一种深空通信网络仿真验证平台构建方法技术

本发明专利技术公开了一种深空通信网络仿真验证平台构建方法，包括：利用树莓派模拟通信节点，利用交换机将所有通信节点连结成一个网络，通过一台主控计算机对所有通信节点进行控制；以网桥方式为所有通信节点配置静态IP；所有通信节点进行时间同步，将同步动作集成并设为开机自启动；对每一个通信节点配置静态ARP，将配置操作集成并设为开机自启动；进行深空通信链路状态模拟并将配置操作集成；进行通信节点模拟，在整个仿真验证平台上进行协议栈的实现和数据流的传输。本发明专利技术的方法具有操作简单、可实现性强的优点，其构建的平台成本低、占用空间小、易于管理，对不同深空通信网络场景适用性强，对网络场景的变更适应性强，且验证结果接近实际情况。

A construction method of deep space communication network simulation and verification platform

【技术实现步骤摘要】
一种深空通信网络仿真验证平台构建方法
本专利技术涉及深空通信网络测试领域，具体涉及一种深空通信网络仿真验证平台构建方法。
技术介绍
由于航天器造假成本高昂，因此前期的空间通信网络实验多在地面进行。现如今较为常见的网络仿真平台主要有三种。一是利用OPNET、NS2等网络仿真工具进行虚拟网络的构建，传输虚拟数据，从而进行空间通信网络的仿真实验，这种方式简便且容易实现，但其缺点是仿真的链路环境以及实验过程均为虚拟的参数和过程，结果大多为理论值，可能与实际情况存在偏差。第二种方式是利用虚拟机，每一个虚拟机可以作为一个通信节点，在同一台电脑上就可实现多个通信节点的真实数据传输，但这种方式对运行虚拟机的电脑性能要求较高，因此通信节点不宜过多，只能对通信节点较少、场景较为简单的网络进行仿真，且虚拟机通信节点之间的通信很有可能会受到本机的一些影响，从而造成实验结果的偏差。第三种方式是利用多台PC机来构建网络仿真平台，每一台PC机作为一个通信节点传输真实数据，利用网络仿真器来模拟真实链路环境，这种方式得到的实验结果最接近实际情况，但若是通信节点较多，则会使得成本较高，且占地空间大、管理困难。目前还没有既能克服以上三种方式的缺点、又能综合以上三种方式的优点的深空通信网络仿真验证平台构建方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术缺陷，提供了一种易于操作、可实现性强的深空通信网络仿真验证平台构建方法；该方法所构建的深空通信网络仿真验证平台既能够实现节点较少的简单网络场景仿真，也能够实现节点较多的复杂网络场景仿真，满足不同深空通信网络场景的复杂性需求，仿真结果接近实际情况，且成本低、占用空间小、易于管理，对网络场景的变更适应性强。为实现上述目的，本专利技术提出了一种深空通信网络仿真验证平台构建方法，所述方法包括：利用树莓派模拟通信节点，利用交换机将所有通信节点连结成一个网络，任意两个通信节点之间能够通信，并通过一台主控计算机对所有通信节点进行控制；以网桥方式为每一个通信节点配置静态IP；所有通信节点进行时间同步，将同步动作集成并设为开机自启动；对每一个通信节点配置静态ARP，将配置操作集成并设为开机自启动；对需要进行仿真验证的深空通信网络场景进行分析，确定每一条通信链路特性，然后进行深空通信链路状态模拟，并将配置操作集成；进行通信节点模拟，在整个仿真验证平台上进行协议栈的实现和数据流的传输。作为上述方法的一种改进，所述利用树莓派模拟通信节点，利用交换机将所有通信节点连结成一个网络，任意两个通信节点之间能够通信，并通过一台主控计算机对所有通信节点进行控制；具体包括：分析需要仿真验证的通信网络场景，确定整个网络的通信节点个数；采用一台PC机作为主控计算机；采用树莓派作为通信节点，一个树莓派作为一个通信节点；用网线将所有通信节点和主控计算机连接到一台交换机上；利用交换机将所有通信节点连结成一个网络，使任意两个通信节点之间能够通信；在主控计算机上利用VNC显示通信节点的图形界面，实现对所有通信节点的控制。作为上述方法的一种改进，所述所有通信节点进行时间同步，将同步动作集成并设为开机自启动；具体包括：选取一个通信节点作为ntp服务器，配置ntp服务器；除了作为ntp服务器端的通信节点，其余通信节点均作为ntp客户端，对ntp客户端进行配置；调整ntp服务器的时间；使ntp客户端的时间与ntp服务器同步；将ntp同步动作集成并设为开机自启动。作为上述方法的一种改进，所述对每一个通信节点配置静态ARP，将配置操作集成并设为开机自启动；具体包括：在作为ntp服务器的通信节点上查询其余通信节点的物理地址；选取一个作为ntp客户端的通信节点，在其上查询作为ntp服务器端的通信节点的物理地址；为每一个通信节点配置静态ARP，将此操作集成，并设置为开机自启动。作为上述方法的一种改进，所述对需要进行仿真验证的深空通信网络场景进行分析，确定每一条通信链路特性，然后进行深空通信链路状态模拟，并将配置操作集成；具体包括：根据链路速率、延时和丢包特性，对每一个通信节点的数据发送的速率、延时和丢包率进行配置；将以上特性进行数据流分流设置，实现同一发送节点不同接收节点的链路具有不同特性的设置；将以上链路特性设置写成一个配置文件，将链路特性设置操作集成起来。作为上述方法的一种改进，所述协议栈为DTN协议栈或TCP/IP协议栈；所述数据流为真实数据。本专利技术的优势在于：1、通过本专利技术的方法所构建的仿真验证平台易于管理，仅利用一台PC机就可以实现所有通信节点的控制，且对其中功能模块的配置进行了集成，不仅可以实现一次配置持续使用，即使断电重启也无需重新配置，同时易于修改，增强了整个深空通信网络仿真验证平台对网络场景变更的适应性，从而大大降低了对于多节点网络场景进行通信节点控制时的人力和时间的损耗，提升了整个仿真验证实验的效率；2、通过本专利技术的方法构建的深空通信网络验证平台对不同深空通信网络场景适用性强，其轻量化、小型化、成本低的特点摆脱了PC机体型大、占地空间大、成本高昂的缺陷，使其不仅能够对节点较少的简单网络场景进行仿真验证，也能对节点较多的复杂网络场景进行仿真验证，其对不同网络场景的强包容性使其能够满足不同深空通信网络场景的复杂性需求，实现仿真验证；3、通过本专利技术的方法所构建的仿真验证平台的验证结果较为接近实际情况；相比于只能进行理论仿真的各种仿真软件实验平台，该方法构建的深空通信网络验证平台能够对深空通信链路状况进行真实实现，且能够在网络上进行真实数据的传输，因此得到的仿真验证结果更接近实际情况，更能够满足各个任务对尽量接近实际情况的验证需求；4、本专利技术的方法操作简单、易于实现；该方法构建的深空通信网络验证平台可实现性强，现已应用于某预研项目的复杂深空通信网络场景的仿真验证。附图说明图1为本专利技术的深空通信网络仿真验证平台构建方法的流程图；图2为本专利技术构建的深空通信网络仿真验证平台结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细的说明。本专利技术提供了一种易于操作、可实现性强的深空通信网络仿真验证平台构建方法；该方法所构建的深空通信网络仿真验证平台能够满足不同深空通信网络场景的复杂性需求，仿真结果接近实际情况，且成本低、占用空间小、易于管理，对网络场景的变更适应性强。1、将功能模块配置的实施过程集成起来，易于修改，大大提高了二次配置时的效率，增强了整个深空通信网络仿真验证平台对网络场景变更的适应性。2、将通信节点实物化、轻量化、小型化，使其不仅能够模拟真实深空通信网络场景，而且对网络场景的多样性包容性强，平台易于管理、成本较低。不仅可以利用树莓派实现，也可利用其他能够运行Linux操作系统的微型机实现。如图1所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深空通信网络仿真验证平台构建方法，所述方法包括：/n利用树莓派模拟通信节点，利用交换机将所有通信节点连结成一个网络，任意两个通信节点之间能够通信，并通过一台主控计算机对所有通信节点进行控制；/n以网桥方式为每一个通信节点配置静态IP；/n所有通信节点进行时间同步，将同步动作集成并设为开机自启动；/n对每一个通信节点配置静态ARP，将配置操作集成并设为开机自启动；/n对需要进行仿真验证的深空通信网络场景进行分析，确定每一条通信链路特性，然后进行深空通信链路状态模拟，并将配置操作集成；/n进行通信节点模拟，在整个仿真验证平台上进行协议栈的实现和数据流的传输。/n

