一种D2D通信仿真与性能测试系统与方法技术方案

本发明专利技术公开一种D2D通信仿真与性能的测试系统及方法，系统包括数字仿真系统和数据采集硬件，所述数字仿真系统，包括用户接口与监测显示模块、环境配置模块和模拟运算模块；本发明专利技术为移动网络运营商、多媒体点播或文件下载系统开发者、相关科研人员提供便捷高效准确的模拟和测试手段，以便于他们测试和评估在特定真实物理条件中，部署D2D通信技术前后或者不同参数配置情况下的系统性能对比，并最终决策他们的所测系统具体如何部署D2D通信技术和具体如何选取和调整各种参数和策略。

【技术实现步骤摘要】
一种D2D通信仿真与性能测试系统与方法
本专利技术涉及仿真
，具体涉及一种D2D通信仿真与性能测试系统与方法。
技术介绍
D2D(Device-to-device)通信技术是未来移动通信领域的新兴技术，在5G乃至更往后的移动通信发展过程中将逐渐得到、开发和应用。D2D通信技术的基本思想是移动用户终端设备在点播视频、下载文件等操作时，首先是向D2D通信范围内其他移动用户终端设备请求和传输数据，即D2D通信，若该范围内没有所需数据再通过传统方式向基站索取。D2D通信可以有效提高无线信号的带宽利用率，减轻基站负担。特别是在移动用户终密集的场景下，例如会场、商圈、大型活动现场等情况，理论上具有优于直接通信模式的系统性能。但具体在怎样的条件下，具体如何部署D2D通信技术，以及具有哪些和多少的系统性能提升，目前仍是业界探讨和的问题。特别是对于移动网络运营商、多媒体点播或文件下载系统开发者、相关科研模拟人员等来说，具体在哪些现有真实蜂窝网络中，在何种情况下，以及如何具体部署D2D通信，可以实现投入和收益的平衡目前尚缺乏有效模拟与评估的手段和方法。仿真系统是通过计算机程序模拟真实物理逻辑和过程的系统。仿真系统可以模拟和预测真实系统可能的运作情况，对感兴趣的观测对象进行追踪测量，在虚拟环境中获取和测试真实系统的实际运行效果和性能。现有的D2D通信仿真尚处于科研论文理论模拟层面的简单程序代码水平，尚称不上真正应用级系统。其各种物理参数以及仿真运行逻辑和效果通常为手动简化设定。更主要的是这些简单仿真程序与实际物理条件脱离，无法与真实物理蜂窝网络直接对接，无法实现对真实物理条件下的系统运行状况的预测和系统运行性能的评估。移动网络运营商、多媒体点播或文件下载系统开发者、相关科研人员等急需一种高效、准确，既可按需配置又可直接从真实物理网络获取数据和相关逻辑信息的模拟方法和系统，以便其对应用D2D通信技术前后，或者不同参数条件下，所测系统的性能进行对比和评估。
技术实现思路
针对上述需求和问题，本专利技术的目的在于提供的一种D2D通信仿真与性能测试系统和方法。本专利技术为相关科研人员提供便捷高效准确的模拟和测试系统，以便于他们测试和评估在特定真实物理条件中，部署D2D通信技术前后或者不同参数配置情况下的系统性能对比，决策他们的所测系统具体如何部署D2D通信技术和具体如何选取和调整各种参数和策略。本专利技术通过下述技术方案实现：一种D2D通信仿真与性能的测试系统，包括数字仿真系统和数据采集硬件，所述数字仿真系统，包括用户接口与监测显示模块、环境配置模块和模拟运算模块，其中：数据采集硬件，与真实蜂窝网络基站连接，用于根据用户需求采集现实环境数据，并将采集的现实环境数据发送给数字仿真系统的环境配置模块和模拟运算模块；所述用户接口与监测显示模块，用接收用户指令和参数配置、显示模拟和测试结果；所述环境配置模块，用于接收所述用户接口与监测显示模块中的用户指令和参数配置并接收数据采集硬件采集的现实环境数据，根据数据采集硬件采集的现实环境数据和/或参数配置，对模拟运算模块进行模拟运算初始化配置；所述模拟运算模块，用于接收所述用户接口与监测显示模块中的用户指令和接收数据采集硬件采集的现实环境数据，根据接收的用户指令、环境配置模块的配置和数据采集硬件采集的现实环境数据，对真实蜂窝网络的物理运行逻辑和过程进行模拟。进一步的，所述用户接口与监测显示模块还为用户提供测试系统的总体的操作界面；所述操作界面显示环境配置模块、模拟运算模块和数据采集硬件的配置选项、监测和显示模拟进行过程中的实时运行数据、显示模拟最终的对比统计数据。