浅析QualNet网络仿真

QualNet是一种网络仿真工具,可以应用于大型网络的仿真。QualNet拥有各种协议库,可以方便的构建网络仿真场景,得到网络性能参数。本文分析了常用的网络仿真工具、总结了QualNet的优点以及QualNet仿真工具的结构。

无线网络通信及其应用课程的虚拟仿真实验教学设计与实现

开设无线网络通信实验存在设备昂贵、协议复杂以及基于行业应用背景的实验教学难以现场开展等问题。为此,设计并实现无线网络通信及其应用课程的虚拟仿真实验教学,包括基础实验、专项实验和综合设计3层次实验。采用Catfly无线网络节点实验平台构建虚拟仿真实验环境,全方位实现无线网络通信技术及其应用所涉及的重要知识点的实验探究。该课程通过应用案例触发模式带动学生体验“需求—设计—实现”的完整项目开发过程,有效提升无线网络通信及其应用相关教学内容的学习效果,对无线网络通信领域技术人员的培养具有重要意义。

基于神经网络的自动空气制动系统仿真研究

通过分析空气制动试验数据研究10 000 t重载列车空气制动系统的空气传递特性,提取影响空气制动系统关键部件(列车管、副风缸和制动缸)的神经网络特征,建立一种基于神经网络的自动空气制动系统仿真模型。将模型作为制动激励输入纵向动力学模型,并将纵向动力学模型的预测结果与浩吉西峡东站—襄州北站铁路10 000 t重载列车的实际运行结果进行对比验证。研究结果表明:10 000 t重载列车的制动和缓解信号从机车向远端车辆传递,随着传递距离增加,传递速度几乎不变,但传递强度有所衰减;基于神经网络的制动系统仿真模型能预测10 000 t重载列车常用制动减压50 kPa工况的列车管、副风缸和制动缸风压变化,预测精度高达99.9%,在相同计算步长下,计算效率较传统的流体力学仿真模型提升了2 938倍,具有广阔的工程应用前景。

复杂金融网络级联失效模型仿真及可靠性分析

复杂网络中级联失效现象会导致网络大面积崩溃进而导致一系列灾难性后果,通过对其建模、仿真和定量分析可以有效预防和解决级联失效问题。本文在复杂网络理论基础上,基于复杂网络的动力学特征和级联失效机理,运用图论语言建立了金融网络模型;首次将级联失效经典模型运用到复杂金融网络研究中,提出了金融网络级联失效模型。然后通过仿真定量分析了不同条件下金融网络级联失效模型的可靠性,验证了模型的有效性,有助于复杂金融网络失效的预防及进一步研究。研究发现:第一、在金融网络级联失效模型仿真过程中,增加迭代次数,会导致网络效率下降,节点失效率上升。当网络受到蓄意攻击时,网络效率迅速下降,节点失效率快速上升;网络受到极大冲击,且这种冲击远大于随机攻击情况下。第二、同一种攻击方式下,提升风险容忍系数α,有助于提高网络效率、降低失效率,提升网络可靠性,甚至可以避免网络级联失效的发生,但这会付出相应的成本。

情绪视角下网络舆情发生期的演化博弈与仿真分析

在网络舆情的发生期,信息的传播更多地存在于网民群体内部,相较于政府组织,网民群体极易受到情绪因素的影响,因此分析不同情绪对网民群体决策的影响,有利于提高对网络舆情发生期的有效监管。本文将等级依赖期望效用(Rank Dependent Expected Utility,RDEU)理论与博弈理论相结合,考虑网络舆情发生期情绪因素对于网络舆情演化的影响作用,构建网民与意见领袖演化博弈模型;通过仿真实验,分析不同情绪组合下的均衡策略选择。研究结果表明:在多数情况下,情绪状态能够加快舆情的演化;相较于网民,意见领袖的情绪状态对舆情的演化结果能产生更显著的影响。

