CN105634902B - 一种半实物仿真系统及其通信方法 - Google Patents

一种半实物仿真系统及其通信方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种半实物仿真系统及其通信方法，半实物仿真系统包括PC机、第一实体物理层设备、第二实体物理层设备和半实物仿真接口，PC机内包含有虚拟网络仿真环境。本发明采用半实物仿真接口将第一实体物理层设备、第二实体物理层设备与虚拟网络仿真环境连接在一起，通过半实物仿真接口实现PC机发送的虚拟数据包与第一实体物理层设备和第二实体物理层设备发送的实体数据包之间的协议转换，从而实现了网络仿真系统与实体物理层设备之间的双向信息交互，并通过映射节点的双物理层模型实现终端节点的发送、接收和中继转发的自组网功能，使实体物理层设备能够作为终端节点参与到网络自组织过程，满足自组网的半实物仿真需求。

Description

一种半实物仿真系统及其通信方法
技术领域
本发明涉及半实物仿真技术领域，更具体的说，涉及一种半实物仿真系统及其通信方法。
背景技术
半实物仿真，也称为硬件在回路仿真(Hardware In The Loop，HITL)，是在软件模拟环境中加入实物，使用虚拟化技术把仿真测试中一些模块/部件用软件实现，而将重要的模块用硬件实现，在减少经费投入的同时尽可能逼近真实结果。半实物网络仿真是半实物仿真在网络仿真软件上的实现，将外部网络设备映射为仿真网络中的特殊节点或设备，并使用真实数据进行网络仿真试验，数据融合到仿真网络中，可以较真实地还原网络规律和网络行为，为组网和通信协议的研究提供较为精确的结果。
半实物网络仿真通常使用外部接口技术来实现，外部接口包括分布式接口和专用接口两类。分布式接口通常采用高层体系架构(High Level Architecture，HLA)接口模块，将仿真环境作为HLA标准联邦成员加入联邦中，通过HLA联邦体系架构将网络仿真环境与外部的实际设备连接起来实现协同的半实物仿真。专用接口是利用网络仿真软件提供或自主开发的外部接口模块，将多个物理网络接口映射到虚拟网络中不同的网络地址，从而使得物理设备和网络仿真能进行交互，如OPNET网络仿真软件的系统在环(System In TheLoop，SITL)接口、VRNET网络仿真软件的分布式系统在环(Distributed System In TheLoop，DSITL)接口。基于HLA的分布式半实物仿真相对简单，但是需要HLA接口模块和HLA仿真环境的支持，无法用于网络仿真与实物节点的直连仿真。所以，网络仿真通常采用专用的外部接口模块进行外部互联与半实物仿真。
采用专用接口的半实物仿真系统，通常将外部的实物终端设备映射为网络仿真环境中的终端节点，终端节点之间通过虚拟网络仿真环境交换业务信息。由于终端节点不参与网络自组织过程，因此现有的半实物仿真系统无法满足自组网的半实物仿真需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种半实物仿真系统及其通信方法，以实现终端节点能够参与网络自组织过程，满足自组网的半实物仿真需求。
一种半实物仿真系统，包括：PC机、第一实体物理层设备、第二实体物理层设备和半实物仿真接口，其中，所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备相同；
所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备连接，所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备中作为发射端的设备对接收到的业务信息依次进行基带信号、中频信号和射频信号处理，并将处理后的业务信息通过射频信号发送至所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备中作为接收端的设备；
所述半实物仿真接口分别与所述PC机、所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备连接，所述半实物仿真接口用于对所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备进行链路控制与调度，并实现所述PC机发送的虚拟数据包与所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备发送的实体数据包之间的协议转换；
所述PC机包含有虚拟网络仿真环境，所述PC机通过所述虚拟网络仿真环境进行网络拓扑规划，虚拟节点和映射节点的定义，并根据对网络环境参数以及所述虚拟节点和所述映射节点的模型参数的配置结果进行网络仿真，其中，所述虚拟节点包括应用层模型、网络协议模型、虚拟物理层模型和节点移动模型；所述映射节点包括应用层模型、网络协议模型、虚拟物理层模型、实体物理层模型和节点移动模型。
优选的，所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备通过射频线缆连接。
