)據(jù)，為每個case單獨創(chuàng)建并行job，并提交。其流程圖如圖5所示。

s200：從參數(shù)表中讀取仿真配置數(shù)據(jù)；

其中，所述仿真配置數(shù)據(jù)包括仿真時長、并行cpu數(shù)量、路損模型、快衰模型、慢衰模型、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模等。

s201：選擇是在客戶端還是遠程并行計算機上計算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在網(wǎng)格點上的功率。如果選擇在客戶端上計算，則執(zhí)行步驟s205，如果選擇是在遠程并行計算機上計算，則執(zhí)行步驟s202；

評估并行計算和客戶端的內(nèi)存壓力和計算效率。并行計算時將所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分為幾部分，能有效緩解內(nèi)存壓力并可能提升計算效率，單個并行cpu只計算其中一部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在所有網(wǎng)格點上的功率，客戶端計算所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在所有網(wǎng)格點上的功率。

內(nèi)存評估通過客戶端內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模進行判斷。效率評估的方法：并行任務(wù)的提交和結(jié)果回收的時間ttrans，并行計算時間tex，客戶端的計算時間為tpro_client，上述時間都可通過前期測試獲得。在客戶端內(nèi)存足夠的情況下，如果ttrans+tex≥tpro_client說明客戶端計算效率高，執(zhí)行s205，一般出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小的情況；如果ttrans+tex＜tpro_client，則說明并行計算效率高，執(zhí)行s202。在客戶端內(nèi)存不夠的情況下，可以不進行計算效率的評估，直接執(zhí)行s202。

其中，通過網(wǎng)格來離散化整個仿真區(qū)域，網(wǎng)格可以是正方形、長方形或六邊形，網(wǎng)格點可以配置為所屬網(wǎng)格的中心點，用網(wǎng)格點代表網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的所有點，網(wǎng)格的大小和形狀可以配置；

其中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包括：基站、中繼點(relay)、游牧節(jié)點等；

其中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在一個網(wǎng)格點上的功率是指：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點發(fā)射功率經(jīng)過快衰、慢衰之后到網(wǎng)格點的功率；通過計算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在網(wǎng)格點上的功率確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的干擾，便于下一步進行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的劃分；

s202：在任務(wù)管理器中創(chuàng)建并行job，設(shè)置并行cpu數(shù)、job名、用戶名、提交計算需要的代碼和數(shù)據(jù)的路徑等，此并行job用于計算所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在所有網(wǎng)格點上的功率。

s203：提交并行job。

s204：等待計算完成，并回收計算結(jié)果，跳轉(zhuǎn)到s206。

s205：客戶端計算所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在所有網(wǎng)格點上的功率。

s206：設(shè)置每個并行cpu功能，根據(jù)計算結(jié)果確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的干擾關(guān)系，根據(jù)干擾關(guān)系對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、ue進行劃分，將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和ue劃分到并 行cpu中。

劃分原則是異制式異頻點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分在不同的cpu中，同制式同頻點網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分時將存在數(shù)據(jù)交互的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點盡可能劃分到同一個cpu中；將ue劃分到其接入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點所在的cpu中；其中，在整網(wǎng)范圍內(nèi)，計算所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點到所有ue的參考信號功率，為每個ue找到參考信號功率最強的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，將ue劃分到所述最強參考信號的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點所在的cpu中。

構(gòu)建cpu之間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系和進行點對點通信的cpu對的通信順序；

s207：創(chuàng)建并行job，用于進行正式仿真。

s208：提交并行job。

s209：判斷所有的仿真用例是否處理完成，處理完則執(zhí)行s211，否則執(zhí)行s210。

s210：切換到下一個仿真用例，執(zhí)行s200。

s211：啟動定時器；

其中，所述定時器用于周期性的查詢job狀態(tài)和顯示仿真進程，當(dāng)job處于完成(finish)狀態(tài)時回收和處理仿真結(jié)果，并刪除完成狀態(tài)的job。

