CN105392155A - 适用于移动网系仿真的虚实互联网关及其实现仿真的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于移动网系仿真的虚实互联网关及其实现仿真的方法，所述虚实互联网关包括网络业务延迟模块和接入管理配置模块；所述网络业务延迟模块包括：数据包解析模块、虚实业务转换模块、数据包缓存模块、数据包转发模块。所述接入管理配置模块包括：参数配置模块和虚实映射表。本发明虚实互联网关是移动通信网络及应用系统的虚实结合模拟仿真过程中，用于实现基于计算机仿真的虚拟网系和基于实际装备构建的真实网系之间互操作的网关设备，实现实装到虚拟网络的接入，为实际的终端应用服务提供虚拟网络流量、时延和路由。

Description

适用于移动网系仿真的虚实互联网关及其实现仿真的方法
技术领域
本发明涉及无线网络仿真，具体地指一种适用于移动网系仿真的虚实互联网关及其实现仿真的方法。
背景技术
传统的无线网络仿真主要用于研究无线网络的传输特性，在模拟仿真过程中，更专注于收集获取网络系统参数、性能指标等。对于动态组织的无线网络来说，网络规划方法以及网络传输特性的研究固然重要，然而对于动态组网的无线网络来说，由于网络拓扑的动态变化导致传输特性的变化，对其上承载的各类应用系统的使用效能的研究却往往被忽视。由于各类终端和应用系统的差异性，同时综合考虑应用系统的用户体验，传统的网络仿真很难单纯依靠指标参数来反映对应用服务的支撑程度和应用系统的使用效能，因此在探索研究动态组网的无线网络对各类接入服务的支撑程度的过程中，利用传统的网络仿真方法和现有技术无法满足对研究问题的要求。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种适用于移动网系仿真的虚实互联网关及其实现仿真的方法，该虚实互联网关用于在网络仿真过程中接入实装设备，为实际的终端应用服务提供虚拟网络流量、时延和路由。
实现本发明目的采用的技术方案是：一种实现移动网仿真方法的虚实互联网关，该虚实互联网关包括网络业务延迟模块和接入管理配置模块；
所述网络业务延迟模块包括：
数据包解析模块，用于对链路层数据帧进行解析，获取源、目的ip地址以及数据长度信息；
虚实业务转换模块，用于完成查询虚实映射表，将ip数据包表达为网络仿真平台的网络请求信息并发送给网络仿真平台；
数据包缓存模块，用于将解析转换后的数据包缓存到相应数据结构中，并将虚拟业务数据包发送至仿真平台；以及
数据包转发模块，用于依据网络仿真平台返回的延迟信息，找到相应的缓存数据包取出并转发至真实目的终端。
所述接入管理配置模块包括：
参数配置模块，用于动态配置网络仿真平台实装代理域的ip地址；以及
虚实映射表，记载实装终端与仿真实体之间的映射信息，建立实装终端与仿真平台虚拟终端一一映射关系。
此外，本发明还提供通过上述虚实互联网关实现移动网仿真的方法，该方法包括：将提交至ip层的缓存数据进行拦截并做相应处理，所述相应的处理包括数据包解析、虚实业务转换、数据包缓存和数据包转发。
本发明虚实互联网关是移动通信网络及应用系统的虚实结合模拟仿真过程中，用于实现基于计算机仿真的虚拟网系和基于实际装备构建的真实网系之间互操作的网关设备，实现实装到虚拟网络的接入，为实际的终端应用服务提供虚拟网络流量、时延和路由。
本发明具有以下优点：
(1)实装终端接入仿真平台的注册机制。
在无线网络仿真过程中，为了研究不同网络规划对应用服务的支撑和应用系统的使用所产生的影响，引入虚实结合仿真场景，并提出了实装终端的注册机制。该注册机制在ppp协议基础上，采用拨号方式控制终端的接入准入，在接入过程中，引入虚实映射表的概念，将接入的实装终端ip和虚拟网络终端的id进行一一映射，此时赋予实装终端虚拟网络上的身份信息，为实装终端网络业务的仿真建立依据。
(2)基于ppp协议的数据转发机制。
实装终端通过ppp拨号注册后，其上的网络业务都将通过ppp协议进行转发。依据ppp协议的转发规则，本发明创新的在ppp数据包提交至ip层过程中进行转发干预，将本应提交至ip层的缓存数据进行拦截并做相应处理。
附图说明
图1为本发明用于移动网系仿真的虚实互联网关的结构框图。
图2为本发明虚实互联网关用于虚实结合仿真场景的结构示意图。
图3为数据包处理发送逻辑流程图。
