[发明专利]基于FPGA的低轨卫星通信网络仿真系统

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的低轨卫星通信网络仿真系统，包括：HBM、HBM控制模块、TST模块、配置接口。其中，HBM控制模块根据接收到的用户号查询该用户的延迟时间，基于延迟时间计算该用户号对应的用户数据的发送时间，向高带宽存储器HBM写入用户数据及其对应的发送时间。TST模块将接收到的用户数据进行时隙交换。本发明利用HBM的大内存与高速的读写，支持大规模节点和高数据速率仿真；且通过HBM控制模块，基于配置的延迟时间对用户数据进行延迟转发来模拟卫星网络的传输延迟，通过TST模块控制用户数据的时隙交换关系来模拟低轨卫星通信网络的链路通断情况，在能够实现真实的并行通信情况下，得到较高质量的仿真结果。

技术领域

本发明属于低轨卫星通信网络仿真技术领域，具体涉及一种基于FPGA的低轨卫星通信网络仿真系统。

背景技术

目前，低轨卫星通信网络是卫星通信领域的研究热点。但是，由于卫星发射成本高以及卫星通信与地面通信具有较大差异，因此，在实际发射卫星前做好低轨卫星通信网络的模拟仿真至关重要。

在相关技术中，低轨卫星通信网络的仿真是基于虚拟机的仿真：即在计算机上构建大量的虚拟机并设计专用软件来控制虚拟机之间的通断关系和通信延迟，将虚拟机视为低轨卫星通信网络的卫星节点。

但是，基于虚拟机的仿真存在许多问题：由于通过虚拟机来构建仿真网络，能够产生的虚拟机数量和提供的数据传输速率受限于计算机的性能，所以支持的卫星节点少，提供的通信速率低，且不能实现并行通信。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于FPGA的低轨卫星通信网络仿真系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供一种基于FPGA的低轨卫星通信网络仿真系统，所述系统包括：输入网口、拆帧模块、高带宽存储器HBM、HBM控制模块、TST模块、组帧模块、输出网口以及配置接口；其中，

所述输入网口，用于向所述拆帧模块传送输入数据；

所述拆帧模块，用于将接收到的所述输入数据进行提取，得到用户数据，并将所述用户数据与其对应的用户号组合后，向所述HBM控制模块发送；

所述HBM控制模块，用于根据接收到的所述用户号查询该用户的延迟时间，基于所述延迟时间计算该用户号对应的用户数据的发送时间，向所述HBM写入所述用户数据及其对应的发送时间；并用于向所述TST模块发送用户数据；

所述高带宽存储器HBM，用于存取所述用户数据及其对应的发送时间；

所述TST模块，用于将接收到的所述用户数据进行时隙交换，通过控制时隙交换关系模拟低轨卫星通信网络的链路通断；并用于向所述组帧模块写入时隙交换后的用户数据；

所述组帧模块，用于将所述时隙交换后的用户数据组合并通过所述输出网口发送，得到仿真结果；

所述配置接口，用于配置用户数据链路的延迟时间以及用户数据链路之间的通断关系。

在本发明的一个实施例中，所述HBM控制模块包括：数据和时间填充模块、用户队列管理模块、延迟存储模块以及时间维护模块；其中，

所述数据和时间填充模块，用于从所述拆帧模块获取用户数据及其对应的用户号并写入所述HBM；

所述用户队列管理模块，用于缓存用户的数据存储地址和时间存储地址；

所述延迟存储模块，用于存储用户数据的延迟时间；

所述时间维护模块，用于维护系统的基准时间。

在本发明的一个实施例中，所述用户队列管理模块，具体用于在缓存用户的数据存储地址和时间存储地址时：建立用户队列FIFO，每个用户的FIFO缓存一个用户的数据存储地址和时间存储地址。