示例2

仿真平臺cpu構(gòu)成及相互關(guān)系實例一

圖6對應(yīng)于一種lte單通信制式仿真場景下的仿真平臺。

所述仿真平臺包括：客戶端、任務(wù)管理器和并行cpu，他們之間進行仿真代碼、仿真數(shù)據(jù)、命令和仿真結(jié)果數(shù)據(jù)的交互，客戶端通過任務(wù)管理器對并行cpu進行控制和操作。他們之間可以雙向通信。

并行cpu可以包括以下類型的cpu：時序控制節(jié)點cpu、通信制式仿真節(jié)點cpu；

其中，時序控制節(jié)點cpu向所有cpu節(jié)點廣播cpu之間的同步消息、 當(dāng)前時刻和仿真結(jié)束標(biāo)志。

lte通信制式仿真節(jié)點cpu之間可進行直接的點對點通信，交互的數(shù)據(jù)是空口信息、移動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和移動ue的位置信息、網(wǎng)元之間的控制信令等；其中，空口信息用于計算不在同一個cpu中小區(qū)的鄰區(qū)干擾，需要實時交互；位置信息用于計算實時的信道信息；控制信令存在時延，需要在發(fā)送端cpu中緩存一定時間再發(fā)送，執(zhí)行一些協(xié)作、切換等操作。

并行cpu還可以包括移動節(jié)點仿真cpu，比如圖6中的lte移動節(jié)點cpu。單獨劃分移動節(jié)點仿真cpu是為了避免站點的移動導(dǎo)致cpu之間計算量負(fù)荷失衡，如果沒有移動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，此cpu可刪除。

示例3

仿真平臺cpu構(gòu)成及相互關(guān)系實例二

圖7對應(yīng)于另一種lte單通信制式仿真場景下的仿真平臺。

與示例2的lte單通信制式仿真平臺類似，示例3的lte單通信制式仿真平臺也包括：客戶端、任務(wù)管理器和并行cpu；示例3與示例2的差異是并行cpu類型中增加中轉(zhuǎn)節(jié)點類型；

中轉(zhuǎn)節(jié)點cpu用于緩存和轉(zhuǎn)發(fā)不同cpu節(jié)點中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的信令，包括切換用戶信息、切換命令、協(xié)作命令等，緩存用于模擬信令交互時延。

示例4

仿真平臺cpu構(gòu)成及相互關(guān)系實例三

圖8是一種多通信制式仿真平臺cpu構(gòu)成及相互關(guān)系。

與示例2的lte單通信制式仿真平臺類似，示例4的多通信制式仿真平臺也包括：客戶端、任務(wù)管理器和并行cpu；

其中，并行cpu可以包括以下類型的cpu：時序控制節(jié)點cpu、通信制式仿真節(jié)點cpu；

示例4與示例2的差異是：通信制式仿真節(jié)點cpu包括多種制式；每 個并行cpu只運行一種通信制式仿真代碼，通信制式仿真節(jié)點cpu之間進行直接的點對點數(shù)據(jù)通信，相同制式之間交互的是空口信息、移動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和ue的位置信息和信令，在不考慮系統(tǒng)間互干擾的情況下，不同制式之間只進行信令交互；空口信息需要實時交互，信令需要在發(fā)送端緩存一定時間再發(fā)送。

示例5

仿真平臺cpu構(gòu)成及相互關(guān)系實例四

圖9是另一種多通信制式仿真平臺cpu構(gòu)成及相互關(guān)系。

與示例4的多通信制式仿真平臺類似，示例5的多通信制式仿真平臺也包括：客戶端、任務(wù)管理器和并行cpu；

示例5與示例4的差異是并行cpu中增加中轉(zhuǎn)節(jié)點類型；

中轉(zhuǎn)節(jié)點cpu接收不同制式節(jié)點的信令交互，并對信令進行緩存和轉(zhuǎn)發(fā)。

通信制式仿真節(jié)點cpu運行仿真代碼，相同制式節(jié)點進行直接數(shù)據(jù)交互，主要交互空口信息，用于不同cpu中鄰區(qū)的干擾計算，在不考慮系統(tǒng)間互干擾的情況下，不同制式的數(shù)據(jù)交互只有信令，且一般不進行直接交互，需要通過中轉(zhuǎn)節(jié)點交互。