【技术特征摘要】
1.一种深空通信网络仿真验证平台构建方法，所述方法包括：
利用树莓派模拟通信节点，利用交换机将所有通信节点连结成一个网络，任意两个通信节点之间能够通信，并通过一台主控计算机对所有通信节点进行控制；
以网桥方式为每一个通信节点配置静态IP；
所有通信节点进行时间同步，将同步动作集成并设为开机自启动；
对每一个通信节点配置静态ARP，将配置操作集成并设为开机自启动；
对需要进行仿真验证的深空通信网络场景进行分析，确定每一条通信链路特性，然后进行深空通信链路状态模拟，并将配置操作集成；
进行通信节点模拟，在整个仿真验证平台上进行协议栈的实现和数据流的传输。


2.根据权利要求1所述的深空通信网络仿真验证平台构建方法，其特征在于，所述利用树莓派模拟通信节点，利用交换机将所有通信节点连结成一个网络，任意两个通信节点之间能够通信，并通过一台主控计算机对所有通信节点进行控制；具体包括：
分析需要仿真验证的通信网络场景，确定整个网络的通信节点个数；
采用一台PC机作为主控计算机；
采用树莓派作为通信节点，一个树莓派作为一个通信节点；
用网线将所有通信节点和主控计算机连接到一台交换机上；利用交换机将所有通信节点连结成一个网络，使任意两个通信节点之间能够通信；
在主控计算机上利用VNC显示通信节点的图形界面，实现对所有通信节点的控制。


3.根据权利要求2所述的深空通信网络仿真验证平台构建方法，其特征在于，所述所有通信节点进行时间同步，将同步动作集成并设为开...

【专利技术属性】
技术研发人员：余果，董振兴，朱岩，张伟东，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11