導(dǎo)語：通信類計(jì)算機(jī)仿真能力培育一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

引言

計(jì)算機(jī)仿真是集系統(tǒng)工程、控制理論、計(jì)算技術(shù)于一體的綜合性學(xué)科，它利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的信息處理能力構(gòu)建數(shù)學(xué)模型、模擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，并通過評(píng)價(jià)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證模型的正確性。在信息科學(xué)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)仿真已經(jīng)成為研究者從事科學(xué)研究的重要手段。另外，在實(shí)際科研條件不充分的情況下，計(jì)算機(jī)仿真也是研究者從事課題研究的有力工具。它可以幫助研究人員在一定程度上擺脫科研條件的限制，從事大量專題研究。對(duì)于科研條件相對(duì)落后的高校，培養(yǎng)信息類研究生的計(jì)算機(jī)仿真能力顯得尤為重要?？蒲性O(shè)備昂貴而科研經(jīng)費(fèi)不足導(dǎo)致一些前沿的課題研究無法開展，一方面限制了學(xué)校自身的學(xué)科發(fā)展，另一方面也限制了研究生的培養(yǎng)。從培養(yǎng)通信專業(yè)研究生的科研能力出發(fā)，本文提出應(yīng)用仿真軟件和計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備構(gòu)建科研仿真平臺(tái)，改善研究生從事課題研究的環(huán)境。文中提到的平臺(tái)建設(shè)方案不僅能緩解科研條件薄弱導(dǎo)致科研領(lǐng)域受限的問題，而且可解決現(xiàn)有仿真軟件很難滿足新課題研究需求、仿真結(jié)果跟實(shí)際系統(tǒng)脫節(jié)的問題。在平臺(tái)建設(shè)過程中，研究生將提升自己的計(jì)算機(jī)仿真能力，擴(kuò)展課題研究的領(lǐng)域。

計(jì)算機(jī)仿真軟件應(yīng)用現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)仿真研究始于上世紀(jì)八十年代，國外有研究組織以計(jì)算機(jī)為工具模擬復(fù)雜系統(tǒng)。到今天，已經(jīng)出現(xiàn)了大量的計(jì)算機(jī)仿真軟件?，F(xiàn)有的仿真軟件（特別是商業(yè)軟件）存在如下缺陷：首先，很難滿足新課題的研究需求。很多商業(yè)仿真軟件面向?qū)嶒?yàn)教學(xué)，旨在提高教學(xué)效率。其功能大多模擬已經(jīng)很成熟的系統(tǒng)和模型，適合已經(jīng)存在的工程應(yīng)用。對(duì)于一些新領(lǐng)域、新課題的研究，由于理論模型需要不斷更新和完善，其內(nèi)容很難得到仿真軟件的同步支持。新領(lǐng)域和新課題的支持欠缺導(dǎo)致這些軟件不能很好地滿足科研需要。其次，大部分商業(yè)軟件不提供開源代碼或者深入開發(fā)的接口。當(dāng)面臨新課題時(shí)，研究人員無法有效擴(kuò)展這些軟件，使之應(yīng)用于新的研究領(lǐng)域。最后，仿真設(shè)計(jì)的系統(tǒng)跟所模仿的實(shí)際系統(tǒng)存在差距。計(jì)算機(jī)軟件的模擬過程往往忽略大量實(shí)際約束條件，更多地停留在理論設(shè)計(jì)層面，可能導(dǎo)致仿真結(jié)果跟實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)。

構(gòu)建仿真軟件平臺(tái)培養(yǎng)研究生的科研能力

在培養(yǎng)通信專業(yè)研究生時(shí)，導(dǎo)師應(yīng)該充分考慮到仿真軟件上述的缺陷，鍛煉學(xué)生正確使用仿真軟件從事課題研究的能力。從而擺脫已有軟件的功能限制，增強(qiáng)科研的靈活度。

1.建立開源的仿真軟件實(shí)驗(yàn)環(huán)境從開源仿真軟件入手，摸索改進(jìn)和自主設(shè)計(jì)仿真軟件的方法，建立適合課題研究的仿真軟件平臺(tái)。圖1說明了本研究的思路。通信領(lǐng)域的很多課題都是開放的，研究生可以選擇自己感興趣的方向。但科研基礎(chǔ)、科研經(jīng)費(fèi)、科研時(shí)間以及實(shí)驗(yàn)條件的限制，最后導(dǎo)致科研基礎(chǔ)薄弱，無法為研究生提供優(yōu)良的科研環(huán)境，支持其從事新課題、新熱點(diǎn)的專題研究。通過引入仿真軟件，研究生可在導(dǎo)師的指導(dǎo)下改進(jìn)仿真軟件或自主設(shè)計(jì)仿真軟件。最后，形成以仿真軟件為平臺(tái)的科研環(huán)境。這不僅彌補(bǔ)了科研資源的匱乏，而且拓展了課題研究領(lǐng)域，研究生可以根據(jù)自己的興趣方向開展專題研究。