示例6

并行cpu運行流程實例一

并行cpu實現(xiàn)流程如圖10所示，包括以下步驟：

s400：讀取仿真數(shù)據(jù)，當(dāng)任務(wù)管理器分發(fā)完數(shù)據(jù)之后，所有的并行cpu均加載任務(wù)管理器分發(fā)的仿真配置參數(shù)。

s401：讀取本cpu的數(shù)據(jù)，任務(wù)管理器分發(fā)到所有并行cpu是相同的代碼和數(shù)據(jù)，每一個cpu可以根據(jù)自己的index，讀取與自己相關(guān)的數(shù)據(jù)，如公共仿真數(shù)據(jù)、本cpu駐留網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和ue的參數(shù)配置、本cpu干擾網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點和ue的參數(shù)配置等。

s402：設(shè)置本cpu的功能，根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)可知本cpu配置的功能，設(shè)置好功能之后執(zhí)行自己的功能。

s403：發(fā)送或者接收廣播消息；

在時序控制節(jié)點cpu中，進行計時并決策何時發(fā)送廣播消息；其他節(jié)點cpu則等待接收時序控制節(jié)點cpu發(fā)送的廣播消息。

s404：等待其他并行cpu接收到廣播消息，實現(xiàn)并行cpu的通信同步。

s405：判斷是否仿真結(jié)束，從廣播消息中讀取仿真結(jié)束標(biāo)志，如果讀取到仿真結(jié)束標(biāo)志，則結(jié)束流程；如果沒有讀取到仿真結(jié)束標(biāo)志，時序控制節(jié)點cpu執(zhí)行步驟s407，中轉(zhuǎn)節(jié)點cpu、通信制式仿真節(jié)點cpu執(zhí)行步驟s406；

s406：不同cpu(通信制式仿真節(jié)點cpu、中轉(zhuǎn)節(jié)點cpu)之間按照通信時序進行數(shù)據(jù)交互，交互當(dāng)前時刻的空口信息、移動站點和移動用戶的位置信息、信令；

s407：等待其他并行cpu數(shù)據(jù)交互完成，實現(xiàn)并行cpu通信同步，時序控制節(jié)點cpu、中轉(zhuǎn)節(jié)點cpu執(zhí)行完步驟s407后跳轉(zhuǎn)到s411，通信制式仿真節(jié)點cpu執(zhí)行完步驟s407后執(zhí)行步驟s408；

s408：通信制式仿真節(jié)點cpu判斷時序控制節(jié)點cpu廣播的cpu之間的同步消息是否為本制式的同步幀，是則執(zhí)行s409，否則執(zhí)行s411。

s409：執(zhí)行本通信制式仿真代碼。

s410：產(chǎn)生交互數(shù)據(jù)。

s411：等待其他cpu完成，并行cpu代碼執(zhí)行同步后，跳轉(zhuǎn)到s403；

其中，在通信制式仿真節(jié)點cpu執(zhí)行s408-s410過程中，時序控制節(jié)點cpu和中轉(zhuǎn)節(jié)點cpu可以處于等待狀態(tài)，保證并行cpu的代碼執(zhí)行同步，然后跳轉(zhuǎn)到s403。

