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天地一体化信息网络 2023年第1期4卷 31-41页

作者：曹琦轩史琰周连伟丁新旺西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071

针对当前仿真工具存在的问题,研究并开发实时网络仿真测试系统SiT4NET。首先,SiT4NET利用容器技术在保证节点独立性的基础上解决了有限仿真资源实现大规模网络节点部署问题,提升了仿真系统的资源利用率;其次,提出基于数据单元的节点间... 详细信息

针对当前仿真工具存在的问题,研究并开发实时网络仿真测试系统SiT4NET。首先,SiT4NET利用容器技术在保证节点独立性的基础上解决了有限仿真资源实现大规模网络节点部署问题,提升了仿真系统的资源利用率;其次,提出基于数据单元的节点间分组传输和系统级数据单元申请/回收机制,为网络的实时仿真提供核心支撑;再次,通过标准高层协议接口和内部分组格式及可重构的分组处理机制,降低了协议的仿真实现与目标平台之间转换的复杂度;最后,通过SiT4NET和OPNET平台搭建相同的卫星网络环境,设置多组仿真场景,对仿真结果进行比较和分析,说明SiT4NET可以满足大规模卫星网络性能仿真需求。

关键词：容器技术实时仿真虚拟分组传输分级数据单元管理

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基于容器技术的大规模卫星网络仿真与评估平台研究

基于容器技术的大规模卫星网络仿真与评估平台研究

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作者：周连伟西安电子科技大学

学位级别：硕士

大规模低轨星座网络具有传播时延短、全球覆盖、信号质量好等优势,既能做为地面网络的补充,又可以和现有地球静止轨道卫星网络互补,必然会成为未来移动通信网络发展的关键技术。由于低轨卫星的频率、轨道资源采取的是“先登先占”的规则... 详细信息

大规模低轨星座网络具有传播时延短、全球覆盖、信号质量好等优势,既能做为地面网络的补充,又可以和现有地球静止轨道卫星网络互补,必然会成为未来移动通信网络发展的关键技术。由于低轨卫星的频率、轨道资源采取的是“先登先占”的规则,因此低轨卫星网络的建设具有重要的战略意义和经济价值。但是低轨星座网络存在规模庞大、网络拓扑复杂等特点,相关算法和路由协议测试、验证困难,需要专门研制大规模卫星网络仿真与评估系统。目前主流的网络仿真软件OPNET和NS3等,通过模拟复杂多变的环境,可以对网络的行为和性能进行分析、评估。然而,上述软件采用基于离散事件驱动的仿真机制,无法实时地模拟真实业务数据的流动,与实物设备联合仿真能力差。而且,这些仿真软件无法对卫星网络通信荷载占用资源进行评估,从仿真实现到目标平台实现的移植存在工作量大、错误定位困难等问题。此外,这些软件都是国外的商业或者开源软件,存在技术限制,部分功能并未对外开放,无法实现系统软件自主可控。针对上述问题,本文研究并设计了基于容器技术的大规模卫星网络仿真与评估平台Si NET,解决了大规模、实时仿真以及卫星资源评估等关键技术问题,该平台具有扩展性强、业务高速传输、快速移植、自主可控等特点。首先,借助容器占用资源少、创建灵活、可移植性强的特点,解决了大规模虚拟节点部署的问题,在节约成本的同时也提高了平台的可扩展性;其次,利用容器间的通信来模拟真实业务的流动,解决了实时仿真中分组传输的问题,同时使用基于共享内存的容器间通信方式进一步提高了分组处理和传输效率,降低了系统资源的开销;另外,借助容器的隔离特性以及在容器内搭建真实的仿真环境,有利于评估卫星网络对资源的需求,便于实现从仿真平台到目标平台的快速移植。本文在OPNET平台以及本仿真评估平台搭建相同的卫星网络环境,设置多组仿真场景,对仿真结果进行比较和分析,验证了本平台的有效性和可靠性;其次,对本仿真评估平台的性能进行测试,说明本平台可以满足大规模卫星网络性能需求。

关键词：低轨卫星网络容器技术实时仿真虚拟分组传输分级数据单元管理

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