一种面向卫星移动通信的系统级仿真演示验证方法技术方案

本发明专利技术一种面向卫星移动通信的系统级仿真演示验证方法，通过仿真场景配置，创建并完成卫星移动通信的无线传输仿真和协议传输仿真，统计得到单条链路和系统全局的通信性能，完成对卫星移动通信系统设计和卫星通信关键技术的评估。通过存储模型数据创建所需的节点模型、信道模型和协议模型形成仿真模型，使得仿真过程具有优良的可扩展性和重复性，并将繁杂的仿真基础模型封装，根据需要修改其数据和位置，使得仿真模型的建立更加简明，提高其适应的普遍性；通过依次进行的网络、链路和协议进行仿真，实现仿真不同的卫星协议、不同卫星网络拓扑、不同卫星系统配置、不同的卫星通信相关技术，从而实现对卫星通信系统设计、卫星通信技术的相关评估。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星移动通信仿真领域，具体为一种面向卫星移动通信的系统级仿真演示验证方法。
技术介绍
近些年来，随着卫星技术的进步，卫星移动通信在国防建设、经济发展以及社会生活等方面都发挥着越来越重要的作用。卫星通信技术面临着高时延、高衰落等有异与地面通信系统的通信难题，同时相比于地面系统，卫星通信系统造价高昂、构造复杂，并且不易改造。与地面通信系统类似，卫星通信技术的发展也离不开仿真测试平台的支撑，系统级的仿真验证可以快速的、低成本的评估系统方案和算法的性能，定量分析星上有效载荷算法和架构改进对全系统性能的影响，从而降低风险，避免在设计层面就埋下问题和风险，符合有效载荷设计和发展的未来趋势。同时，通过仿真软件直观的演示星地链路的传输性能、业务提供能力等，从而更形象直观的展示技术方案的先进性。当前较流行以下四款网络仿真器如下：1.NS2：NS2(Network Simulator version 2)网络仿真器是一种面向对象的网络仿真器。NS2软件配有仿真过程动态观察器，可以在仿真运行结束后，动态察看仿真的运行过程，观察跟踪的数据。NS2功能强大，可扩展性强，执行效率高，已广泛应用于局域网、广域网、无线移动网和卫星网络的仿真。2.OMNeT++:OMNeT++是一种离散事件仿真器，具备可嵌入式仿真内核和强大图形界面接口，可运行于多个操作系统平台，具备编程，调试和跟踪支持等功能并支持分布式并行仿真。3.DTNsim：DTNsim是用Java语言编写的离散事件模拟器，用
来模拟DTN(Distributed Transient Network，分布的瞬态网络)中传输中断或失败时的消息存储转发。DTNsim还支持消息的分片传送。如果一个消息传送过程中碰到连接关闭，而已经有消息分片成功被节点接收，那么该节点将会等待剩余的消息分片的到来。4.ONE：ONE适用于DTN网络环境的路由协议和应用研究分析的模拟器，具有离散事件驱动、面向对象和模拟真实网络环境的特点。ONE将移动模型、DTN路由和可视化的图形界面整合为一体，非常容易进行扩展，并可以提供大量的分析模型和结果报告。虽然这四款仿真软件有着非常优秀的仿真性能，但是在仿真卫星移动通信方案时，存在着无法逾越的缺点：NS2缺少对DTN网络环境很好的支持。同时，NS2进行多节点仿真时，不能够传输实际数据，这导致无法进行真实数据的传输。OMNET++需要用户自己实现特定功能。DTNsim是专门为DTN网络环境设计的模拟器。但是，它只是单纯地关注于路由的仿真。同时，在多节点仿真时，不能进行真实数据的传输。ONE网络模拟器只实现了DTN协议的BP部分，在进行多节点仿真时，只是传送虚拟数据(数据信息的信息)，既不能实现真实数据传送也不能体现数据流向。综上所述，NS2和OMNET++网络仿真器缺乏对DTN网络环境良好支持，需用户进行特定的开发。而DTNsim和ONE网络仿真器虽然是专门为DTN网络环境设计的模拟器，但是都有各自的缺陷。而且在多节点仿真时，其都只能模拟虚拟数据传输，不能进行真实数据传送，不能满足卫星移动通信仿真的要求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种面向卫星移动通信的系统级仿真演示验证方法，通过仿真场景配置，创建并完成卫星移动通信的无线传输仿真和协议传输仿真，统计得到单条链路和系统全局的通信性能，从而
