从系列中:理解离散事件模拟
威尔·坎贝尔,马修斯
学习使用离散事件仿真在MATLAB中评估数字通信系统性能的基础知识®威尔·坎贝尔(Will Campbell)的技术讲座。该视频探讨了如何使用离散事件模拟来回答有关数字通信系统的问题,而无需构建和测试真实网络。这些问题可能包括是否有足够的带宽,是否使用了正确的协议,或者是否可以改进体系结构e video探索了可以建模的不同类型的通信协议。
在这一节中,我们将研究如何使用离散事件模拟来评估数字通信系统的性能。随着电子设备的相互联系越来越紧密,工程师们越来越关注网络间的数据传输。无论你是有线电视服务提供商还是航空电子设备设计师,你都想知道类似问题的答案,比如“我的网络流量是否满足带宽要求?”万博1manbetx“我的软件协议是否最适合我的系统架构”,或者“如果我在系统中添加、删除或替换组件,通信性能会发生什么变化?”
离散事件模拟是回答此类问题的一种很好的方法,无需构建和测试真实的网络,因为模型的标准元素可以很容易地映射到通信系统。可以将数据包建模为由设备创建、通过通信介质传输并由另一端设备接收的实体。数据传输通道可以建模为一个服务器,数据包驻留在其中的时间取决于数据包的大小、设备之间的距离和通信协议。
现在,如果您正在建模双方都可以发送和接收信息的双向通信,则需要第二条路径。此示意图捕获了全双工通信的行为,这意味着双方可以同时发送和接收数据包。在这种设置中,信号之间没有干扰就像一条双向的街道。
对于半双工通信系统,带宽限制往往更大,这意味着通信在任何给定时间只能朝一个方向进行。该方案更像是一座支持双向交通的单车道桥梁。就像汽车可以在桥的两边倒车一样,网络上的交通也可以堆积起来。因此,通信系统几乎总是包含数据缓冲区,通过保存信息直到安全传输,防止数据包相互碰撞。这种行为可以在离散事件模拟中用队列建模。万博1manbetx
但是系统需要识别信道正在使用,以便各方知道何时发送和何时缓冲区。这个挑战被称为媒体访问控制,每个通信协议的MAC策略都有一点不同。不管采用什么特定的逻辑,离散事件模拟都将通过交换机管理的一系列环路和死角捕获这种分组路由。
进一步细化,我们可以捕获早期以太网系统的行为。在它中,每个站都通过支持半双工通信的共享电缆连接。万博1manbetx电台依赖CSMA(载波感知多址接入)来检测信道可用性。如果一个电台想要发送数据,而且看起来信道是免费的,那么就会开始传输。只要没有检测到数据冲突,就会发送更多的比特,直到整个信息传输完毕。然而,在发生冲突的情况下,以太网协议规定发送方等待通道释放并再次尝试。等待或后退的时间是随机的,以避免两个站反复冲突。
希望在这之后传输能够工作,但如果空间站继续遇到问题,它最终将放弃并宣布失败。这正是你想要发现的,作为通信网络离散事件模拟的一部分。与其购买所有的硬件并期望得到最好的结果,不如对网络进行建模以提前识别问题。然后重新设计模型以减轻问题,尝试诸如减少流量、改变网络结构或改变通信协议等方法。修复模型中的问题要比在硬件上更快、更便宜。通过在模拟中迭代我们的设计,我们可以针对我们选择的任何基准优化性能。
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