一种卫星网络链路模拟器实现方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种卫星网络链路模拟器实现方法。该方法包括：根据用户提供的星历文件计算卫星数据报告；根据卫星数据报告计算卫星链路的动态连接拓扑，并将动态连接拓扑划分为一系列拓扑快照；链路模拟器根据拓扑快照中的连接信息进行链路模拟参数的配置，卫星节点间通过已配置参数的链路模拟器进行通信；根据拓扑快照中的连接信息在可视界面中实时显示卫星之间建立的通信链路。本发明专利技术通过卫星数据报告输出模块、拓扑快照生成模块、卫星链路可视化模块及汇聚交换模块的有序协同，实现对相关传输链路通断、时延、抖动以及误码率的有效模拟，可为卫星网络新技术的验证与评估模拟提供基础仿真环境。基础仿真环境。基础仿真环境。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星网络链路模拟器实现方法和系统


[0001]本专利技术涉及卫星网络链路通信
，尤其涉及一种卫星网络链路模拟器实现方法和系统。

技术介绍

[0002]随着互联网技术的发展，用户规模和应用范围的不断扩大，许多偏远地区以及复杂自然场景下的通信设备无法使用传统地面网络进行通信。为应对这一挑战，建设并发展卫星网络受到世界各国的空前关注。然而，由于卫星网络具备长时延、高误码率、链路间歇性中断等特征，地面相对成熟的网络通信协议无法直接“照搬”，尚需设计符合卫星网络自身特点的新方案并开展全方位、多维度的论证与测试。考虑卫星上试验部署成本高、配置效率底下、执行周期过长等诸多不利因素，构建一套高效、灵活、可扩展卫星网络链路模拟器以支撑各类新型网络协议的初步验证与评估至关重要。
[0003]目前，现有技术中的卫星网络链路模拟方法存在一定的局限性：如仿真环境配置与真实卫星网络环境相差较大，真实性无法保证；使用成本较高，不支持用户自定义模拟，灵活性较差；大规模扩展情况下连接拓扑复杂，可扩展性差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的实施例提供了一种卫星网络链路模拟器实现方法和系统，以实现对卫星网络链路状态进行有效的实时模拟。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种卫星网络链路模拟器实现方法，包括：
[0007]根据用户提供的星历文件计算卫星数据报告；
[0008]根据卫星数据报告计算卫星链路的动态连接拓扑，并将动态连接拓扑划分为一系列拓扑快照；
[0009]链路模拟器根据拓扑快照中的连接信息进行链路模拟参数的配置，卫星节点间通过已配置参数的链路模拟器进行通信；
[0010]根据拓扑快照中的连接信息在可视界面中实时显示卫星之间建立的通信链路。
[0011]优选地，所述的根据用户提供的星历文件计算卫星数据报告，包括：
[0012]接收用户自定义的卫星星历文件，根据卫星星历文件计算卫星数据报告，卫星数据报告中记录了当前卫星星座中各卫星的与卫星节点运行状态相关的卫星运行参数，该卫星运行参数包括：卫星位置、运行速度、运行高度和运动轨迹。
[0013]优选地，所述的根据卫星数据报告计算卫星链路的动态连接拓扑，并将动态连接拓扑划分为一系列拓扑快照，包括：
[0014]解析卫星数据报告中的卫星运行参数，根据各卫星位置、运行速度和运行高度参数计算出在各个时刻各节点之间的可见性，并依据卫星链路建链规则为卫星节点之间建立连接关系，得到星座在一个完整的运行周期内各个时刻卫星节点之间的动态连接拓扑；
[0015]根据用户指定的静态拓扑持续时间将所涉及的每一时刻卫星动态连接拓扑图取交集处理，得到一系列连续的静态连接拓扑；
[0016]根据卫星类型、所处类型的轨道数目和轨道内卫星数量对卫星节点编号，根据链路的连接类型对卫星节点的连接端口编号，将所有静态连接拓扑内所有存在的链路连接信息以<源节点编号，源连接端口编号——目的节点编号，目的连接端口编号>的形式表示，完成所有连接信息的表示之后，为所有卫星节点的连接端口映射全局唯一的逻辑分组ID，同时生成连接端口与逻辑分组ID的映射文件，在连接端口与逻辑分组ID的映射文件中以<节点编号，连接端口编号，逻辑分组ID>的形式储存映射关系；