示例7

時序控制節(jié)點cpu驅(qū)動仿真平臺實例一

時序控制節(jié)點產(chǎn)生并廣播當(dāng)前時刻、不同制式幀到達消息和仿真結(jié)束標(biāo)志三種消息，是整個系統(tǒng)的心臟，驅(qū)動仿真的運行，它以最小仿真時間粒度為單位進行時間累加，每累加一次，與所有制式的最小仿真時間單位進行模運算，廣播模為0的制式對應(yīng)的幀到達消息。圖11以lte、umts、gsm三種制式共存仿真為例說明時序控制節(jié)點實現(xiàn)，三種制式最小仿真時間單位分別是：1ms、0.667ms和0.577ms。

s500：設(shè)置仿真時長；

設(shè)置仿真時長，便于判斷仿真是否結(jié)束。

s501：設(shè)置共存仿真中各種制式的最小仿真時間單位；

其中，設(shè)置各種制式的最小仿真時間單位，便于后續(xù)判斷廣播幀到達消息的時刻。

s502：計數(shù)器icounter累加，累加的最小時間是最小時間粒度；

其中，三種制式的最小仿真時間單位分別是1ms、0.667ms、0.577ms，則累加的最小時間粒度是1us。

s503：判斷仿真是否結(jié)束，是則執(zhí)行s504，否則執(zhí)行s505。

s504：廣播消息，消息中仿真結(jié)束標(biāo)志位置1；

s505：將icounter與每一種制式的最小仿真時間粒度進行模運算；

s506，判斷對每一種制式的求模結(jié)果中是否至少有一種制式的求模結(jié)果為0，是則執(zhí)行s507，否則返回s502；

s507：廣播模為0的制式的幀到達消息、當(dāng)前時刻icounter和仿真結(jié)束標(biāo)志(置0)，跳轉(zhuǎn)到s502。

示例8

通信制式仿真節(jié)點cpu通信實現(xiàn)實例一

并行cpu之間采用兩種通信方式進行數(shù)據(jù)交互：廣播和點對點。幀到 達消息通過廣播方式發(fā)送給所有并行cpu。中轉(zhuǎn)節(jié)點cpu和通信制式仿真節(jié)點cpu之間通過依次點對點通信，一次只有一對cpu通信，在某個cpu對通信過程中，其他cpu等待，cpu對通信的次序在客戶端生成，不同并行cpu中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的信令交互通過中轉(zhuǎn)節(jié)點cpu實現(xiàn)。

仿真平臺中，先進行廣播通信，再進行點對點的數(shù)據(jù)交互通信。通信制式仿真節(jié)點cpu的點對點數(shù)據(jù)交互流程圖如圖12所示。

s601：讀取當(dāng)前進行點對點通信的收發(fā)cpu對的信息。

s602：判斷本節(jié)點cpu的index是否在收發(fā)cpu對中，是則執(zhí)行s603；否則執(zhí)行s608。

s603：判斷通信制式仿真節(jié)點cpu是否與中轉(zhuǎn)節(jié)點cpu通信，是則執(zhí)行s605，否則執(zhí)行s604。

s604：讀取需要實時發(fā)出的數(shù)據(jù)；

其中，需要實時發(fā)出的數(shù)據(jù)，包括本cpu中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的空口信息，本cpu中ue和移動站點的位置信息等，目的是用于其他cpu中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點計算當(dāng)前時刻干擾，跳轉(zhuǎn)到s606。

s605：讀取信令數(shù)據(jù)。

s606：執(zhí)行數(shù)據(jù)收發(fā)命令labsendreceive。

s607：保存接收的數(shù)據(jù)。

s608：執(zhí)行等待命令，實現(xiàn)并行cpu的通信同步。

s609：判斷所有并行cpu數(shù)據(jù)交互是否完成，是則直接結(jié)束；否則執(zhí)行s610。

s610：讀取下一對進行點對點通信的收發(fā)cpu對信息，跳轉(zhuǎn)到s602。

示例9

通信制式仿真節(jié)點cpu通信實現(xiàn)實例二

與示例8中的實例一的差異是沒有中轉(zhuǎn)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)信令。