完成对卫星移动通信系统设计和卫星通信关键技术的评估。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种面向卫星移动通信的系统级仿真演示验证方法，包括如下步骤，步骤1，模型创建的步骤，根据卫星移动通信的系统级仿真的需求，完成卫星移动通信仿真模型的创建；所述的卫星移动通信仿真模型包括支持扩展的仿真模型和不支持扩展的仿真模型，支持扩展的仿真模型包括卫星移动通信节点仿真模型和卫星通信信道仿真模型；步骤2，网络创建的步骤，根据卫星移动通信节点仿真模型，创建所需数量的卫星移动通信节点，并修改卫星移动通信节点的配置参数；根据仿真网络拓扑的需求修改卫星移动通信节点在仿真网络拓扑中的位置；由确定配置参数和位置的卫星移动通信节点构建得到对应的仿真网络拓扑；步骤3，网络仿真的步骤，对仿真网络拓扑进行业务状态更新和位置更新，得到若干个新的业务请求和切换请求；通过对业务请求和切换请求的无线资源管理得到卫星移动通信链路，并以链路为单位存储对应链路所有节点的业务信息、位置信息和无线资源信息；步骤4，链路仿真的步骤，对所有卫星移动通信链路依次进行链路计算和链路级到系统级的映射，得到每个链路对应的载噪比、物理层时延和物理层误包率；以链路为单位存储对应链路的载噪比、物理层时延和物理层误包率；步骤5，协议仿真的步骤，根据每个链路对应的物理层时延和物理层的误包率对所有链路依次进行协议仿真，得到每个链路对应的掉话率、网络层丢包率、网络层误包率和网络层时延；以链路为单位存储对应链路的网络层丢包率、网络层误包率和网络层时延；步骤6，在设定的仿真时间内以协议帧为步长循环执行步骤3到5，完成对面向卫星移动通信的系统级仿真演示验证。优选的，还包括将以链路为单位存储的仿真信息储存为图形或文件形式，并显示的步骤；所述的仿真信息包括对应链路所有节点的业务信息、位置信息和无线资源信息，载噪比、物理层时延和物理层误包率，以及网络层丢包率、网络层误包率和网络层时延。优选的，步骤1中创建仿真模型时，采用面向对象的设计，构建包括卫星通信节点模块，卫星通信信道模块和卫星通信协议模块的卫星移动通信仿真基础模块；对卫星移动通信仿真基础模块进行模型特化存储得到仿真模型库数据，存储在仿真模型库模块中，根据卫星移动通信的系统级仿真的需求，选取对应的仿真模型库数据创建得到卫星移动通信仿真模型。优选的，步骤3中，无线资源管理包括路由查找，呼叫准入判决，无线资源分配和切换管理。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术所述方法通过存储模型数据创建所需的节点模型、信道模型和协议模型形成仿真模型，使得仿真过程具有优良的可扩展性和重复性，并将繁杂的仿真基础模型封装，根据需要修改其数据和位置，使得仿真模型的建立更加简明，提高其适应的普遍性；通过依次进行的网络、链路和协议进行仿真，实现仿真不同的卫星协议、不同卫星网络拓扑、不同卫星系统配置、不同的卫星通信相关技术，从而实现对卫星通信系统设计、卫星通信技术的相关评估。进一步的，通过将以链路为单位存储的仿真信息储存为图形或文件形式，并显示，更好的为用户提供了接入和操作的入口，能够便捷地管理仿真模型库、配置仿真场景、控制仿真过程、跟踪仿真参数跟踪、展示仿真结果、展示仿真场景，使得仿真平台具有良好的交互性。进一步的，通过卫星移动通信仿真基础模块模型特化存储得到仿真模型库数据，为自定义仿真模型提供操作支持，能够更好的创建用户所需的卫星