优选的，所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备通过信道模拟器连接。
一种半实物仿真系统的通信方法，包括：
选定虚拟网络仿真环境中的虚拟节点或映射节点中的一个作为源节点；
在所述源节点的应用层模型生成业务信息，并将所述业务信息发送给所述源节点的网络协议模型；
通过所述应用层模型向所述网络协议模型发送数据发送请求，触发所述网络协议模型生成组网控制信息；
通过所述网络协议模型根据所述组网控制信息在虚拟网络仿真环境中进行传播和分布式计算，完成网络自组织过程；
由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的物理层模型，所述物理层模型为虚拟物理层模型或实体物理层模型；
通过所述物理层模型将所述协议封装后的业务信息发送至与所述源节点相邻的其他节点的物理层模型，所述其他节点的物理层模型为虚拟物理层模型或实体物理层模型；
控制所述其他节点通过各自的物理层模型将所述协议封装后的业务信息发送至各自的网络协议模型；
通过所述其他节点的网络协议模型对所述协议封装后的业务信息进行协议解析，得到解析后的业务信息；
根据所述解析后的业务信息中包含的目的地址，将所述解析后的业务信息发送至目的节点，所述目的节点为虚拟节点或映射节点。
优选的，通过所述网络协议模型根据所述组网控制信息在虚拟网络仿真环境中进行传播和分布式计算，完成网络自组织过程包括：
通过所述网络协议模型将所述组网控制信息发送给所述源节点的虚拟物理层模型；
通过所述虚拟物理层模型将所述组网控制信息发送至广播无线信道模型，以通过所述广播无线信道模型将所述组网控制信息发送至与所述源节点相邻的其他节点；
在所述其他节点接收到所述组网控制信息后，通过所述其他节点的虚拟物理层模型将所述组网控制信息发送至各自的网络协议模型；
通过所述其他节点的网络协议模型根据各自对应的节点移动模型以及所述组网控制信息完成网络自组织计算过程，得到自组织计算结果；
根据所述自组织计算结果判断是否继续转发所述组网控制信息；
如果是，则通过所述其他节点重新发送所述组网控制信息；
如果否，则由所述其他节点将所述自组织计算结果保存至本地，并终止控制所述组网控制信息的传输。
优选的，由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的物理层模型包括：
当所述源节点为虚拟节点时，由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的虚拟物理层模型；
当所述源节点为映射节点时，由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的实体物理层模型。
优选的，在将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的实体物理层模型之后，还包括：
通过所述网络协议模型向所述实体物理层模型发送数据发送请求；
在所述实体物理层模型接收到所述数据发送请求后，通过所述实体物理层模型将所述协议封装后的业务信息发送至与所述实体物理层模型对应的第一半实物仿真接口；
通过所述第一半实物仿真接口将所述协议封装后的业务信息转换成实体数据包，并将所述实体数据包发送至与所述实体物理层模型对应的实体物理层设备，所述实体物理层设备为所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备中作为发射端的设备；
通过所述实体物理层设备对所述实体数据包中包含的业务信息依次进行基带信号、中频信号和射频信号处理，并将处理后的实体数据包通过射频信号发送至所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备中作为接收端的设备；
通过所述接收端将所述处理后的实体数据包发送给与所述接收端对应的第二半实物仿真接口；
通过所述第二半实物仿真接口将所述处理后的实体数据包转换成虚拟数据包，并发送至与所述第二半实物仿真接口对应的实体物理层模型。
优选的，根据所述解析后的业务信息中包含的目的地址，将所述解析后的业务信息发送至目的节点包括：
根据所述解析后的业务信息中包含的目的地址，判断本节点的地址为所述目的地址还是下一跳转发地址；
如果所述本节点的地址为所述目的地址，则将所述解析后的业务信息发送至所述本节点的应用层模型；
如果所述本节点的地址为所述下一跳转发地址，则将所述解析后的业务信息的下一跳地址改为所述本节点的路由表中的下一跳地址，并将地址修改后的业务信息再次发送给所述本节点的物理层模型，再次对所述地址修改后的业务信息进行解析和判断，直至将业务信息发送至目的节点。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种半实物仿真系统及其通信方法，半实物仿真系统包括PC机、第一实体物理层设备、第二实体物理层设备和半实物仿真接口，PC机内包含有虚拟网络仿真环境。