仿真平臺中，先進行廣播通信，再進行點對點的數(shù)據(jù)交互通信。點對點 數(shù)據(jù)交互流程圖如圖13所示。

s701：讀取當(dāng)前進行點對點通信的收發(fā)cpu對的信息。

s702：判斷本節(jié)點cpu的index是否在收發(fā)cpu對中，是則執(zhí)行s703；否則執(zhí)行s709。

s703：讀取實時交互數(shù)據(jù)；

其中，所述實時交互數(shù)據(jù)包括與對端cpu需要交互的數(shù)據(jù)，包括空口信息，移動ue和移動站點的位置信息等，目的是用于當(dāng)前仿真時刻計算干擾、產(chǎn)生干擾ue和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的快衰信息。

s704：判斷是否有信令發(fā)送，是則執(zhí)行s705；否則跳轉(zhuǎn)到s707。

s705：判斷信令時延是否到，是則執(zhí)行s706，否則執(zhí)行s707。

s706：讀取信令數(shù)據(jù)。

s707：執(zhí)行數(shù)據(jù)收發(fā)命令labsendreceive。

s708：保存接收的數(shù)據(jù)。

s709：執(zhí)行等待命令，實現(xiàn)并行cpu的同步。

s710：判斷所有并行cpu數(shù)據(jù)交互是否完成，是則直接結(jié)束；否則執(zhí)行s711。

s711：讀取下一對收發(fā)cpu對信息，跳轉(zhuǎn)到s702。

示例10

通信制式仿真節(jié)點cpu通信實現(xiàn)實例三

實例三不采用點對點依次通信，而是采用所有并行cpu同時通信方式，也沒有中轉(zhuǎn)節(jié)點cpu，信令和數(shù)據(jù)一起發(fā)送。流程圖如圖14所示。

s800：是否有實時數(shù)據(jù)交互，是則執(zhí)行s801；否則執(zhí)行s802。

s801：讀取需要發(fā)出的實時交互數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備發(fā)送；

其中，所述需要發(fā)出的實時交互數(shù)據(jù)包括空口信息，ue和移動站點的位置信息等，目的是用于當(dāng)前仿真時刻計算干擾、產(chǎn)生干擾ue和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點 的快衰信息。

s802：判斷是否有交互信令發(fā)送，有信令發(fā)送則執(zhí)行s803；否則執(zhí)行s805。

s803：判斷信令時延是否到，是則執(zhí)行s804；否則執(zhí)行s805。

s804：讀取信令數(shù)據(jù)。

s805：執(zhí)行g(shù)cat數(shù)據(jù)交互命令。

s806：讀取發(fā)送給本cpu的數(shù)據(jù)，并保存。

s807：執(zhí)行等待命令，等待其他并行cpu完成數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)同步，結(jié)束。

示例11

通信制式仿真節(jié)點cpu仿真實現(xiàn)實例一

本部分主要介紹通信制式仿真節(jié)點cpu確定仿真范圍的方法和具體仿真實現(xiàn)。

由客戶端實現(xiàn)可知，通信制式仿真節(jié)點的仿真范圍包括：本cpu中駐留的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的接入ue、其他cpu中對本cpu駐留網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和ue存在強干擾的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和ue、異制式cpu中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。

單個制式cpu仿真的網(wǎng)絡(luò)范圍應(yīng)該包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的接入ue，由于上下行干擾的差異，在分別進行上下行仿真時仿真范圍有所差異：

上行：仿真范圍包括：本cpu中駐留的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和ue、對本cpu駐留網(wǎng)絡(luò)節(jié)點存在強干擾的其他cpu駐留的ue、異制式cpu中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點；

下行：仿真范圍包括：本cpu中駐留的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和ue、對本cpu駐留ue存在強干擾的其他cpu駐留的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、異制式cpu中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點；

上下行同時仿真，則是上、下行仿真范圍的并集。

如圖15所示，本cpu中駐留的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和ue仿真范圍確定方法是： 找到這些節(jié)點中在上、下、左、右四個方向上最遠的節(jié)點，以這四個點作為矩形邊上的點確定一個矩形區(qū)域，在這個矩形區(qū)域的基礎(chǔ)上再擴大一定范圍(為了防止ue移動越界)，由此決定的擴大后的矩形區(qū)域為仿真范圍。在立體場景仿真中，如果駐留網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不連續(xù)，則用相同的方法另外再確定一個矩形區(qū)域，比如圖15中cpu_n仿真網(wǎng)絡(luò)范圍2。