[0017]将划分好的一系列静态链接拓扑按照加载顺序进行编号，同时根据静态连接拓扑的持续时间确定每个静态连接拓扑的起始时间与结束时间，将静态链接拓扑序号与静态链接拓扑的起始时间、结束时间一起写入静态连接拓扑中，根据当前时间判断此刻应该加载的拓扑快照的序号，根据该序号加载对应的拓扑快照并进行链路模拟，在到达拓扑快照的结束时间后，按照序号递增的顺序加载下一个拓扑快照并进行模拟，待到达最后一个拓扑快照的结束时间时，加载序号最小的拓扑快照，如此进行周期模拟。
[0018]优选地，所述的链路模拟器根据拓扑快照中的连接信息进行链路模拟参数的配置，卫星节点间通过已配置参数的链路模拟器进行通信，包括：
[0019]根据当前时间判断应加载的拓扑快照，根据拓扑快照内的连接信息中源节点编号与目的节点编号确定该连接的链路类型，各链路模拟设备根据自身要模拟的链路类型从拓扑快照中过滤出匹配的连接信息；
[0020]根据连接端口与逻辑分组ID映射文件将过滤出的连接信息进行表达形式的转换，根据连接信息中的<源节点编号，源连接端口编号>查找到唯一的源逻辑分组ID，根据<目的节点编号，目的连接端口编号>查找到唯一的目的逻辑分组ID，将过滤出的连接信息的表达形式转换为<源逻辑分组ID——目的逻辑分组ID>；
[0021]根据所有转换后的连接信息为编程交换机配置逻辑分组ID的转换规则，完成链路通断的模拟配置，各卫星节点开始通信流程，为数据报文提供转发功能，在对新的卫星星座进行链路模拟时，用户加载新的星历文件以实现对全新卫星星座的链路模拟，同时卫星模拟节点的数量与接入位置也进行相应的更改。
[0022]优选地，所述的根据拓扑快照中的连接信息在可视界面中实时显示卫星之间建立的通信链路，包括：
[0023]根据星历文件在可视界面中对卫星节点的位置进行初始化；
[0024]在初始化卫星场景的基础上根据当前拓扑快照中的连接信息在卫星之间建立连接线，随着时间推移，可视界面中的卫星节点也实时更新位置，在当前拓扑快照到达结束时间后，可视界面将清除当前拓扑快照中的连接线，根据下一个拓扑快照建立新的连接线。
[0025]根据本专利技术的一个方面，提供了一种卫星网络链路模拟器实现装置，包括：
[0026]卫星数据报告输出模块，用于接收用户提供的卫星星历文件，并生成卫星数据报告；
[0027]拓扑快照生成模块，用于根据卫星数据报告计算卫星链路的动态连接拓扑，并将动态连接拓扑划分为一系列拓扑快照；
[0028]汇聚交换模块，用于通过链路模拟器根据拓扑快照中的连接信息进行链路模拟参
数的配置，卫星节点间通过已配置参数的链路模拟器进行通信；
[0029]卫星链路可视化模块，用于根据拓扑快照中的连接信息在可视界面中实时显示卫星之间建立的通信链路。
[0030]优选地，所述的卫星数据报告输出模块包括星历文件加载模块和卫星数据报告生成模块；
[0031]所述的星历文件加载模块，用于接收用户自定义的卫星星历文件，并将卫星星历文件交给卫星数据报告生成模块。
[0032]所述的卫星数据报告生成模块，用于根据卫星星历文件计算卫星数据报告，卫星数据报告中记录了当前卫星星座中各卫星的与卫星节点运行状态相关的卫星运行参数，该卫星运行参数包括：卫星位置、运行速度、运行高度和运动轨迹，将卫星数据报告发送给拓扑快照生成模块。
[0033]优选地，所述的拓扑快照生成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星网络链路模拟器实现方法，其特征在于，包括：根据用户提供的星历文件计算卫星数据报告；根据卫星数据报告计算卫星链路的动态连接拓扑，并将动态连接拓扑划分为一系列拓扑快照；链路模拟器根据拓扑快照中的连接信息进行链路模拟参数的配置，卫星节点间通过已配置参数的链路模拟器进行通信；根据拓扑快照中的连接信息在可视界面中实时显示卫星之间建立的通信链路。