本发明采用半实物仿真接口将第一实体物理层设备、第二实体物理层设备与虚拟网络仿真环境连接在一起，通过半实物仿真接口实现PC机发送的虚拟数据包与第一实体物理层设备和第二实体物理层设备发送的实体数据包之间的协议转换，从而实现了网络仿真系统与实体物理层设备之间的双向信息交互，并通过映射节点的双物理层模型实现终端节点的发送、接收和中继转发的自组网功能，使实体物理层设备能够作为终端节点参与到网络自组织过程，满足自组网的半实物仿真需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种半实物仿真系统的结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种半实物仿真系统的通信方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种半实物仿真系统及其通信方法，以实现终端节点能够参与网络自组织过程，满足自组网的半实物仿真需求。
参见图1，本发明实施例提供的一种半实物仿真系统的结构示意图，包括：PC(Personal Computer，电脑)机11、第一实体物理层设备12、第二实体物理层设备13和半实物仿真接口(Hardware In The Loop，HITL)14，第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13相同；
其中：
第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13连接，第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13中作为发射端的设备对接收到的业务信息依次进行基带信号、中频信号和射频信号处理，并将处理后的业务信息通过射频信号发送至第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13中作为接收端的设备。
需要说明的是，实体物理层设备(包括第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13)用于实现真实的无线通信功能，通信功能包括信道编/译码、调制/解调、扩频/解扩、AD/DA(Analog to Digital Convert，模拟-数字信号转换)、上/下变频等功能。
可以理解的是，实体物理层的链路质量测量比虚拟物理层更为真实，链路质量测量的定量指标包括射频质量、基带处理质量等。
由于第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13相同，因此，当第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13之间进行信息交互时，可以实现对同一实体物理层的发送功能和接收功能的测试。
半实物仿真接口14分别与PC机11、第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13连接，半实物仿真接口14用于对第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13进行链路控制与调度，并实现PC机11发送的虚拟数据包与第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13发送的实体数据包之间的协议转换。
由于实体物理层设备所采用的物理层帧格式与仿真网络中的协议帧格式不同，因此由半实物仿真接口14实现实体物理层设备与仿真网络之间的协议转换。
PC机11包含有虚拟网络仿真环境，PC机11通过所述虚拟网络仿真环境进行网络拓扑规划，虚拟节点和映射节点的定义，并根据对网络环境参数以及所述虚拟节点和所述映射节点的模型参数的配置结果进行网络仿真，其中，所述虚拟节点包括应用层模型、网络协议模型、虚拟物理层模型和节点移动模型；所述映射节点包括应用层模型、网络协议模型、虚拟物理层模型、实体物理层模型和节点移动模型。
具体的，应用层模型定义了应用报文的类型、长度等内容，通过应用层模型可以生成不同的业务流，如泊松业务、自回归业务、自相似业务等。
网络协议模型定义了自组网采用的中间层协议，包括传输控制层、网络层、数据链路层三层协议。
其中，传输控制层的协议选项包括传输控制协议(Transmission ControlProtocol，TCP)和用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)；网络层协议规定了自组网采用的寻址方式和路由协议，网络寻址选项包括IPv4和IPv6，路由协议选项包括AODV(Ad hoc On-demand Distance Vector Routing，无线自组网按需平面距离向量路由协议)、DSR(Data Set Ready，数据准备就绪)等经典的自组网路由协议；数据链路层协议由链路控制子层(Logical Link Control，LLC)和接入控制子层(Medium Access Control，MAC)组成，LLC子层的选项包括IEEE802.2、HDLC等，MAC子层经常采用的是分布式接入控制协议，协议选项包括载波侦听多址访问/冲突避免(Carrier Sensing Multi-Access/CollisionAvoidance，CSMA/CA)、增强式时分多址(Enhanced Time Division Multi-Access，E-TDMA)、五步预留(Five-Phase Reservation Protocol，FPRP)等。