對本cpu駐留節(jié)點存在干擾的節(jié)點(包括ue和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點)，如果其地理位置不在上述過程確定的仿真范圍內(nèi)，則單獨將其三維地理位置信息加入到本cpu的仿真范圍中，這樣能極大減少仿真網(wǎng)格點數(shù)，還能實現(xiàn)立體場景仿真。

以ue運動和切換仿真說明通信制式仿真節(jié)點運行仿真，流程如圖16所示。

s900：接收廣播消息。

s901：判斷仿真是否完成，是則直接結(jié)束，否則執(zhí)行s902。

s902：判斷是否是本制式幀到達消息，是則執(zhí)行s903，否則執(zhí)行s912。

s903：數(shù)據(jù)更新；

根據(jù)接收到的信息對本cpu中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和ue數(shù)據(jù)進行更新。

s904：判斷是否為第一子幀，如果是第一子幀，執(zhí)行s905，否則執(zhí)行s906。

s905：小區(qū)重選，然后跳轉(zhuǎn)到s910；

在客戶端進行ue劃分時，rsrp(referencesignalreceivingpower,參考信號接收功率)功率計算和在單個并行cpu中rsrp計算的網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？赡懿灰粯?，計算的慢衰和快衰可能有差異，導(dǎo)致最終在單個并行cpu中ue選擇的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與在客戶端選擇的不一樣，此處進行重新選擇，備選的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是并行cpu中的駐留網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、干擾網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和其他制式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。將最終選擇到其他cpu中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的ue_id和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點id和目標(biāo)cpuid保存，以便在s910中更新本cpu的ue數(shù)據(jù)。

s906：產(chǎn)生信道數(shù)據(jù)，用于協(xié)議棧仿真；

上下行產(chǎn)生的信道數(shù)據(jù)存在差異；

對于下行，由于干擾來自網(wǎng)絡(luò)節(jié)點發(fā)出的信號，因此只需要考慮網(wǎng)絡(luò)節(jié)點對ue的信號和干擾，快衰和慢衰主要是針對本cpu所有駐留網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、干擾網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，與本cpu駐留ue之間的信號衰落。

對于上行，由于干擾來自ue發(fā)送的上行信號，因此只需要考慮ue對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的信號和干擾，快衰和慢衰主要是針對本cpu所有駐留ue、干擾ue，與本cpu中駐留網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的信號衰落。

上下行同時仿真時，需要計算的快衰和慢衰則是上述單向仿真時網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和ue的組合。

并行cpu之間可以不進行快衰、慢衰數(shù)據(jù)的交互，目的是減少交互的數(shù)據(jù)量，降低通信時延，快衰的隨機數(shù)以ue和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的位置作為隨機種子，從而保證ue和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在不同cpu中的快衰和慢衰一致。保證仿真的完整性。

s907：運行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點側(cè)協(xié)議棧代碼；

在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點物理層計算單個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上行干擾時，對于單個資源，找到分配相同資源的駐留ue和干擾ue，將對該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點干擾最強的n1個ue作為干擾，干擾稍弱的n2個ue作為噪聲，其他ue干擾可以不考慮。

s908：運行ue側(cè)協(xié)議棧代碼；

在ue物理層計算單個ue下行干擾時，將n1個干擾最強駐留網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和干擾網(wǎng)絡(luò)節(jié)點作為干擾計算，干擾稍弱的n2個駐留網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和干擾網(wǎng)絡(luò)節(jié)點作為噪聲計算，其余干擾可以不考慮。

s909：動態(tài)仿真流程；

改變本cpu中駐留運動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、駐留ue的位置；

主要計算本cpu中駐留網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、干擾網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、其他制式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點到駐留ue的rsrp(referencesignalreceivingpower，參考信號接收功率)，進行切換判決等操作，產(chǎn)生切換請求命令等。

