1 第六章 离散事件系统仿真
离散事件系统是指受事件驱动、系统状态跳跃式变化的动态系统．系统的迁移发生在一串离散事件点上。这种系统往往是随机的．具有复杂的变化关系．难于用常规的微分方程、差分方程等方程模型来描述．一般只能用流图或网络图描述．如果应用理论分析方法难于得到解析解，甚至无法解决．无疑仿真技术为解决这类问题提供了有效的手段。
离散事件系统大量地存在于我们的周围．超级市场管理系统、银行服务系统、公交管理系统、车间加工调度系统等．其中到达市场和银行的顾客、上车和下车的旅客、等待加工的工件，都是影响系统变化的“事件”．是在离散时刻随机产生的。利用仿真技术对这些系统进行研究分析．可以了解它们的动态运行规律．从而帮助人们做出是否需要增加新的市场和银行的决定，可以协助人们合理地调度车辆和安排工序．
本章首先介绍离散事件系统仿真的基本概念，并对几种典型随机分布，变量的数字仿真问题作了说明．然后介绍主要的仿真方法。着重结合实际例子介绍排队网络、随机库存系统、等儿类离散事件系统的仿真方法。最后介绍Petri网和形式化描述的建模方 2 法。
6．1离散事件系统与模型
对离散事件系统的研究．最早可追溯到对排队现象和排队网络的分析，排队论最早由A．K．Erlang于1918年提出，在管理通信和各类服务系统中有着广泛的应用。离散事件系统大量地存在于客观现实之中，如交通管理系统、库存管理系统、加工系统、能源规划、电话通信系统、人口管理等，排队论、网络分析、数学规划和调度排序等方法是解决这类问题的主要数学方法。但是，利用仿真技术对离敞事件系统进行研究，在国内还是最近20年的事。随着计算机技术、信息处理技术、控制技术、人工智能技术等新技术在军事指挥，军事训练、现代通信、制造等领域的发展和应用，出现了一大批存在着离散事件过程的人造系统．例如．武器群指挥衽制决策系统(其中影响其决策的因素很多．如攻防双方兵力损毁的概率事件等)、计算机生成兵力、记算机／通信网络系统、柔性制造系统等。
２０１８．２４科学技术创新一７３一 离散事件仿真系统中的半实物仿真方法 郑繁繁 （中国电子科技集团公司第二十研究所，陕西西安７１００６８） 摘要：半实物仿真是在仿真系统中加入了实物节点，用于弥补纯软件建模的不足，能够更加有效地评估关键节点在网络中 的影响，使得仿真结果更趋于真实可靠。本文以典型的离散事件仿真系统ＯＰＮＥＴ以及ＯＭＮｅＴ＋＋为例，分别总结了两者实现通信 网络半实物仿真的方法。 关键词：半实物仿真；ＯＰＮＥＴ；ＯＭＮｅＴ＋＋；通信网络 中图分类号：ＴＰ３９３ 文献标识码：Ａ １概述 软件仿真是分析通信网络性能的常用方法，通过对真实物 理节点的软件建模以及节点复制即可形成大规模的网络，通过 软件的方法同时也能快捷的采集和分析数据。但是软件建模只 是对物理节点的模拟，而要达到近似相同的模拟程度需要消耗 大量的开发资源，一般情况下只对物理节点的关键特性进行模 拟，因而在软件仿真中无法全面真实的评估一个节点在网络中 的性能。半实物仿真又称为硬件在回路仿真，通过在软件仿真 中引入实物节点，可以弥补纯软件建模的不足。通信系统半实 物仿真的主要优点有：ａ．通过软件实现虚拟节点复制，只需要少 数实物节点即可实现大规模的网络仿真，而且仿真结果更加趋 于真实有效，可以大大缩减研发成本。ｂ．软件仿真中，信道的建 模存在着局限性，只能提供仅有的典型信道模型，而通过加入实 物节点，可以在网络仿真中引入真实的物理信道，从而有效地扩 展软件仿真的能力。 文章编号：２０９６－４３９０【２０１８）２４—００７３—０２ 通信网络的系统级仿真主要采用离散事件仿真工具实现。 ＯＰＮＥＴ以及ＯＭＮｅＴ＋＋是两款功能强大、有代表性的离散事件 仿真工具，其中ＯＰＮＥＴ是一款成熟的商业软件，支持丰富的网 络通信协议和众多商业网络设备／终端，适合基于成熟产品的网 络开发，但需要支付昂贵的授权费用；ＯＭＮｅＴ＋＋是一款免费的 开源软件，与ＯＰＮＥＴ相比具有跨平台（支持Ｌｉｎｕｘ、ＭａｃＯＳ、Ｗｉｎ— ｄｏｗｓ）的移植性优势，以及更好的向下兼容性等，拥有大量的协 议模型，但不支持商业化的网络设备／终端模型，更适合基于自 定义产品的开发、教学与科研等。 ２ ＯＰＮＥＴ的半实物仿真方法 ＯＰＮＥＴ提供３种半实物仿真方法，分别为高级体系架构 ＨＬＡ （Ｈｉｇｈ Ｌｅｖｅｌ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）、系统在环路ＳＩＴＬ （Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎ Ｔｈｅ Ｌｏｏｐ）和外部系统接口ＥＳＡ ｆＥｘｔｅｒｎａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｃｃｅｓｓ）。 ２．１ ＨＬＡ ＨＬＡ是一个支持分布式建模与仿真的通用体系（转下页） 表１视频巡逻中的异常现象