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据用户提供的星历文件计算卫星数据报告，包括：接收用户自定义的卫星星历文件，根据卫星星历文件计算卫星数据报告，卫星数据报告中记录了当前卫星星座中各卫星的与卫星节点运行状态相关的卫星运行参数，该卫星运行参数包括：卫星位置、运行速度、运行高度和运动轨迹。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据卫星数据报告计算卫星链路的动态连接拓扑，并将动态连接拓扑划分为一系列拓扑快照，包括：解析卫星数据报告中的卫星运行参数，根据各卫星位置、运行速度和运行高度参数计算出在各个时刻各节点之间的可见性，并依据卫星链路建链规则为卫星节点之间建立连接关系，得到星座在一个完整的运行周期内各个时刻卫星节点之间的动态连接拓扑；根据用户指定的静态拓扑持续时间将所涉及的每一时刻卫星动态连接拓扑图取交集处理，得到一系列连续的静态连接拓扑；根据卫星类型、所处类型的轨道数目和轨道内卫星数量对卫星节点编号，根据链路的连接类型对卫星节点的连接端口编号，将所有静态连接拓扑内所有存在的链路连接信息以<源节点编号，源连接端口编号——目的节点编号，目的连接端口编号>的形式表示，完成所有连接信息的表示之后，为所有卫星节点的连接端口映射全局唯一的逻辑分组ID，同时生成连接端口与逻辑分组ID的映射文件，在连接端口与逻辑分组ID的映射文件中以<节点编号，连接端口编号，逻辑分组ID>的形式储存映射关系；将划分好的一系列静态链接拓扑按照加载顺序进行编号，同时根据静态连接拓扑的持续时间确定每个静态连接拓扑的起始时间与结束时间，将静态链接拓扑序号与静态链接拓扑的起始时间、结束时间一起写入静态连接拓扑中，根据当前时间判断此刻应该加载的拓扑快照的序号，根据该序号加载对应的拓扑快照并进行链路模拟，在到达拓扑快照的结束时间后，按照序号递增的顺序加载下一个拓扑快照并进行模拟，待到达最后一个拓扑快照的结束时间时，加载序号最小的拓扑快照，如此进行周期模拟。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的链路模拟器根据拓扑快照中的连接信息进行链路模拟参数的配置，卫星节点间通过已配置参数的链路模拟器进行通信，包括：根据当前时间判断应加载的拓扑快照，根据拓扑快照内的连接信息中源节点编号与目的节点编号确定该连接的链路类型，各链路模拟设备根据自身要模拟的链路类型从拓扑快照中过滤出匹配的连接信息；根据连接端口与逻辑分组ID映射文件将过滤出的连接信息进行表达形式的转换，根据连接信息中的<源节点编号，源连接端口编号>查找到唯一的源逻辑分组ID，根据<目的节点编号，目的连接端口编号>查找到唯一的目的逻辑分组ID，将过滤出的连接信息的表达形式
转换为<源逻辑分组ID——目的逻辑分组ID>；根据所有转换后的连接信息为编程交换机配置逻辑分组ID的转换规则，完成链路通断的模拟配置，各卫星节点开始通信流程，为数据报文提供转发功能，在对新的卫星星座进行链路模拟时，用户加载新的星历文件以实现对全新卫星星座的链路模拟，同时卫星模拟节点的数量与接入位置也进行相应的更改。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的根据拓扑快照中的连接信息在可视界面中实时显示卫星之间建立的通信链路，包括：根据星历文件在可视界面中对卫星节点的位置进行初始化；在初始化卫星场景的基础上根据当前拓扑快照中的连接信息在卫星之间建立连接线，随着时间推移，可视界面中的卫星节点也实时更新位置，在当前拓扑快照到达结束时间后，可视界面将清除当前拓扑快照中的连接线，根据下一个拓扑快照建立新的连接线。6.一种卫星网络链路模拟器实现装置，其特征在于，包括：卫星数据报告输出模块，用于接收用户提供的卫星星历文件，并生成卫星数据报告；拓扑快照生成模块，用于根据卫星数据报告计算卫星链路的动态连接拓扑，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯博昊，肖文泰，付连鹏，陈跨越，田阿勒滕，黄云雪，纪正霞，胡仁坤，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：