Архитектура ПО

Многоцелевая платформа имитационного моделирования и прототипирования системного уровня представляет из себя Модульную Программную Платформу.

Функциональные возможности платформы

При помощи средств Платформы организуется непрерывный процесс доводки прототипа (оборудование, протоколы, алгоритмы) до целевых технологических показателей и выполняются такие важнейшие производственные процессы как:

• Проработка целевых показателей изделия для перспективных рыночных сегментов;
• Моделирование и проверка технических характеристик изделия при разработке новых продуктовых линеек;
• Оценка корректности функционирования разрабатываемых алгоритмов, протоколов и технологий;
• Отработка механизмов взаимодействия сетей различных стандартов (например сотовых и Wi-Fi );
• Оценка эффективности работы сценариев использования общего спектрального ресурса.

Функциональные модули платформы:

• Модуль создания и конфигурации узлов;
• Модуль планирования событий и системы очередей;
• Модуль параметризации интерфейсов;
• Модуль абстракции физического уровня;
• Модуль параметризации генератора трафика;
• Модуль конфигурации моделей мобильности;
• Модуль конфигурации диаграммы направленности антенн;
• Модуль сбора статистики;
• Модуль визуализации данных из статистики;
• Модуль интеграции с БД.

Подробнее о модулях платформы.

Модуль создания и конфигурации узлов
Назначение

• Позволяет создавать узлы и настраивать маршрутизацию пакетов.

Функциональные элементы

• Добавление обработчика определенного типа пакета
• Назначение маршрута по умолчанию
• Маршрутизация пакета
• Сбор статистики

Модуль планирования событий и системы очередей
Назначение

• Планирование событий в системе.
• Создание события
  Событие - это функция и время её выполнения (относительное или абсолютное), когда переданная функция будет выполнена. События создаются методами «call_soon», «enter» и «enterabs».
• Отмена события
  Имеется возможность отменять события по отдельности и все события сразу.
• Принцип приоритизации
  Каждому событию присваивается номер приоритета. Чем меньше это число, тем выше приоритет события. Событиям физической абстракции присваивается наивысший приоритет.

Модуль параметризации интерфейсов
Назначение

• Создание связей между различными интерфейсами, контроль за отправкой и получением пакетов.

Поддерживаемые интерфейсы

• ALOHA
• Ethernet
• Wi-Fi
• LoRa
• cellular (5G NR)
• UWB
• WiGig
• HDLC
• 4G LTE

Модуль абстракции физического уровня
Назначение
Предоставляет классы для описания моделируемых физических процессов. На данный момент способен моделировать до 2000 абонентов и до 120 БС.

Функциональные элементы

• Модель многолучевого канала
• Модель распространения сигнала
• Модель потерь при взаимодействии
• Модель соединения
• Модели сеанса передачи и приема сигнала
• Функции расчета усиления антенны

Модуль параметризации генератора трафика
Назначение
Генерация пакетов, сбор статистики об отправке пакетов.

Типы генераторов трафика

• Генератор, отправляющий пакеты до достижения порога по отправке
• Генератор пакетов в соответствии с распределением Пуассона
• Генератор всплесков пакетов в соответствии с распределением Пуассона
• Генератор всплесков пакетов с перерывами (их длина распределяется в соответствии с законом Пуассона)
• Генератор CBR-трафика
• Генератор трафика в соответствии с бета-распределением

Модуль конфигурации моделей мобильности
Назначение
Позволяет настраивать перемещение узлов.

Поддерживаемые типы мобильности

• Выбор случайного местоположения
• Случайные перемещения
• Случайные перемещения в одном направлении
• Имитация ходьбы человека (heterogeneous truncated Levy walk, truncated Levy walk)
• Перемещения в соответствии с моделью Гаусса-Маркова
• Имитация полета дрона
• Групповая мобильность (Reference Point Group Mobility model, Time-variant Community Mobility Model)

Модуль конфигурации диаграммы направленности антенн
Назначение
Предоставляет классы для задания параметорв антенн разных типов, в том числе и пользовательских.

Поддерживаемые типы антенн

• Всего по умолчанию поддерживается 8 типов антенн:
• полосковая антенна
• секторная антенна сотовой связи
• mmWave антенна радиорелейной линии
• mmWave антенна пользовательского оборудования
• изотропная антенна
• дипольная антенна
• всенаправленная антенна (3 дБ)

Однако, архитектура ПО позволяет расширять список антенн с помощью задания коэффициентов Фурье, описывающих новую антенну.

Модуль сбора статистики
Назначение
Сбор статистики по работе симулятора, по передаче пакетов и работе узлов.

Функциональные элементы

• Сборщик статистики о времени, затраченному на каждое состояние
• Сборщик изменений переменных
• Транслятор собранной статистики в json-формат

Модуль визуализации данных из статистики
Назначение
Получение данных в виде, удобном для визуализации.

Функциональные элементы

• Класс-контейнер для сбора статистики в виде удобном для последующей конвертации в гистограмму
• Функция для хранения данных из БД в виде удобном для последующей конвертации в гистограмму

Модуль интеграции с БД
Назначение
Хранение данных об экспериментах

Функциональные элементы

• Менеджер подключения к БД
• Функция для получения данных об экспериментах
• Функция для получения данных о последнем эксперименте