基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统，包括SMC的分布式系统仿真模型、SMC三层网络架构、网络授时的仿真时序；SMC的分布式系统仿真模型，包括仿真控制管理模块、环境模拟模块、实体A模拟模块、实体B模拟模块、实体C模拟模块、数据收集与分析模块；SMC三层网络架构，包括服务器节点、班长节点、普通节点；网络授时的仿真时序，通过采用客户端/服务端模式，实现网络授时的仿真时序的推进。本发明专利技术的业务时间基准通过网络授时实现，提高了多型实体协同仿真的实时性、可靠性和数据传输能力，满足了业务运转过程中百毫秒精度的时间精度要求。

Distributed System Simulation Communication System Based on SMC Network

【技术实现步骤摘要】
基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统
本专利技术涉及计算机领域，特别是涉及一种基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统。
技术介绍
在最近几年的课题申请和分布式系统仿真的过程中，愈发感觉到系统研制科研生产任务对分布式仿真系统的精度、规模的要求越来越高。分布式系统仿真系统的信息交互跨越多种网络，且各部件专业领域不同，所交互信息的触发条件复杂、数据量大、实时性需求差异大。传统的单一点播或组播通信机制要么对终端计算机性能要求高、核心交换设备负载压力大；要么传输稳定性、实时性差，影响仿真可信度，对系统的功能提升和规模扩展产生瓶颈效应。通过更换性能更优的网络通信设备或针对各部件分别制定通信方案可在一定程度上解决或减轻上述问题，但均面临着高昂的经济和人力成本，且改善程度有限，难以持续。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统,业务时间基准通过网络授时实现，以便提高多型实体协同仿真的实时性、可靠性和数据传输能力，满足了业务运转过程中百毫秒精度的时间精度要求。根据本专利技术提供的一种基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统，包括SMC的分布式系统仿真模型、SMC三层网络架构、网络授时的仿真时序：SMC的分布式系统仿真模型，包括仿真控制管理模块、环境模拟模块、实体A模拟模块、实体B模拟模块、实体C模拟模块、数据收集与分析模块；SMC三层网络架构，包括服务器节点、班长节点、普通节点；其中S指主服务器节点，M指班长节点，C指客户端节点也就是普通节点；服务器节点，用于对网络中所有的班长节点管控，负责激活和关闭班长节点；班长节点，用于对本分系统下的所有普通节点有管控；服务器节点、班长节点、普通节点相互之间，根据传输数据量的大小确定SMC的路由协议，进行数据传输；服务器节点、班长节点、普通节点，通过心跳检测的仿真节点动态管理，对三层网络实现分层管理；网络授时的仿真时序，通过采用客户端/服务端模式，实现网络授时的仿真时序的推进；服务端，配置于仿真控制管理模块内，用于负责逻辑时间控制，确定逻辑时间基准，用于将逻辑时间通过网络发送至内所有节点；客户端，为普通节点，通过网络从服务端获取时间，将其置为本地作为逻辑时间，普通节点的根本目的是向用户层提供初始化、数据收发与文件收发的调用接口，同时维护一个用于接收数据的缓冲区。优选地，仿真管理模块，用于为仿真控制管理单元提供仿真参数编辑界面，并将编辑好的参数下发至对应模块，同时提供仿真场景管理，支持实时、超实时以及事后回放三种模式；环境模拟模块，用于在仿真过程中实时提供影响实体运行的外部环境参数；实体A模拟模块、实体B模拟模块、实体C模拟模块，均用于模拟红蓝双方对抗实体；数据收集与分析模块，用于收集实体运行过程数据，评估实体指标。优选地，服务器节点，为整个系统的管理者，用于维护全局网络拓扑图，同时将全局网络拓扑图下发至班长节点，支撑分系统间的数据传输；服务器节点，通过采用先到先得原则，用于确定每一个分系统下的班长节点；通过心跳检测感知班长节点所在的计算机宕机，对该班长节点从全局网络拓扑图中移除，并将此时该分系统下最先注册的选举为班长节点；班长节点，用于向本分系统内所有节点广播数据，以及对本分系统内部与外部交互进行统一管理；普通节点运行应用软件在初始化后，通过不断的向班长节点注册，被班长节点添加至本分系统的网络拓扑图中；普通节点运行应用软件在程序退出后，本分系统班长节点通过心跳检测感知，将其从本分系统网络拓扑图中删除。优选地，服务器节点运行Server.exe程序；班长节点运行MonitorService.exe程序；普通节点运行应用软件，加载通信动态库CommunicateDll.dll。优选地，分系统内部，班长节点与普通节点之间，数据传输方式为基于UDP的广播方式；分系统之间，班长节点与班长节点之间，数据传输方式为基于UDP的点对点传输方式；1)小于阈值的数据传输：数据小于阈值经过通信层封装UDP发送给本分系统班长节点，班长节点或传输给目标班长节点广播或直接广播；2)大于阈值的数据传输；数据大于阈值经过通信层封装TCP传输给服务器，并把通知信息UDP发送班长节点，班长节点或传输给目标班长节点广播或直接广播，接收端接收到通知信息后通过TCP连接去服务器取数据。优选地，班长节点为分系统的管理者，用于数据转发；1)数据转发转发策略为：对目标分系统是本分系统的数据则本地广播；对目标分系统是其它分系统的，则直接根据从服务器下载的路由表转发至其它分系统的班长节点；2)分系统内部管理者普通节点在初始化过程中会向本分系统的班长节点注册，班长节点通过节点注册提供的信息元与心跳检测机制维护本分系统的内部拓扑图；其中，普通节点用于向用户层提供初始化、数据收发与文件收发的调用接口，同时维护一个用于接收数据的缓冲区。优选地，逻辑时间基准通过网络授时实现。优选地，实体A模拟模块、实体B模拟模块、实体C模拟模块，为所有节点中的任意一种；仿真控制管理模块包括仿真运行控制模块、逻辑时间基准模块；仿真运行控制模块，用于对逻辑时间控制，包括重置、步退、后退、暂停、前进、步进、加速、减速、时间设置。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术分布式系统仿真通信系统，业务时间基准通过网络授时实现，满足了业务运转过程中百毫秒精度的时间精度要求；2、本专利技术提高了多型实体协同仿真的实时性、可靠性和数据传输能力，传输稳定性、实时性好；3、本专利技术对系统的功能有利于提升仿真可信度高和规模扩展，无需更换网络通信设备，减少了改造的成本。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。图1为本专利技术基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统实施例的系统结构框图；图2为本专利技术基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统实施例的全局网络拓扑图；图3为本专利技术基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统实施例的网段内数据传输模式示意图；图4为本专利技术基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统实施例的网段间网络授时示意图；图5为本专利技术基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统实施例的网段内数据传输模式示意图；图6为本专利技术基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统实施例的另一种网段间网络授时示意图；图7为本专利技术基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统实施例的另一种网络授时示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。在一个实施例中，一种基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统，包括SMC的分布式系统仿真模型、SMC三层网络架构、网络授时的仿真时序：SMC的分布式系统仿真模型，包括仿真控制管理模块、环境模拟模块、实体A模拟模块、实体B模拟模块、实体C模拟模块、数据收集与分析模块；SMC三层网络架构，包括服务器节点、班长节点、普通节点；服务器节点，用于对网络中所有的班长节点管控，负责激活和关闭班长节点；班长节点，用于对本分系统下的所有普通节点有管控；服务器节点、班长节点、普通节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统，其特征在于，包括SMC的分布式系统仿真模型、SMC三层网络架构、网络授时的仿真时序：SMC的分布式系统仿真模型，包括仿真控制管理模块、环境模拟模块、实体A模拟模块、实体B模拟模块、实体C模拟模块、数据收集与分析模块；SMC三层网络架构，包括服务器节点、班长节点、普通节点；服务器节点，用于对网络中所有的班长节点管控，负责激活和关闭班长节点；班长节点，用于对本分系统下的所有普通节点有管控；服务器节点、班长节点、普通节点相互之间，根据传输数据量的大小确定SMC的路由协议，进行数据传输；服务器节点、班长节点、普通节点，通过心跳检测的仿真节点动态管理，对三层网络实现分层管理；网络授时的仿真时序，通过采用客户端/服务端模式，实现网络授时的仿真时序的推进；服务端，配置于仿真控制管理模块内，用于负责逻辑时间控制，确定逻辑时间基准，用于将逻辑时间通过网络发送至内所有节点；客户端，为普通节点，通过网络从服务端获取时间，将其置为本地作为逻辑时间。