一种基于轻量级虚拟化的网络仿真方法

针对高校传统实验环境不能满足网络实验教学需求的问题,提出了一种将轻量级虚拟化技术与Linux路由模块相结合以完善计算机网络科学研究和实验教学的仿真方法。通过将Linux的网络空间隔离功能与Mininet可编程特性和FRRrouting路由功能相结合,设计并验证了一种轻量级、高保真、易编程且易上手的计算机网络仿真方法,能够广泛支持计算机网络相关的研究与教学。

基于Mininet的网络负载均衡仿真研究

软件定义网络(Software Defined Network, SDN)是一种新型的网络体系架构,其原理是采用OpenFlow对网络结构进行自定义的扩展与管理。为进一步研究SDN架构的特性并实现网络负载均衡,文章基于Mininet仿真工具对SDN的网络负载均衡进行深入研究,分析了OpenFlow协议技术及其原理,验证了SDN架构的功能和基本工作流程,构建了网络负载均衡仿真研究的实验环境,并在Mininet中进行了模拟实现,为进一步研究SDN架构提供了有效的技术支撑。

基于大数据的计算机网络课程虚拟仿真实验教学平台建设研究

在大数据及云计算技术、人工智能技术不断发展的环境下,计算机网络作为高校计算机专业课的重要课程之一,也必须适应新时代综合素质人才的培养需求,创新现有的课程教学知识体系和教学演示与实践方式,为不同计算机网络实验提供虚拟化仿真教育的支持。为了确保计算机网络课程的虚拟化仿真实验教学质量,本研究以浏览器/服务器(B/S)网络结构、ASP.NET脚本语言、VMware vSphere虚拟控制程序、SQL Server数据库以及虚拟仿真平台等大数据技术为基础,构建了一套用于计算机网络课程教学的虚拟仿真实验平台,以满足教师进行计算机网络实训教学和学生参与课程实验实践的需求。

基于线上-线下超网络模型的舆论演化仿真分析

目前在舆论演化模型及其动力学规则的研究中大多数都没有考虑线下网络,导致其无法真实反映舆论传播过程。为解决上述问题,首先利用线上-线下社交网络映射方法得到线上-线下社交网络拓扑结构;然后构建线上-线下超网络模型,集成舆论事件态势信息形成舆论演化仿真环境;最后,利用传播学原理制定线上-线下超网络模型动力学交互规则,进行舆论动力学仿真。将提出型用于事件实例分析,仿真结果与舆论事件实际发展情况之间的余弦相似度达到0.99,平均差值为1%。实验结果表明,所提模型取得了比其他方法更好的仿真效果,验证了线上-线下超网络模型和舆论动力学交互规则的正确性和有效性。

高校大学生心理健康评价指标体系与仿真技术研究——基于神经网络优化算法

本文以促进大学生心理良性发展为导向,以大学生心理健康问题的诱因为切入点,确定大学生心理健康评价指标体系。从分类问题和回归问题角度出发,在分类问题中使用有监督分类学习器对大学生心理健康评价体系进行建模,在回归问题中使用神经网络类学习器进行分析。使用SOM聚类算法验证大学生心理健康评价指标体系的稳健性,并基于神经网络学习器进行模型训练,针对最优权重以及阈值的选择问题使用遗传算法进行优化。

基于NS-3网络模拟器的MPQUIC协议仿真研究

随着5G移动视频应用加速落地以及国内视频流需求的迅速激增,迫切需要一种新的数据传输协议来提供可靠的安全性,以保障上层应用处理更多的接入连接以及满足更低的延时需求.多路径QUIC协议(Multipath Quick UDP Internet Connection,MPQUIC)具有拟合多条链路带宽资源、强大连接的容错能力和高可靠性等优点,被认为将在未来移动互联网数据传输中发挥重要的作用.然而,目前国内外研究人员对于MPQUIC协议的相关研究正处于初步阶段,该协议还没有一个普适性的、开源的仿真平台.因此,借助全球网络仿真领域应用最广的NS-3网络模拟器搭建了MPQUIC仿真平台(ns3-mpquic),为相关学者提供研究MPQUIC协议的开源、免费、普适的基础平台,为全球专家学者对MPQUIC协议的模拟部署和优化提供助力.

