[發明專利]一種面向衛星移動通信的系統級仿真演示驗證系統

有效

• 申請號: 201610378833.0
• 申請日: 2016-05-31
• 公開（公告）號: CN105871487B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 呂剛明;王曉杰;任品毅;李雄飛;樓大年;孫垂強;杜清河;李國兵;朱浩
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;H04W24/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 李宏德

技術領域

本發明涉及衛星移動通信仿真領域，具體為一種面向衛星移動通信的系統級仿真演示驗證系統。

背景技術

近些年來，隨著衛星技術的進步，衛星移動通信在國防建設、經濟發展以及社會生活等方面都發揮著越來越重要的作用。衛星通信技術面臨著高時延、高衰落等有異與地面通信系統的通信難題，同時相比于地面系統，衛星通信系統造價高昂、構造復雜，并且不易改造。

與地面通信系統類似，衛星通信技術的發展也離不開仿真測試平臺的支撐，系統級的仿真驗證可以快速的、低成本的評估系統方案和算法的性能，定量分析星上有效載荷算法和架構改進對全系統性能的影響，從而降低風險，避免在設計層面就埋下問題和風險，符合有效載荷設計和發展的未來趨勢。同時，通過仿真軟件直觀的演示星地鏈路的傳輸性能、業務提供能力等，從而更形象直觀的展示技術方案的先進性。

當前較流行以下四款網絡仿真器如下：

1.NS2：NS2(Network Simulator version 2)網絡仿真器是一種面向對象的網絡仿真器。NS2軟件配有仿真過程動態觀察器，可以在仿真運行結束后，動態察看仿真的運行過程，觀察跟蹤的數據。NS2功能強大，可擴展性強，執行效率高，已廣泛應用于局域網、廣域網、無線移動網和衛星網絡的仿真。

2.OMNeT++:OMNeT++是一種離散事件仿真器，具備可嵌入式仿真內核和強大圖形界面接口，可運行于多個操作系統平臺，具備編程，調試和跟蹤支持等功能并支持分布式并行仿真。

3.DTNsim：DTNsim是用Java語言編寫的離散事件模擬器，用來模擬DTN(Distributed Transient Network，分布的瞬態網絡)中傳輸中斷或失敗時的消息存儲轉發。DTNsim還支持消息的分片傳送。如果一個消息傳送過程中碰到連接關閉，而已經有消息分片成功被節點接收，那么該節點將會等待剩余的消息分片的到來。

4.ONE：ONE適用于DTN網絡環境的路由協議和應用研究分析的模擬器，具有離散事件驅動、面向對象和模擬真實網絡環境的特點。ONE將移動模型、DTN路由和可視化的圖形界面整合為一體，非常容易進行擴展，并可以提供大量的分析模型和結果報告。

雖然這四款仿真軟件有著非常優秀的仿真性能，但是在仿真衛星移動通信方案時，存在著無法逾越的缺點：NS2缺少對DTN網絡環境很好的支持。同時，NS2進行多節點仿真時，不能夠傳輸實際數據，這導致無法進行真實數據的傳輸。OMNET++需要用戶自己實現特定功能。DTNsim是專門為DTN網絡環境設計的模擬器。但是，它只是單純地關注于路由的仿真。同時，在多節點仿真時，不能進行真實數據的傳輸。ONE網絡模擬器只實現了DTN協議的BP部分，在進行多節點仿真時，只是傳送虛擬數據(數據信息的信息)，既不能實現真實數據傳送也不能體現數據流向。

綜上所述，NS2和OMNET++網絡仿真器缺乏對DTN網絡環境良好支持，需用戶進行特定的開發。而DTNsim和ONE網絡仿真器雖然是專門為DTN網絡環境設計的模擬器，但是都有各自的缺陷。而且在多節點仿真時，其都只能模擬虛擬數據傳輸，不能進行真實數據傳送，不能滿足衛星移動通信仿真的要求。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種面向衛星移動通信的系統級仿真演示驗證系統，能夠為用戶提供創建自己所需衛星移動通信系統場景的各種基本模型，配置清晰獨立的架構模型，滿足用戶對不同網絡環境的設計需求。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種面向衛星移動通信的系統級仿真演示驗證系統，包括仿真模型庫模塊、仿真功能實現模塊和網絡集合管理模塊；

所述的仿真模型庫模塊用于提供衛星移動通信仿真模型；

所述的仿真功能實現模塊從仿真模型庫模塊中分別調用相應仿真模型實現對應的仿真功能，其包括網絡衛星移動通信網絡拓撲管理模塊、衛星移動通信鏈路計算及映射模塊和衛星移動通信協議仿真模塊三個子模塊；

所述的網絡集合管理模塊用于對仿真功能實現模塊中的三個子模塊進行組合和調度，使三個仿真功能實現模塊相互配合完成仿真功能，并且對網絡衛星移動通信網絡拓撲管理模塊進行無線資源管理。

優選的，還包括通過模型特化為仿真模型庫模塊提供仿真模型庫數據的仿真基礎模塊；所述的仿真基礎模塊包括衛星通信節點模塊、衛星通信信道模塊和衛星通信協議模塊。

進一步，所述的衛星通信節點模塊包括衛星轉發器模塊、天線模塊、終端模塊、地面站模塊以及衛星模塊。