[发明专利]一种卫星链路间歇性与延时仿真方法

说明书

本发明公开了一种卫星链路间歇性与延时仿真方法，涉及网络仿真技术领域，有效解决了卫星网络仿真中卫星链路间歇性与延时仿真问题，所述方法包含以下步骤：融合OpenStack和STK构建卫星网络仿真平台；在STK中构建卫星通信网络，将卫星网络拓扑、链路持续通信时间、链路长度形成XML配置文件；在控制节点中加载卫星网络拓扑配置文件，自动化部署虚拟卫星网络，根据卫星轨道高度，仿真多粒度卫星节点，初始化卫星链路状态；在计算节点中加载链路持续通信时间、链路长度配置文件，实时检测并动态切换卫星链路状态与延时。本发明提供一种卫星链路间歇性与延时仿真方法，可用于不同卫星网络场景的科学研究。

技术领域

本发明涉及网络仿真技术领域，具体涉及一种卫星链路间歇性与延时仿真方法。

背景技术

卫星网络在全球数据通信中占据重要的地位，处理大量的数据传输业务，在军事领域和移动通信领域都得到了广泛的应用。卫星在轨道平面周期性地运动造成了卫星链路的间歇性，卫星链路按照空间分布可以分为星间链路和星地链路，星地链路是指卫星和地面站之间的链路，星间链路又可分为相同轨道平面的星间链路和相邻轨道平面的星间链路。卫星之间的传输距离较长，链路具有较大的传播延时。卫星链路间歇性与延时仿真是空间网络通信系统仿真的重要组成部分。

OpenStack作为主流的开放云平台，对计算、存储、网络等资源进行统一的调度和管理，易于集成主流的虚拟化技术和SDN技术，可有效保障仿真规模的可扩展性和仿真节点的逼真性。STK作为专业的航天领域分析软件，提供了卫星、航天器、地面站等丰富的三维可视化场景，具备强大的数据分析能力。

发明内容

本发明解决的技术问题是提出一种卫星链路间歇性与延时仿真方法，融合OpenStack和STK构建卫星网络仿真平台，通过对星间链路、星地链路进行建模分析，有效地解决了卫星网络仿真中卫星链路间歇性与延时仿真，有利于对不同卫星网络场景的科学研究。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

S1：融合OpenStack和STK构建卫星网络仿真平台，采用多粒度虚拟化技术仿真虚拟卫星节点，通过OpenvSwitch(简称ovs)构建虚拟卫星链路；

S2：在STK上构建卫星网络场景，设置星座结构、卫星轨道参数、地面站位置，获取建模分析后的卫星网络拓扑、链路持续通信时间、链路长度，形成XML配置文件，将配置文件分别传输至OpenStack的控制节点和计算节点中；

S3：根据STK中所构建的卫星网络拓扑，实现在OpenStack中自动化部署虚拟卫星网络拓扑，LEO卫星(轨道高度在500km-2000km)和地面站采用Docker容器节点，MEO卫星(轨道高度在10000km-20000km)采用KVM虚拟机节点，其详细的部署步骤如下所示：

(1)在OpenStack的控制节点中加载卫星网络拓扑XML配置文件，获取STK中卫星的名称、类型、链路状态；

(2)通过OpenStack的身份认证服务，获取调用管理接口的权限；

(3)通过管理接口获取云平台中的计算、存储、网络资源，根据卫星是MEO卫星还是LEO卫星，分别采用KVM或Docker虚拟化方式分配资源并生成虚拟卫星节点；

(4)根据链路状态，包含可通与中断，初始化虚拟卫星链路状态；

S4：在OpenStack的计算节点中加载链路持续通信时间，实时检测并动态切换卫星链路状态，实现卫星链路的间歇性仿真，其详细的仿真过程如下：

(1)获取卫星节点的虚拟网卡设备信息，包含了虚拟网卡的名称、MAC地址、IP地址、与其相关联的虚拟网卡对；

(2)查询虚拟网卡对在ovs上的vlan tag、端口号；

(3)加载STK链路持续通信时间XML配置文件；