基于时序网络仿真和贡献率的预警作战体系 任务支持能力评估

针对预警作战体系任务支持能力评估出现的网络化建模存在能力误差、任务能力缺乏动态特性以及评估结果与现实效果存在一定误差等问题,提出基于时序网络仿真和贡献率的作战体系任务支持能力评估方法。基于预警作战体系的静态网络模型,将其拓展到时序网络层面,并定义时序路径和时序效能环;根据任务层次分解将任务需求和能力进行匹配;建立时序网络和多Agent仿真的映射关系,构建贴近实际作战的仿真框架;利用贡献率的思想在蒙特卡洛仿真数据基础上分析预警作战体系的任务支持能力,将非对称高斯隶属函数表示的不确定指标和统计结果表示的精确指标用相似度权重进行集成,计算得到不同作战单元在体系中的任务支持能力。实验结果表明,所提方法有效可行,能够贴近装备实际能力,缩小与现实结果的评估误差,为体系能力评估和装备需求论证提供了技术支撑。

无人集群网络仿真实验教学平台设计与实现

针对无人集群网络实验教学中理论与实践脱节、实验成本高昂、测试稳定性不足以及存在潜在安全风险等挑战,构建了一套无人集群网络仿真实验教学平台。该平台基于高保真的自组织网络模拟技术,集成无人集群算法、飞行控制仿真以及网络效能评估,实现了多系统分布式联合仿真,有效支撑了无人集群网络的仿真验证。在教学过程中,通过平台的直观演示,有助于学生加深对无人集群网络理论的理解,提升学习积极性。该平台提供的开放式接口,能够使学生自主设计并验证通信模型、网络协议和集群算法等模块,实现“学以致用”,激发创新实践能力。

适用于级联型电力电子拓扑电磁暂态仿真的N端口网络通用等效建模方法

级联型电力电子设备复杂的拓扑结构给电磁暂态仿真带来巨大的计算压力。常见的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的等效建模方法相对成熟。然而,近年来出现大量复杂的新型级联型拓扑,目前仍缺乏通用的等效建模方法。为此,该文提出一种适用于任意拓扑N端口子模块、以任意级联方式组成的电力电子设备通用等效建模方法,利用状态空间表达式的形式将原始电路经数值积分代换后的端口特性提取出来,再根据得到的状态空间表达式反向构造等效电路模型。算例分析表明,所提方法不仅能消去子模块内部节点、提升仿真效率,还可自定义子模块拓扑结构和级联方式,相比传统等效建模方法更加灵活、通用,已有的MMC等效建模方法可以视为本文所提通用方法的一种特例。

基于生成对抗网络的遥感光学影像舰船样本仿真

基于遥感数据获取的真实舰船数据集数量非常有限,难以满足深度学习算法训练对样本数量的需求。针对此问题,利用三维模型和能够进行风格迁移的生成对抗网络,提出一种高质量的包含舰船目标的三波段光学高分辨率遥感图像仿真方法。基于构建的数据集,进行仿真样本的生成及评估。研究结果表明,该方法能够合成在视觉上接近真实影像的图像,通过加入合成样本对目标检测模型进行训练,可以使Faster-RCNN和YOLOv5的全类平均正确率mAP分别提升2.6%和2.3%。

BP神经网络的隧道沉降预测虚拟仿真实验教学

随着人工智能技术的快速发展,传统土木工程课程迫切需要转型,其中虚拟仿真实验教学是提高高校智能建造教学质量的重要环节。借助Matlab仿真软件,搭建多层逆向传播(BP)神经网络预测模型,开展地铁盾构施工过程中地表沉降预测,分析不同输入量及隐含层数量等因素对预测性能的影响。仿真结果表明:对单隐含层神经网络而言,建议输入量为1,隐含层数量在1~6之间;对于双隐含层神经网络,建议输入量为5,第1、2层隐含层数量在1~3之间;所建单/多层BP神经网络能很好地预测沉降变化趋势,为智能建造课程的虚拟仿真实验教学提供借鉴。