图4为时延结果逻辑流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明移动网系仿真的虚实互联网关的核心功能是基于ppp协议的二次开发，包括网络业务延迟模块和接入管理配置模块，其中，
网络业务延迟模块用于实现应用服务间虚拟网络流量、时延和路由的模拟，包括数据包解析模块、虚实业务转换模块、数据包缓存模块和数据包转发模块。其中，数据包解析模块主要完成对链路层数据帧进行解析，获取源、目的ip地址以及数据长度等信息；虚实业务转换模块主要完成查询虚实映射表，将ip数据包表达为网络仿真平台的网络请求信息并发送给网络仿真平台；数据缓存模块主要完成将解析转换后的数据包缓存到相应数据结构中，并将虚拟业务数据包发送至仿真平台；数据转发模块的主要功能是，依据网络仿真平台返回的延迟信息，找到相应的缓存数据包取出并转发至真实目的终端。
接入管理配置模块包括虚实映射表和参数配置模块，用于利用接入管理配置模块可以实现实装终端接入无线网络仿真平台，通过添加虚实映射记录。其中，参数配置模块主要完成动态配置网络仿真平台实装代理域的ip地址；虚实映射表主要记载实装终端与仿真实体之间的映射信息，建立实装终端与仿真平台虚拟终端一一映射关系。
通过本发明虚实互联网关组建虚实结合仿真场景如图2所示，本实施例中所用网络仿真平台是一种通用的、普适的网络仿真环境，在该仿真平台上只需要建立不同移动网系的仿真模型，配置相应的移动网系仿真参数，即可模拟仿真不同无线网络的传输特性；网络仿真平台遵循与虚实互联网关的交互接口，使得在网络仿真平台上仿真的不同无线网络与虚实互联网关之间不存在耦合关系。
实装终端接入仿真平台的注册机制，本实施例以基于TD-SCDMA的无线网络仿真过程中，为了研究不同网络规划对应用服务的支撑和应用系统的使用所产生的影响，引入虚实结合仿真场景，并提出了实装终端的注册机制。该注册机制在ppp协议基础上，采用拨号方式控制终端的接入准入，在接入过程中，引入虚实映射表的概念，将接入的实装终端ip和虚拟网络终端的id进行一一映射，此时赋予实装终端虚拟网络上的身份信息，为实装终端网络业务的仿真建立依据。
基于ppp协议的数据转发机制，实装终端通过ppp拨号注册后，其上的网络业务都将通过ppp协议进行转发。依据ppp协议的转发规则，本发明创新的在ppp数据包提交至ip层过程中进行转发干预，将本应提交至ip层的缓存数据进行拦截并做相应处理。包括如下步骤：
步骤1：数据包解析。具体包括：
①读取被拦截的数据包中包含的源ip地址和目的ip地址，以及数据包大小信息。
步骤2：虚实业务转换。具体包括：
①根据数据包解析的相关信息，查询虚实映射表，获取源实装终端和目的实装终端在虚拟网络环境中的地址信息(即模型id)；
②根据相关信息创建虚拟网络环境中的虚拟网络数据包；
③将虚拟网络数据包通过socket发送至网络仿真平台，等待虚拟网络的时延计算结果。
步骤3：数据包缓存。具体包括：
①将经过步骤2处理的实装网路数据包缓存到本地的数据结构中；
②为该数据包加盖时间戳用于记录缓存时间；
③为该数据包建立查找表，方便快速查询缓存地址；
步骤4：数据包转发。具体包括：
①虚实互联网关的数据接收线程实时接收来自网络仿真平台的时延计算结果；
②根据结果中包含的数据包身份信息，查询查找表，找出缓存的数据包；
③根据返回的时延计算结果，如果缓存的数据包当前缓存时间大于等于时延结果，则立即将缓存数据提交至ip层，如果缓存的数据包当前缓存时间小于时延结果，则等待两者差值计算的时延后，将该缓存数据包提交至ip层。
本发明虚实互联网关的核心处理逻辑由数据包处理发送线程和时延结果接收线程两部分组成，数据包处理发送线程主要是对拦截的数据包进行解析转换并发送至仿真平台，数据包处理发送逻辑流程如图3所示。时延结果接收线程主要是负责接收仿真平台的时延计算结果，找到相应的缓存单元并进行数据的提交转发，具体的时延结果逻辑流程图如图4所示。
本发明提出的适用于移动网系仿真的虚实互联网关实现了在传统网络仿真过程中无法实现对动态组网的无线网络由于其网络拓扑的动态变化导致传输特性的变化，近而对其上承载的各类应用系统的使用效能的研究。本发明可在移动通信网络(例如TD-SCDMA)及应用系统组织运用研究过程中大幅度提升效费比，即不必大规模使用实装，又能达到大规模实装运用的效果，同时逼真保留了基于真实装备的操作体验和参与感。

Claims (6)