移动通信场景。附图说明图1为本专利技术实例中所述方法具体实现时卫星移动通信的系统级仿真演示验证系统的结构图。图2为本专利技术实例中所述方法具体实现时卫星移动通信仿真平台交互界面模块示意图。图3为本专利技术实例中所述方法的整体仿真流程。图4为本专利技术实例中所述方法具体实现时卫星移动通信仿真平台仿真模型库构成图。图5本专利技术实例中所述方法具体实现时图形形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向卫星移动通信的系统级仿真演示验证方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1，根据卫星移动通信的系统级仿真的需求，完成卫星移动通信仿真模型的创建；所述的卫星移动通信仿真模型包括支持扩展的仿真模型和不支持扩展的仿真模型，支持扩展的仿真模型包括卫星移动通信节点仿真模型和卫星通信信道仿真模型；步骤2，根据卫星移动通信节点仿真模型，创建所需数量的卫星移动通信节点，并修改卫星移动通信节点的配置参数；根据仿真网络拓扑的需求修改卫星移动通信节点在仿真网络拓扑中的位置；由确定配置参数和位置的卫星移动通信节点构建得到对应的仿真网络拓扑；步骤3，对仿真网络拓扑进行业务状态更新和位置更新，得到若干个新的业务请求和切换请求；通过对业务请求和切换请求的无线资源管理得到卫星移动通信链路，并以链路为单位存储对应链路所有节点的业务信息、位置信息和无线资源信息；步骤4，对所有卫星移动通信链路依次进行链路计算和链路级到系统级的映射，得到每个链路对应的载噪比、物理层时延和物理层误包率；以链路为单位存储对应链路的载噪比、物理层时延和物理层误包率；步骤5，根据每个链路对应的物理层时延和物理层的误包率对所有链路依次进行协议仿真，得到每个链路对应的掉话率、网络层丢包率、网络层误包率和网络层时延；以链路为单位存储对应链路的网络层丢包率、网络层误包率和网络层时延；步骤6，在设定的仿真时间内以协议帧为步长循环执行步骤3到5，完成对面向卫星移动通信的系统级仿真演示验证。...

【技术特征摘要】
1.一种面向卫星移动通信的系统级仿真演示验证方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1，根据卫星移动通信的系统级仿真的需求，完成卫星移动通信仿真模型的创建；所述的卫星移动通信仿真模型包括支持扩展的仿真模型和不支持扩展的仿真模型，支持扩展的仿真模型包括卫星移动通信节点仿真模型和卫星通信信道仿真模型；步骤2，根据卫星移动通信节点仿真模型，创建所需数量的卫星移动通信节点，并修改卫星移动通信节点的配置参数；根据仿真网络拓扑的需求修改卫星移动通信节点在仿真网络拓扑中的位置；由确定配置参数和位置的卫星移动通信节点构建得到对应的仿真网络拓扑；步骤3，对仿真网络拓扑进行业务状态更新和位置更新，得到若干个新的业务请求和切换请求；通过对业务请求和切换请求的无线资源管理得到卫星移动通信链路，并以链路为单位存储对应链路所有节点的业务信息、位置信息和无线资源信息；步骤4，对所有卫星移动通信链路依次进行链路计算和链路级到系统级的映射，得到每个链路对应的载噪比、物理层时延和物理层误包率；以链路为单位存储对应链路的载噪比、物理层时延和物理层误包率；步骤5，根据每个链路对应的物理层时延和物理层的误包率对所有链路依次进行协议仿真，得到每个链路对应的掉话率、网络层...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕刚明，王晓杰，任品毅，李雄飞，楼大年，孙垂强，李国兵，杜清河，朱浩，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61