理解离散事件模拟,第5部分:通信建模
从系列中:理解离散事件模拟
在这个MATLAB中学习使用离散事件模拟来评估数字通信系统性能的基础知识®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的网络。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,或者是否可以改进架构。该视频探讨了不同类型的通信协议,您可以建模。
在本节课中,我们将研究离散事件模拟如何用于评估数字通信系统的性能。随着电子产品的互联性越来越强,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,“我是否有支持网络流量所需的带宽?”金宝app,“我的软件协议最适合我的系统架构吗?”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这些问题的好方法,而不必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。您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的设备接收的实体。用于数据传输的通道可以被建模为一个服务器,数据包在规定的时间内驻留在该服务器内,这取决于数据包的大小、设备之间的距离和通信协议。
现在,如果您正在建模双向通信,其中各方都可以发送和接收信息,那么就需要第二条路径。这个原理图捕捉了全双工通信的行为,这意味着各方可以同时发送和接收数据包。在这种情况下,信号之间没有干扰,有点像双向通道。
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向一个方向进行。这个方案更像是一座支持双向交通的单车道桥梁。金宝app就像汽车可以在桥的每一边倒车一样,交通也可以在网络上堆积起来。正因为如此,通信系统几乎总是包含数据缓冲区,通过保存信息来防止数据包相互碰撞,直到安全传输为止。这种行为可以用离散事件模拟中的队列来建模。
但是系统需要识别信道正在使用,以便各方知道何时发送,何时缓冲。这个挑战被称为媒体访问控制,每个通信协议的MAC策略都略有不同。不管使用的具体逻辑是什么,离散事件模拟将通过由交换机管理的一系列循环和死胡同捕获这种分组路由。
进一步阐述,我们可以捕捉早期以太网系统的行为。在该系统中,每个站都通过支持半双工通信的共享电缆连接。金宝app电台依靠CSMA(载波多址检测)来检测频道的可用性。如果一个电台想要发送数据,而该频道看起来是空闲的,那么传输就会开始。只要没有检测到数据冲突,就会发送更多的比特,直到整个消息被传输。但是,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后再试一次。等待或后退时间是随机的,以避免两个站反复冲突。
希望在此之后传输还能正常工作,但如果空间站继续遇到问题,它最终将放弃并宣布故障。这正是你想要在通信网络的离散事件模拟中发现的东西。而不是购买所有的硬件并希望得到最好的结果,您可以对网络建模以提前识别问题。然后重新设计模型以减轻问题,尝试减少流量、改变网络结构或更改通信协议等。在模型中修复问题比在硬件上修复要快几个数量级,成本也更低。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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