1.一种适用于移动网系仿真的虚实互联网关，其特征在于：包括网络业务延迟模块和接入管理配置模块；
所述网络业务延迟模块包括：
数据包解析模块，用于对链路层数据帧进行解析，获取源、目的ip地址以及数据长度信息；
虚实业务转换模块，用于完成查询虚实映射表，将ip数据包表达为网络仿真平台的网络请求信息并发送给网络仿真平台；
数据包缓存模块，用于将解析转换后的数据包缓存到相应数据结构中，并将虚拟业务数据包发送至仿真平台；以及
数据包转发模块，用于依据网络仿真平台返回的延迟信息，找到相应的缓存数据包取出并转发至真实目的终端。
所述接入管理配置模块包括：
参数配置模块，用于动态配置网络仿真平台实装代理域的ip地址；以及
虚实映射表，记载实装终端与仿真实体之间的映射信息，建立实装终端与仿真平台虚拟终端一一映射关系。
2.一种通过权利要求1所述虚实互联网关实现移动网系仿真的方法，其特征在于：将提交至ip层的缓存数据进行拦截并做相应处理，所述相应的处理包括数据包解析、虚实业务转换、数据包缓存和数据包转发。
3.根据权利要求2所述实现移动网系仿真的方法，其特征在于，所述数据包解析包括读取被拦截的数据包中包含的源ip地址和目的ip地址，以及数据包大小信息。
4.根据权利要求2所述实现移动网系仿真的方法，其特征在于，所述虚实业务转换包括：
根据数据包解析的相关信息，查询虚实映射表，获取源实装终端和目的实装终端在虚拟网络环境中的地址信息；
根据相关信息创建虚拟网络环境中的虚拟网络数据包；
将虚拟网络数据包通过socket发送至网络仿真平台，等待虚拟网络的时延计算结果。
5.根据权利要求2所述实现移动网系仿真的方法，其特征在于，所述数据包缓存包括：
将经过虚实业务转换处理的实装网路数据包缓存到本地的数据结构中；
为该数据包加盖时间戳用于记录缓存时间；
为该数据包建立查找表。
6.根据权利要求2所述实现移动网系仿真的方法，其特征在于，所述数据包转发包括：
数据接收线程实时接收来自网络仿真平台的时延计算结果；
根据结果中包含的数据包身份信息，查询查找表，找出缓存的数据包；
根据返回的时延计算结果，如果缓存的数据包当前缓存时间大于等于时延结果，则立即将缓存数据提交至ip层，如果缓存的数据包当前缓存时间小于时延结果，则等待两者差值计算的时延后，将该缓存数据包提交至ip层。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106506225A (zh) * 2016-11-29 2017-03-15 国网山西省电力公司忻州供电公司 电力数据网络半实物仿真方法
CN107508879A (zh) * 2017-08-18 2017-12-22 东北大学 一种具有云端服务的开放式计算机控制实验系统
CN111290293A (zh) * 2020-02-18 2020-06-16 西北工业大学 空间拦截过程的时变非线性地面物理相似性仿真方法
CN115277450A (zh) * 2022-07-27 2022-11-01 中国人民解放军国防科技大学 基于opnet的虚实结合异构通信网络融合系统及应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101567818A (zh) * 2008-12-25 2009-10-28 中国人民解放军总参谋部第五十四研究所 基于硬件的大规模网络路由仿真方法
CN103152341A (zh) * 2013-03-04 2013-06-12 中国电子科技集团公司第三十研究所 一种虚实结合的网络安全态势感知仿真方法及系统
US20130275108A1 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 Jiri Sofka Performance simulation of services
CN103491006A (zh) * 2013-09-13 2014-01-01 清华大学 虚拟网络路由器的数据统一转发方法
US20140071165A1 (en) * 2012-09-12 2014-03-13 Eidgenoessische Technische Hochschule Zurich (Eth Zurich) Mixed reality simulation methods and systems
CN103856482A (zh) * 2013-12-26 2014-06-11 中国人民解放军装甲兵工程学院 虚实数据交换方法、装置及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101567818A (zh) * 2008-12-25 2009-10-28 中国人民解放军总参谋部第五十四研究所 基于硬件的大规模网络路由仿真方法
US20130275108A1 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 Jiri Sofka Performance simulation of services
US20140071165A1 (en) * 2012-09-12 2014-03-13 Eidgenoessische Technische Hochschule Zurich (Eth Zurich) Mixed reality simulation methods and systems
CN103152341A (zh) * 2013-03-04 2013-06-12 中国电子科技集团公司第三十研究所 一种虚实结合的网络安全态势感知仿真方法及系统
CN103491006A (zh) * 2013-09-13 2014-01-01 清华大学 虚拟网络路由器的数据统一转发方法
CN103856482A (zh) * 2013-12-26 2014-06-11 中国人民解放军装甲兵工程学院 虚实数据交换方法、装置及系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106506225A (zh) * 2016-11-29 2017-03-15 国网山西省电力公司忻州供电公司 电力数据网络半实物仿真方法
CN106506225B (zh) * 2016-11-29 2019-09-13 国网山西省电力公司忻州供电公司 电力数据网络半实物仿真方法
CN107508879A (zh) * 2017-08-18 2017-12-22 东北大学 一种具有云端服务的开放式计算机控制实验系统
CN111290293A (zh) * 2020-02-18 2020-06-16 西北工业大学 空间拦截过程的时变非线性地面物理相似性仿真方法
CN115277450A (zh) * 2022-07-27 2022-11-01 中国人民解放军国防科技大学 基于opnet的虚实结合异构通信网络融合系统及应用
CN115277450B (zh) * 2022-07-27 2023-09-19 中国人民解放军国防科技大学 基于opnet的虚实结合异构通信网络融合系统及应用

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