[發(fā)明專利]一種基于多代理的衛(wèi)星網(wǎng)仿真平臺的構(gòu)建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810242925.1
• 申請日: 2009-03-25
• 公開（公告）號: CN101483644A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王汝傳;饒元;徐小龍;鄭彥;孫力娟;張登銀
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04B7/185
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種基于多代理的衛(wèi)星網(wǎng)仿真平臺構(gòu)建方案。主要用于解決接近于衛(wèi)星網(wǎng)真實運行環(huán)境的仿真平臺構(gòu)建問題，屬于軟件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著因特網(wǎng)在全球范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用和衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星網(wǎng)將逐漸成為下一代因特網(wǎng)的一個重要的基礎(chǔ)部分。衛(wèi)星網(wǎng)不僅能夠提供全球覆蓋，具有連續(xù)的高帶寬性能，而且還支持靈活和可擴展的網(wǎng)絡(luò)配置。當(dāng)前，全球有一半以上的區(qū)域不能通過地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋，但通過使用衛(wèi)星接口，在本地構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)可以很方便地與世界其它地方實現(xiàn)互聯(lián)，并且衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)也可以作為地面網(wǎng)絡(luò)的一個可選備份。在許多衛(wèi)星星座中，衛(wèi)星間的星際鏈路提供了衛(wèi)星間的通訊路徑，這些路徑可以攜帶網(wǎng)絡(luò)管理信息和數(shù)據(jù)包。

在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)化、信息化進程中，衛(wèi)星組網(wǎng)及路由協(xié)議的設(shè)計成為其中的關(guān)鍵技術(shù)和難點。由于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)本身的特點，使得物理實驗研究方式的可行性不高，比較實際的方法是通過軟件仿真來驗證其網(wǎng)絡(luò)性能。因此，必須針對衛(wèi)星網(wǎng)建立一個基于軟件的模擬仿真平臺。目前在衛(wèi)星網(wǎng)組網(wǎng)及協(xié)議研究中通常采用的是針對某一個特定的衛(wèi)星星座或路由協(xié)議設(shè)計局部的仿真方案，常用的仿真軟件主要有STK、OPNET、ns2。

STK：僅提供了衛(wèi)星網(wǎng)運行環(huán)境的模擬，不支持路由算法的仿真，具有局限性。

OPNET：本身不支持衛(wèi)星網(wǎng)的仿真。當(dāng)前在OPNET進行的仿真都是根據(jù)衛(wèi)星網(wǎng)運行具有周期性規(guī)律的特點，利用衛(wèi)星網(wǎng)拓撲變化的周期性，將衛(wèi)星網(wǎng)按照運行周期劃分為相對細小的多個個時隙，在這些時隙內(nèi)，衛(wèi)星之間相對位置有所變化，但它們之間的星際鏈路沒有變化，拓撲也沒有改變。根據(jù)這些拓撲情況搭建多個網(wǎng)絡(luò)，在每個時隙的初始更新網(wǎng)絡(luò)拓撲來實現(xiàn)對衛(wèi)星網(wǎng)運行情況的模擬。

ns2：可以在ns2中仿真極地軌道的地軌道以及同步地球衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。因為采用離散事件驅(qū)動的仿真機制，周期性更新網(wǎng)絡(luò)拓撲，與OPNET類似，只能反應(yīng)衛(wèi)星網(wǎng)的局部運行情況。ns2不支持多線程，也不支持網(wǎng)絡(luò)，不能在多臺機器上運行，所有的衛(wèi)星節(jié)點只能部署在一臺機器上，衛(wèi)星節(jié)點間沒有真實地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。

鑒于目前衛(wèi)星網(wǎng)仿真軟件的實際情況，仿真環(huán)境與實際衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的運行環(huán)境相去甚遠，研究一個接近于衛(wèi)星網(wǎng)真實運行環(huán)境的仿真系統(tǒng)有助于提高衛(wèi)星網(wǎng)實驗的真實性、有利于推進衛(wèi)星網(wǎng)的深入研究。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種基于多代理的衛(wèi)星網(wǎng)仿真平臺的構(gòu)建方法，來解決接近于衛(wèi)星網(wǎng)真實運行環(huán)境的仿真的問題。通過使用本發(fā)明提出的方法可以在任何一個移動代理平臺上方便地開發(fā)部署接近于真實運行環(huán)境的衛(wèi)星網(wǎng)仿真系統(tǒng)。

技術(shù)方案：本發(fā)明的方法是在移動代理平臺上部署多代理、利用多代理之間的交互來開發(fā)接近于真實運行環(huán)境的衛(wèi)星網(wǎng)仿真系統(tǒng)。實際的衛(wèi)星組網(wǎng)非常復(fù)雜，該方法真實地模擬了衛(wèi)星網(wǎng)的組網(wǎng)和實時運行情況，有助于提高衛(wèi)星網(wǎng)實驗的真實性、有利于推進衛(wèi)星網(wǎng)的深入研究。

一個衛(wèi)星網(wǎng)通常包括衛(wèi)星節(jié)點、星際鏈路、地面監(jiān)控中心。衛(wèi)星節(jié)點通常包括衛(wèi)星實體、衛(wèi)星位置管理(繞地飛行)功能、通信管理功能、業(yè)務(wù)功能。

本發(fā)明的基于多代理的衛(wèi)星網(wǎng)仿真平臺的構(gòu)建方法中，仿真平臺基于移動代理平臺，使用代理運行環(huán)境模擬衛(wèi)星實體和地面監(jiān)控中心實體，靜止代理模擬衛(wèi)星、地面監(jiān)控中心各功能設(shè)施；衛(wèi)星之間、衛(wèi)星與地面監(jiān)控中心間的信息交互使用移動代理在代理運行環(huán)境間的遷移來模擬，其方法如下：

1)代理運行環(huán)境——衛(wèi)星代理處模擬衛(wèi)星實體，提供衛(wèi)星功能設(shè)施模塊的運行環(huán)境；

2)位置管理靜止代理根據(jù)衛(wèi)星星座實時修改衛(wèi)星軌道參數(shù)來模擬衛(wèi)星繞地飛行；

3)通信管理靜止代理生成3個子靜止代理，包括：物理層靜止代理、數(shù)據(jù)鏈路層靜止代理、網(wǎng)絡(luò)層靜止代理，分別模擬衛(wèi)星實體的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層；

3a)衛(wèi)星實體間星際鏈路的實現(xiàn)由物理層靜止代理生成的物理層探測移動代理利物理層應(yīng)答移動代理在相鄰衛(wèi)星節(jié)點間遷移來完成；

3b)數(shù)據(jù)鏈路層靜止代理、網(wǎng)絡(luò)層靜止代理生成相應(yīng)移動代理在衛(wèi)星節(jié)點間的遷移實現(xiàn)衛(wèi)星實體相應(yīng)層間的交互；

4)代理運行環(huán)境——地面監(jiān)控中心代理處，提供地面監(jiān)控中心各功能設(shè)施模塊的運行環(huán)境；

5)地面監(jiān)控中心靜止代理監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中衛(wèi)星節(jié)點的運行，實時派遣地面監(jiān)控中心移動代理收集衛(wèi)星網(wǎng)中所有衛(wèi)星的運行狀態(tài)。必要時地面監(jiān)控中心靜止代理向指定衛(wèi)星派遣地面監(jiān)控中心移動代理修正該衛(wèi)星運行參數(shù)。