虚拟物理层模型是网络仿真软件对物理层(物理层主要完成无线空口的接收、发送以及链路质量评估等功能)的功能模拟，能够提供信噪比(Signal-Noise Ratio，SNR)、误码率(Symbol Error Rate，SER)等链路质量指标。
实体物理层模型由真实的实体物理层设备来实现真实的无线通信功能，无线通信功能包括信道编/译码、调制/解调、扩频/解扩、AD/DA，上/下变频等功能。
实体物理层的链路质量测量比虚拟物理层更为真实，链路质量测量的定量指标包括射频质量、基带处理质量等。
综上可以看出，本发明采用半实物仿真接口14将第一实体物理层设备12、第二实体物理层设备13与虚拟网络仿真环境连接在一起，通过半实物仿真接口14实现PC机11发送的虚拟数据包与第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13发送的实体数据包之间的协议转换，从而实现了网络仿真系统与实体物理层设备之间的双向信息交互，并通过映射节点的双物理层模型实现终端节点的发送、接收和中继转发的自组网功能，使实体物理层设备能够作为终端节点参与到网络自组织过程，满足了自组网的半实物仿真需求。
优选的，第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13通过射频线缆连接，或是通过信道模拟器连接，从而构成单播无线信道。
单播无线信道可以模拟定向天线的功能，从而可以用于低截获(Low ProbabilityOf Intercept，LPI)无线通信系统的验证。
较优的，PC机11采用OMNeT++语言进行虚拟网络仿真。
与上述系统实施例相对应，本发明还提供了一种半实物仿真系统的通信方法。
参见图2，本发明实施例提供的一种半实物仿真系统的通信方法流程图，包括步骤：
步骤S11、选定虚拟网络仿真环境中的虚拟节点或映射节点中的一个作为源节点；
步骤S12、在所述源节点的应用层模型生成业务信息，并将所述业务信息发送给所述源节点的网络协议模型；
步骤S13、通过所述应用层模型向所述网络协议模型发送数据发送请求，触发所述网络协议模型生成组网控制信息；
其中，组网控制信息指的是自组网中用于拓扑发现、路由选择、链路控制等组网控制的消息类型。
需要说明的是，组网控制信息是网络自组织过程中必需的网络开销。
步骤S14、通过所述网络协议模型根据所述组网控制信息在虚拟网络仿真环境中进行传播和分布式计算，完成网络自组织过程；
步骤S15、由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的物理层模型；
其中，所述物理层模型为虚拟物理层模型或实体物理层模型。
需要说明的是，实体物理层模型的收发功能由实体物理层模型和实体物理层设备(包括第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13)共同完成。
实体物理层模型和实体物理层设备通过半实物仿真接口14进行通信。半实物仿真接口14将PC机11发送的虚拟数据包转换为实体物理层设备能够接收的实体数据包，并能够控制实体物理层设备将实体数据包发送出去。
步骤S16、通过所述物理层模型将所述协议封装后的业务信息发送至与所述源节点相邻的其他节点的物理层模型；
其中，所述其他节点的物理层模型为虚拟物理层模型或实体物理层模型。
同样，其他节点的实体物理层模型的收发功能由实体物理层模型和实体物理层设备共同完成。
步骤S17、控制所述其他节点通过各自的物理层模型将所述协议封装后的业务信息发送至各自的网络协议模型；
步骤S18、通过所述其他节点的网络协议模型对所述协议封装后的业务信息进行协议解析，得到解析后的业务信息；
步骤S19、根据所述解析后的业务信息中包含的目的地址，将所述解析后的业务信息发送至目的节点。
其中，所述目的节点为虚拟节点或映射节点。
需要说明的是，源节点和目的节点的选择依据实际需要而定。
综上可以看出，本发明采用半实物仿真接口14将实体物理层设备(包括第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13)与虚拟网络仿真环境连接在一起，通过半实物仿真接口14实现PC机11发送的虚拟数据包与实体物理层设备(包括第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13)发送的实体数据包之间的协议转换，从而实现了网络仿真系统与实体物理层设备之间的双向信息交互，并通过映射节点的双物理层模型实现终端节点的发送、接收和中继转发的自组网功能，使实体物理层设备能够作为终端节点参与到网络自组织过程，满足自组网的半实物仿真需求。
并且，本发明中映射节点中的双物理层模型(虚拟物理层模型和实体物理层模型)可以实现对自组网中继节点的接收、发送和中继转发全功能的设备级验证。