【技术特征摘要】
1.一种基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统，其特征在于，包括SMC的分布式系统仿真模型、SMC三层网络架构、网络授时的仿真时序：SMC的分布式系统仿真模型，包括仿真控制管理模块、环境模拟模块、实体A模拟模块、实体B模拟模块、实体C模拟模块、数据收集与分析模块；SMC三层网络架构，包括服务器节点、班长节点、普通节点；服务器节点，用于对网络中所有的班长节点管控，负责激活和关闭班长节点；班长节点，用于对本分系统下的所有普通节点有管控；服务器节点、班长节点、普通节点相互之间，根据传输数据量的大小确定SMC的路由协议，进行数据传输；服务器节点、班长节点、普通节点，通过心跳检测的仿真节点动态管理，对三层网络实现分层管理；网络授时的仿真时序，通过采用客户端/服务端模式，实现网络授时的仿真时序的推进；服务端，配置于仿真控制管理模块内，用于负责逻辑时间控制，确定逻辑时间基准，用于将逻辑时间通过网络发送至内所有节点；客户端，为普通节点，通过网络从服务端获取时间，将其置为本地作为逻辑时间。2.如权利要求1所述的基于SMC网络的分布式系统仿真通信方法，其特征在于，仿真管理模块，用于为仿真控制管理单元提供仿真参数编辑界面，并将编辑好的参数下发至对应模块，同时提供仿真场景管理，支持实时、超实时以及事后回放三种模式；环境模拟模块，用于在仿真过程中实时提供影响实体运行的外部环境参数；实体A模拟模块、实体B模拟模块、实体C模拟模块，均用于模拟红蓝双方对抗实体；数据收集与分析模块，用于收集实体运行过程数据，评估实体指标。3.如权利要求1所述的基于SMC网络的分布式系统仿真通信系统，其特征在于，服务器节点，为整个系统的管理者，用于维护全局网络拓扑图，同时将全局网络拓扑图下发至班长节点，支撑分系统间的数据传输；服务器节点，通过采用先到先得原则，用于确定每一个分系统下的班长节点；通过心跳检测感知班长节点所在的计算机宕机，对该班长节点从全局网络拓扑图中移除，并将此时该分系统下最先注册的选举为班长节点；班长节点，用于向本分系统内所有节点广播数据，以及对本分系统内部与外部交互进行统一管理；普通节点运行应用软件在初始化后，通过不断的向班长节点注册，被班长...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大林，刘相振，董泽政，高旭东，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31