离散事件系统仿真技术与实例
概述
离散事件系统仿真是一种模拟离散事件的技术，通过模拟系统中的事件和它们之间的相互作用来分析和优化系统的性能。在实际应用中，离散事件系统仿真可以用于评估不同策略的效果，预测系统的行为，甚至设计新的系统。本文将介绍离散事件系统仿真的基本原理和常用方法，并通过实例进行演示，帮助读者深入了解该主题。
离散事件系统仿真的基本原理
离散事件系统仿真基于以下几个基本原理进行模拟：
1. 离散事件
离散事件是指在系统中发生的具体事件，它们可以是系统内部的操作，也可以是外部的输入。离散事件系统通过跟踪和处理这些事件来模拟系统的运行过程。
2. 事件驱动仿真
离散事件系统仿真是一种事件驱动的仿真方法。系统在仿真过程中，根据当前的状态和已经发生的事件，确定下一个要处理的事件，并执行相应的操作。这种方法可以更加准确地模拟实际系统的行为。
3. 随机性
离散事件系统仿真通常包含一定的随机性。系统中的事件往往是基于概率模型，具有一定的随机性。这使得仿真结果更加真实，能够反映系统在不同条件下的不确定性和变化性。
4. 时间推进
离散事件系统仿真通过推进时间来模拟系统的运行。仿真过程中，系统的时间可以是离散的，也可以是连续的。根据实际系统的特点，选择合适的时间推进策略对系统进行仿真。 离散事件系统仿真的方法和工具
1. 事件扩展Petri网方法
事件扩展Petri网是一种常用的离散事件系统仿真方法。它将Petri网模型与离散事件模型结合起来，能够较好地描述事件之间的相互作用和系统的行为变化。
2. Agent-based仿真方法
Agent-based仿真是另一种常用的离散事件系统仿真方法。它将系统的各个组成部分建模为独立的智能体，并模拟它们之间的相互作用和决策过程。Agent-based仿真在复杂系统的建模和分析中具有较好的灵活性和可扩展性。
3. 常用工具
在离散事件系统仿真中，有许多常用的工具可供选择。例如，Arena是一款功能强大的商业仿真软件，提供了丰富的建模和分析功能。另外，AnyLogic是一种多方法仿真工具，支持离散事件仿真和Agent-based仿真等多种方法。
离散事件系统仿真方法
离散事件系统仿真方法（DES）是一种表达系统行为的数学模型，在计算机科学和工程领域中得到广泛应用。DES主要用于对系统的离散事件进行建模和模拟，离散事件是系统中可以显著影响系统行为的事件，这些事件的发生时间是离散的，它们之间是分开的。
下面介绍几种常用的离散事件系统仿真方法：
1. 事件列表驱动（Event List Driven）：事件列表驱动方法是最基本的 DES 方法。在这种方法中，所有可能发生的事件都被列在一个事件列表中，事件按照发生的时间顺序排列。仿真器会检查事件列表中最早发生的事件，并将系统状态更新到该事件发生的时间点。然后仿真器会触发该事件，并处理该事件引发的状态变化。
2. 过程导向（Process Oriented）：过程导向方法是一种更高级的
DES 方法。在这种方法中，系统被分解为一系列并发的过程，每个过程负责处理一类事件。过程之间通过消息传递进行通信和同步。仿真器会根据系统的当前状态选择一个过程，并将事件分发给该过程进行处理。过程在处理事件时可以触发其他事件。
3. 状态类（State-based）：状态类方法是一种根据系统状态的改变来驱动仿真的方法。在这种方法中，系统的状态由一组状态变量来表示，仿真器会根据系统当前状态和一组状态转移规则来选择下一个事件的发生时间和类型。状态类方法更适合描述那些状态随时间变化比较复杂的系统。
在进行离散事件系统仿真之前，需要确定系统中所有可能发生的事件和它们的发生时间。一般来说，确定事件和发生时间是根据系统的规范和需求来完成的。此外，仿真器还需要记录和输出仿真结果，以便进行分析和评估。
离散事件系统仿真方法在很多领域都有应用。例如，在运输领域，可以使用DES方法来优化交通流量和路网规划。在制造业中，可以使用DES方法来优化生产线的布局和调度。在通信领域，可以使用DES方法来评估无线网络的性能和信道分配策略。
综上所述，离散事件系统仿真方法是一种用于模拟和分析系统行为的重要工具。不同的仿真方法可以适用于不同的系统和问题，选择合适的仿真方法可以提高仿真的效率和准确性。