实体物理层设备作为终端节点同时支持广播无线信道模型和单播无线信道传输方式，同时还支持低截获/抗干扰通信系统中的混合接入体制仿真。
为进一步优化上述实施例，上述实施例中的步骤S14具体包括：
步骤S141、通过所述网络协议模型将所述组网控制信息发送给所述源节点的虚拟物理层模型；
步骤S142、通过所述虚拟物理层模型将所述组网控制信息发送至广播无线信道模型，以通过所述广播无线信道模型将所述组网控制信息发送至与所述源节点相邻的其他节点；
步骤S143、在所述其他节点接收到所述组网控制信息后，通过所述其他节点的虚拟物理层模型将所述组网控制信息发送至各自的网络协议模型；
步骤S144、通过所述其他节点的网络协议模型根据各自对应的节点移动模型以及所述组网控制信息完成网络自组织计算过程，得到自组织计算结果；
步骤S145、根据所述自组织计算结果判断是否继续转发所述组网控制信息，如果是，则执行步骤S146，否则执行步骤S147；
步骤S146、通过所述其他节点重新发送所述组网控制信息；
步骤S147、由所述其他节点将所述自组织计算结果保存至本地，并终止控制所述组网控制信息的传输。
由于仿真网络中的各节点(包括虚拟节点和映射节点)的虚拟物理层模型相同，并且各虚拟物理层模型通过同样的广播无线信道模型进行无线连接和信号传播，因此保证了自组网控制流程在虚拟网络仿真环境中的一致性。
为进一步优化上述实施例，步骤S15包括步骤：
步骤S151、当所述源节点为虚拟节点时，由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的虚拟物理层模型；
其中，虚拟物理层模型将协议封装后的业务信息通过广播无线信道模型发送至与源节点相邻的转发节点或目的节点。
转发节点为虚拟节点或映射节点。
目的节点为虚拟节点或映射节点。
步骤S152、当所述源节点为映射节点时，由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的实体物理层模型。
由于实体物理层模型的收发功能由实体物理层模型和实体物理层设备(包括第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13)共同完成，因此，为进一步优化上述实施例，在步骤S152之后，还包括步骤：
步骤S153、通过所述网络协议模型向所述实体物理层模型发送数据发送请求；
步骤S154、在所述实体物理层模型接收到所述数据发送请求后，通过所述实体物理层模型将所述协议封装后的业务信息发送至与所述实体物理层模型对应的第一半实物仿真接口；
步骤S155、通过所述第一半实物仿真接口将所述协议封装后的业务信息转换成实体数据包，并将所述实体数据包发送至与所述实体物理层模型对应的实体物理层设备，所述实体物理层设备为所述第一实体物理层设备12和所述第二实体物理层设备13中作为发射端的设备；
步骤S156、通过所述实体物理层设备对所述实体数据包中包含的业务信息依次进行基带信号、中频信号和射频信号处理，并将处理后的实体数据包通过射频信号发送至所述第一实体物理层设备12和所述第二实体物理层设备13中作为接收端的设备；
步骤S157、通过所述接收端将所述处理后的实体数据包发送给与所述接收端对应的第二半实物仿真接口；
步骤S158、通过所述第二半实物仿真接口将所述处理后的实体数据包转换成虚拟数据包，并发送至与所述第二半实物仿真接口对应的实体物理层模型。
需要说明的是，第一半实物仿真接口和第二半实物仿真接口均属于半实物仿真系统中的半实物仿真接口14。
可以看出，本发明通过半实物仿真接口14实现PC机11发送的虚拟数据包与第一实体物理层设备12和第二实体物理层设备13发送的实体数据包之间的协议转换，从而实现了网络仿真系统与实体物理层设备之间的双向信息交互，并通过映射节点的双物理层模型实现终端节点的发送、接收和中继转发的自组网功能，使实体物理层设备能够作为终端节点参与到网络自组织过程，满足了自组网的半实物仿真需求。
为进一步优化上述实施例，步骤S19包括：
步骤S191、根据所述解析后的业务信息中包含的目的地址，判断本节点的地址为所述目的地址还是下一跳转发地址；
步骤S192、如果所述本节点的地址为所述目的地址，则将所述解析后的业务信息发送至所述本节点的应用层模型；
步骤S193、如果所述本节点的地址为所述下一跳转发地址，则将所述解析后的业务信息的下一跳地址改为所述本节点的路由表中的下一跳地址，并将地址修改后的业务信息再次发送给所述本节点的物理层模型，再次对所述地址修改后的业务信息进行解析和判断(即重复执行步骤S15～步骤S19)，直至将业务信息发送至目的节点。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种半实物仿真系统，其特征在于，包括：PC机、第一实体物理层设备、第二实体物理层设备和半实物仿真接口，其中，所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备相同；