2.實(shí)驗(yàn)環(huán)境中用到的仿真軟件根據(jù)研究方向和參與項(xiàng)目的分工，導(dǎo)師應(yīng)該為學(xué)生指定合適的仿真軟件。譬如，從事網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究的學(xué)生，導(dǎo)師可為其安排Matlab和NS2等仿真軟件；從事無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的學(xué)生，導(dǎo)師可為其安排Matlab和GloMoSim等仿真軟件。

3.培養(yǎng)應(yīng)用和開發(fā)仿真軟件的能力考慮到仿真軟件的缺陷，在培養(yǎng)研究生的計(jì)算機(jī)仿真能力時(shí)需要從兩方面入手：第一，選擇便于二次開發(fā)的仿真軟件，培養(yǎng)研究生改進(jìn)現(xiàn)有軟件、甚至自主開發(fā)仿真軟件的能力；第二，仿真設(shè)計(jì)跟實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合，在培養(yǎng)研究生原理分析能力的同時(shí)增強(qiáng)工程實(shí)踐能力。前一個(gè)方面考慮到仿真軟件不一定滿足新課題的需要，譬如當(dāng)前還沒有能很好支持認(rèn)知無線電研究的軟件。因此，在指導(dǎo)研究生時(shí)，導(dǎo)師一定要考慮到所用軟件是否支持二次開發(fā)，能有效擴(kuò)展現(xiàn)有平臺(tái)，從而支持新課題的研究。開源的仿真軟件能很好地滿足這一需要，譬如，開源的NS2軟件為通信課題提供了一個(gè)開放的研究平臺(tái)，研究者通過添加新功能模塊，能將其擴(kuò)展成適應(yīng)新課題的平臺(tái)。

構(gòu)建計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)培養(yǎng)研究生的科研能力

在對(duì)專題進(jìn)行原理性研究時(shí)，仿真軟件為研究的深入提供了很多的便利。但是，仿真軟件存在一個(gè)不可忽視的缺陷——不能完全還原實(shí)際工程場景。基于仿真的研究成果往往是原理性的結(jié)論，很難直接應(yīng)用到工程實(shí)踐中。因此，除培養(yǎng)研究生的仿真能力外，還需要鍛煉其工程應(yīng)用能力。本文提供了另外一種仿真思路：在利用軟件方法進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)后，再利用計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來搭建一些實(shí)驗(yàn)原型，近似模擬最后的實(shí)際系統(tǒng)。組建這樣的原型系統(tǒng)既充實(shí)了科研資源，又鍛煉了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。譬如，為構(gòu)建一個(gè)MPLS網(wǎng)絡(luò)，實(shí)驗(yàn)室需要投入很高的經(jīng)費(fèi)購買路由器設(shè)備，這意味著經(jīng)費(fèi)不充足的實(shí)驗(yàn)室無法從事MPLS網(wǎng)絡(luò)方面的研究。此時(shí)，如果在計(jì)算機(jī)上安裝Linux系統(tǒng)，并配置MPLS功能，即可用來充當(dāng)MPLS路由器并組建一個(gè)MPLS實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。這種計(jì)算機(jī)平臺(tái)仍然是一種仿真環(huán)境，但比純粹的仿真軟件更接近工程環(huán)境了。學(xué)生可以在這樣的實(shí)驗(yàn)條件下從事很多MPLS網(wǎng)絡(luò)方面的課題研究，這對(duì)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力有很大的幫助。為有效構(gòu)建計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，研究生應(yīng)該從課題研究需要出發(fā)，有針對(duì)性地學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)和技能。導(dǎo)師應(yīng)該引導(dǎo)研究生學(xué)習(xí)《操作系統(tǒng)》、《嵌入式系統(tǒng)》等課程。另外，導(dǎo)師還應(yīng)引導(dǎo)研究生學(xué)習(xí)Linux方面的技術(shù)，提升學(xué)生應(yīng)用Linux從事系統(tǒng)開發(fā)的能力。

結(jié)論

在信息科學(xué)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)仿真已經(jīng)成為研究者從事科學(xué)研究的重要手段。研究人員可利用合適的仿真軟件模擬系統(tǒng)，通過仿真實(shí)驗(yàn)來分析方案設(shè)計(jì)正確性并予以優(yōu)化，以減少工程實(shí)施中的問題。另外，在實(shí)際科研條件不充分的情況下，計(jì)算機(jī)仿真可幫助研究人員在一定程度上擺脫科研條件的限制，從事大量專題研究。為提高學(xué)習(xí)和科研能力，通信專業(yè)研究生應(yīng)該掌握一些仿真工具。本文提出應(yīng)用仿真軟件和計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備構(gòu)建科研仿真平臺(tái)，改善研究生從事課題研究的環(huán)境。這些不僅能緩解科研條件薄弱導(dǎo)致科研領(lǐng)域受限的問題，而且可解決現(xiàn)有仿真軟件很難滿足新課題研究需求、仿真結(jié)果跟實(shí)際系統(tǒng)脫節(jié)的問題。