s910：數(shù)據(jù)更新；

主要處理s905、s909產(chǎn)生的命令導(dǎo)致本cpu中ue切換到其他cpu變化的數(shù)據(jù)更新，如s905、s09中有重選、切換接納命令，且相應(yīng)的ue重 選、切換到其他cpu中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，則刪除此ue在本cpu中的信息。

s911：交互數(shù)據(jù)打包。

s912：等待其他cpu完成，實現(xiàn)同步。跳轉(zhuǎn)到s900。

示例12

中轉(zhuǎn)節(jié)點cpu數(shù)據(jù)交互實例一

不同制式cpu之間通過中轉(zhuǎn)節(jié)點作為中介進行信令交互，中轉(zhuǎn)節(jié)點對信令的緩存模擬信令交互時延，同時簡化了通信制式仿真節(jié)點cpu代碼設(shè)計，實現(xiàn)切換、協(xié)作和互操作等仿真。不同制式cpu之間數(shù)據(jù)交互的內(nèi)容包括：源cpuid、目標(biāo)cpuid、緩存時延、消息實體。中轉(zhuǎn)節(jié)點cpu數(shù)據(jù)交互流程如圖17所示。

s1000：接收同步幀消息，假設(shè)目前接收的同步幀消息是制式a。

s1001：讀取當(dāng)前進行點對點通信的收發(fā)cpu對信息。

s1002：判斷當(dāng)前進行點對點通信的收發(fā)cpu對是否為自己與制式a的一個cpu(比如，cpu_i)，是則執(zhí)行s1003，否則執(zhí)行s1008。

s1003：判斷緩存中是否有其他制式cpu發(fā)給cpu_i的信令，是則執(zhí)行s1004，否則執(zhí)行s1008。

s1004：判斷其他制式cpu發(fā)送給cpu_i的信令時延是否到了，是則執(zhí)行s1005，否則執(zhí)行s1008。

s1005：讀取其他制式cpu發(fā)送給cpu_i的信令。

s1006：與cpu_i之間執(zhí)行數(shù)據(jù)交互命令labsendreceive。

s1007：保存cpu_i發(fā)送給其他制式cpu的信令。

s1008：等待其他cpu完成通信，實現(xiàn)并行cpu的通信同步。

s1009：判斷所有的通信是否完成，是則直接結(jié)束，否則執(zhí)行s1010。

s1010：讀取下一對進行點對點通信的收發(fā)cpu對信息，跳轉(zhuǎn)到s1002。

上述實施例提供的一種大規(guī)模復(fù)雜無線通信系統(tǒng)的仿真方法和系統(tǒng)，客戶端讀取仿真配置參數(shù)并進行處理，確定并行工作的各個cpu的功能類型并創(chuàng)建對應(yīng)的仿真任務(wù)，通過任務(wù)管理器向并行工作的各個cpu下發(fā)仿真任務(wù)，并行工作的cpu接收到任務(wù)管理器下發(fā)的仿真任務(wù)后，根據(jù)客戶端配置的功能類型與其他cpu進行數(shù)據(jù)交互和同步操作，運行仿真代碼。本發(fā)明實施例能夠解決大規(guī)模復(fù)雜無線通信系統(tǒng)仿真過程中面臨的內(nèi)存壓力、計算壓力，并為仿真平臺提供靈活和可擴展性很好的并行架構(gòu)，以支持多種需求、想法和場景的仿真。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述方法中的全部或部分步驟可通過程序來指令相關(guān)硬件完成，所述程序可以存儲于計算機可讀存儲介質(zhì)中，如只讀存儲器、磁盤或光盤等。可選地，上述實施例的全部或部分步驟也可以使用一個或多個集成電路來實現(xiàn)，相應(yīng)地，上述實施例中的各模塊/單元可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實現(xiàn)。本發(fā)明不限制于任何特定形式的硬件和軟件的結(jié)合。

需要說明的是，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。