进一步的，所述环境配置模块，根据来自用户接口与监测显示模块的用户输入的参数配置进行配置模拟运行模块；或者读取数据采集硬件采集的现实环境数据配置模拟运算模块；或者同时根据参数配置用户接口与监测显示模块的用户输入的参数配置和数据采集硬件采集的现实环境数据配置模拟运算模块。进一步的，所述环境配置模块，对模拟运算模块进行配置时，配置的参数包括：仿真蜂窝网络规模范围、基站节点的位置、基站节点的状态、基站节点的最大上传带宽、基站节点的最大服务容量、用户节点数量、各用户节点的类型、各用户节点的状态、各用户节点的位置、各用户节点的运动模式、用户节点与基站节点的数据请求模式、各用户节点的D2D通信范围、各用户节点的D2D通信模式、各用户节点的最大上传带宽、各用户节点的数据请求模式或概率、各用户节点的数据缓存容量、各用户节点的数据缓存策略；其中，模拟运行模块中的各用户节点的D2D通信范围、各用户节点的数据请求模式或概率、各用户节点的数据缓存策略、各用户节点的运动模式的设置通过所述环境配置模块进行多维度配置，各用户节点的D2D通信范围能够进行手动输入配置，或者根据数据采集硬件部分获取的真实设备的D2D通信信号发射功率进行自动设置。进一步的，所述模拟运算模块对真实蜂窝网络的物理运行逻辑和过程进行模拟包括对蜂窝网络中基站和各用户终端设备的行为进行模拟以及对基站和各用户终端设备内部外部数据处理和数据收发逻辑和过程进行模拟，所述行为包括数据请求、数据收发、数据存储、移动模式和缓存策略；所述模拟运算模块接收的来自所述用户接口与监测显示模块的用户指令包括模拟运算开始、模拟运算暂停、模拟运算结束、测试和模拟的时间和次数设定、运算数据查看、运算数据保存、指定参数修改和参数配置。一种D2D通信仿真与性能测试方法，所述方法包括以下步骤：S1、用户通过数字仿真系统的用户接口与监测显示模块下发指令和配置，对数字仿真系统和数据采集硬件进行初始化；S2、数据采集硬件通过基站的通信接口与蜂窝网络进行适配和连接，本方案中通信接口采用但不限于网口、光口、USB、空口、RS232总线；S3、数据采集硬件收集、分析和整理各种现实环境数据，并不断更新和发送给数字仿真系统，实现仿真场景和物理场景的同步；进一步的，步骤S3具体包括以下功能和步骤：S31、数据采集硬件实时收集各类基站配置数据、信令数据、用户数据；S32、对收集到的数据进行分析整理，计算和转换为蜂窝网络规模范围、基站的位置、基站的状态、基站的最大上传带宽、基站的最大服务容量、用户终端设备数量、各用户终端设备的类型、各用户终端设备的状态、各用户终端设备的位置、各用户终端设备与基站的数据请求模式、各用户终端设备的最大上传带宽、各用户终端设备的数据请求记录、各用户终端设备数据请求的链接、类型和大小等信息数据；S33、将转换后的信息数据进一步转换为用于数字仿真系统配置的参数格式，包括：仿真蜂窝网络规模范围、基站节点的位置、基站节点的状态、基站节点的最大上传带宽、基站节点的最大服务容量、用户节点数量、各用户节点的类型、各用户节点的状态、各用户节点的位置、各用户节点的最大上传带宽、各用户节点的数据请求记录、各用户节点数据请求的链接、类型和大小等配置参数；S34、数据采集硬件将配置参数打包发送给数字仿真系统；S35、不断重复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种D2D通信仿真与性能的测试系统，包括数字仿真系统，其特征在于，还包括数据采集硬件，所述数字仿真系统包括用户接口与监测显示模块、环境配置模块和模拟运算模块，其中：/n数据采集硬件，与真实蜂窝网络基站连接，用于根据用户需求采集现实环境数据，并将采集的现实环境数据发送给数字仿真系统的环境配置模块和模拟运算模块；/n所述用户接口与监测显示模块，用接收用户指令和参数配置、显示模拟和测试结果；/n所述环境配置模块，用于接收所述用户接口与监测显示模块中的用户指令和参数配置并接收数据采集硬件采集的现实环境数据，根据数据采集硬件采集的现实环境数据和/或参数配置，对模拟运算模块进行模拟运算初始化配置；/n所述模拟运算模块，用于接收所述用户接口与监测显示模块中的用户指令和接收数据采集硬件采集的现实环境数据，根据接收的用户指令、环境配置模块的配置和数据采集硬件采集的现实环境数据，对真实蜂窝网络的物理运行逻辑和过程进行模拟。/n