基于贝叶斯网络和仿真分析的矿山机电系统可靠性评估

为增加矿山机电系统的可靠性,及时发现并预防潜在故障,提高矿山生产效率、确保工人安全及设备正常运行,建立了故障信息数据诊断系统,收集矿山机电系统故障数据,同时构建了贝叶斯故障网络,并利用ITE结构将其转化为二元决策图,对机电系统故障进行定性和定量分析。结果显示,在不同挖掘软件上,研究构建模型对机电系统故障的诊断准确率均达98%以上。在对某矿山机电系统实际评估中,测得绝缘老化或损坏、过载或过热、电子元件故障、内部短路对系统故障影响重要度最大,约为0.972。该故障分析系统有效提高了机电系统故障诊断的准确性和效率,对底层故障节点进行了有效评估,可为同类型机电系统的故障诊断和可靠性评估提供参考。

考虑节点吸引力的多式联运网络仿真特性

为研究多式联运网络演化机理,分析多式联运网络的特征,基于BA无标度网络模型,引入吸引力模型,计算节点质量,提出考虑节点吸引力因素的改进多式联运网络演化模型。选取山东省23个物流节点城市为多式联运网络的节点,采用软件MATLAB进行模型仿真,对比分析仿真结果与实际网络的统计特性,验证改进的多式联运网络演化模型的适用性。结果表明:改进的多式联运网络演化模型的基本统计特性与实际网络接近,能较准确地再现多式联运网络的实际特性及演化规律;度分布为斜率为负的直线,服从幂律分布,属于BA无标度网络模型。未来多式联运网络应发挥物流枢纽城市及龙头企业的聚集带动作用,增大网络密度,增强网络韧性,形成内外联通、安全高效的物流网络。

基于卷积神经网络的玛钢管件表面缺陷检测仿真

针对现有检测算法HRNetV2p无法很好地平衡各尺度缺陷的检测精度等问题,在HRNetV2p中引入一种结合通道注意力机制的特征融合模块,自适应地调整融合特征中空间-语义信息的比率,解决浅层特征缺乏语义信息的问题.建立一个玛钢管件表面缺陷检测数据集IIDD,进行数据标注及数据统计.在HRNetV2p网络中引入CG密集跳跃传输单元及CG自适应融合模块,通过整合、重新校准和重新整合3个操作自适应地调整浅层特征空间-语义信息比率.给出了试验的设置以及评价指标,完成了改进的玛钢管件表面缺陷检测算法在IIDD测试集上的性能试验.结果表明,改进后的HRNetV2p算法在IIDD上的平均检测精度AP 50为91.3%,相比原始HRNetV2p提高了2.6%,其中对大、中、小尺度缺陷的平均检测精度分别提高了2.7%、2.7%、5.6%.

基于三层网络架构的农企园区网构建与仿真实验

为了提升园区网络的稳定性,降低因网络单点故障带来的影响,利用计算机网络仿真平台构建基于多协议双机热备三层网络架构的农企园区网架构模型,并结合由可编程逻辑控制器、各类传感器和边缘计算网关组成的农业生产环境监测网络,通过仿真模型进行实时数据传输以验证模型的有效性、可靠性和容错性。实验结果表明该网络架构模型能够有效规避由汇聚层和核心层单点故障引发的网络中断,通过随机多次模拟网络单点设备故障,网络整体自愈平均时间为35.74s,能够保证农业生产环境数据传输的永续性,将虚拟仿真网络架构模型与实体农业生产环境监测网络相结合进行研究验证,大幅度提升模型的仿真程度和验证结果的准确性。