【技术特征摘要】
1.一种D2D通信仿真与性能的测试系统，包括数字仿真系统，其特征在于，还包括数据采集硬件，所述数字仿真系统包括用户接口与监测显示模块、环境配置模块和模拟运算模块，其中：
数据采集硬件，与真实蜂窝网络基站连接，用于根据用户需求采集现实环境数据，并将采集的现实环境数据发送给数字仿真系统的环境配置模块和模拟运算模块；
所述用户接口与监测显示模块，用接收用户指令和参数配置、显示模拟和测试结果；
所述环境配置模块，用于接收所述用户接口与监测显示模块中的用户指令和参数配置并接收数据采集硬件采集的现实环境数据，根据数据采集硬件采集的现实环境数据和/或参数配置，对模拟运算模块进行模拟运算初始化配置；
所述模拟运算模块，用于接收所述用户接口与监测显示模块中的用户指令和接收数据采集硬件采集的现实环境数据，根据接收的用户指令、环境配置模块的配置和数据采集硬件采集的现实环境数据，对真实蜂窝网络的物理运行逻辑和过程进行模拟。


2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述用户接口与监测显示模块还为用户提供测试系统的总体的操作界面；所述操作界面显示环境配置模块、模拟运算模块和数据采集硬件的配置选项、监测和显示模拟进行过程中的实时运行数据、显示模拟最终的对比统计数据。


3.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述环境配置模块根据来自用户接口与监测显示模块的用户输入的参数配置进行配置模拟运行模块；或者读取数据采集硬件采集的现实环境数据配置模拟运算模块；或者同时根据参数配置用户接口与监测显示模块的用户输入的参数配置和数据采集硬件采集的现实环境数据配置模拟运算模块。


4.根据权利要求3所述的测试系统，其特征在于，所述环境配置模块对模拟运算模块进行配置时，配置的参数包括：仿真蜂窝网络规模范围、基站节点的位置、基站节点的状态、基站节点的最大上传带宽、基站节点的最大服务容量、用户节点数量、各用户节点的类型、各用户节点的状态、各用户节点的位置、各用户节点的运动模式、用户节点与基站节点的数据请求模式、各用户节点的D2D通信范围、各用户节点的D2D通信模式、各用户节点的最大上传带宽、各用户节点的数据请求模式或概率、各用户节点的数据缓存容量、各用户节点的数据缓存策略；其中，模拟运行模块中的各用户节点的D2D通信范围、各用户节点的数据请求模式或概率、各用户节点的数据缓存策略、各用户节点的运动模式的设置通过所述环境配置模块读取本身存储的数据进行配置，各用户节点的D2D通信范围通过所述环境配置模块读取用户的手动输入的参数配置进行配置，或者通过所述环境配置模块根据数据采集硬件获取的现实环境数据中的用户终端的D2D通信信号发射功率进行自动设置。


5.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述模拟运算模块对真实蜂窝网络的物理运行逻辑和过程进行模拟包括对蜂窝网络中基站和各用户终端设备的行为进行模拟以及对基站和各用户终端设备内部外部数据处理和数据收发逻辑和过程进行模拟，所述行为包括数据请求、数据收发、数据存储、移动模式和缓存策略；所述模拟运算模块接收的来自所述用户接口与监测显示模块的用户指令包括模拟运算开始、模拟运算暂停、模拟运算结束、测试和模拟的时间和次数设定、运算数据查看、运算数据保存、指定参数修改和参数配置。


6.根据权利要求1至5任一项所述的测试系统，其特征在于，所述现实环境数据包括基站配置数据、信令数据、用户数据。


7.一种D2D通信仿真与性能测试方法，其特征在于，采用权利要求1-6中任一所述的一种D2D通信仿真与性能测试系统，所述方法包括以下步骤：
S1、用户通过数字仿真系统的用户接口与监测显示模块下发用户指令和参数配置，对数字仿真系统和数据采集硬件进行初始化；
S2、数据采集硬件通过基站的通信接口与蜂窝网络进行适配和连接；
S3、数据采集硬件收集、分析和整理各...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾帅，肖俊，张烨，段洁，刘亮，赵国锋，胥晶，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50