所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备连接，所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备中作为发射端的设备对接收到的业务信息依次进行基带信号、中频信号和射频信号处理，并将处理后的业务信息通过射频信号发送至所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备中作为接收端的设备；
所述半实物仿真接口分别与所述PC机、所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备连接，所述半实物仿真接口用于对所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备进行链路控制与调度，并实现所述PC机发送的虚拟数据包与所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备发送的实体数据包之间的协议转换；
所述PC机包含有虚拟网络仿真环境，所述PC机通过所述虚拟网络仿真环境进行网络拓扑规划，虚拟节点和映射节点的定义，并根据对网络环境参数以及所述虚拟节点和所述映射节点的模型参数的配置结果进行网络仿真，其中，所述虚拟节点包括应用层模型、网络协议模型、虚拟物理层模型和节点移动模型；所述映射节点包括应用层模型、网络协议模型、虚拟物理层模型、实体物理层模型和节点移动模型；
其中，所述虚拟物理层模型是网络仿真软件对物理层的功能模拟，所述实体物理层模型由真实的实体物理层设备来实现真实的无线通信功能。
2.根据权利要求1所述的半实物仿真系统，其特征在于，所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备通过射频线缆连接。
3.根据权利要求1所述的半实物仿真系统，其特征在于，所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备通过信道模拟器连接。
4.一种半实物仿真系统的通信方法，其特征在于，包括：
选定虚拟网络仿真环境中的虚拟节点或映射节点中的一个作为源节点；
在所述源节点的应用层模型生成业务信息，并将所述业务信息发送给所述源节点的网络协议模型；
通过所述应用层模型向所述网络协议模型发送数据发送请求，触发所述网络协议模型生成组网控制信息；
通过所述网络协议模型根据所述组网控制信息在虚拟网络仿真环境中进行传播和分布式计算，完成网络自组织过程；
由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的物理层模型，所述物理层模型为虚拟物理层模型或实体物理层模型；
通过所述物理层模型将所述协议封装后的业务信息发送至与所述源节点相邻的其他节点的物理层模型，所述其他节点的物理层模型为虚拟物理层模型或实体物理层模型；
控制所述其他节点通过各自的物理层模型将所述协议封装后的业务信息发送至各自的网络协议模型；
通过所述其他节点的网络协议模型对所述协议封装后的业务信息进行协议解析，得到解析后的业务信息；
根据所述解析后的业务信息中包含的目的地址，将所述解析后的业务信息发送至目的节点，所述目的节点为虚拟节点或映射节点。
5.根据权利要求4所述的通信方法，其特征在于，通过所述网络协议模型根据所述组网控制信息在虚拟网络仿真环境中进行传播和分布式计算，完成网络自组织过程包括：
通过所述网络协议模型将所述组网控制信息发送给所述源节点的虚拟物理层模型；
通过所述虚拟物理层模型将所述组网控制信息发送至广播无线信道模型，以通过所述广播无线信道模型将所述组网控制信息发送至与所述源节点相邻的其他节点；
在所述其他节点接收到所述组网控制信息后，通过所述其他节点的虚拟物理层模型将所述组网控制信息发送至各自的网络协议模型；
通过所述其他节点的网络协议模型根据各自对应的节点移动模型以及所述组网控制信息完成网络自组织计算过程，得到自组织计算结果；
根据所述自组织计算结果判断是否继续转发所述组网控制信息；
如果是，则通过所述其他节点重新发送所述组网控制信息；
如果否，则由所述其他节点将所述自组织计算结果保存至本地，并终止控制所述组网控制信息的传输。
6.根据权利要求4所述的通信方法，其特征在于，由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的物理层模型包括：
当所述源节点为虚拟节点时，由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的虚拟物理层模型；
当所述源节点为映射节点时，由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的实体物理层模型。
7.根据权利要求6所述的通信方法，其特征在于，在将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的实体物理层模型之后，还包括：
通过所述网络协议模型向所述实体物理层模型发送数据发送请求；
在所述实体物理层模型接收到所述数据发送请求后，通过所述实体物理层模型将所述协议封装后的业务信息发送至与所述实体物理层模型对应的第一半实物仿真接口；
通过所述第一半实物仿真接口将所述协议封装后的业务信息转换成实体数据包，并将所述实体数据包发送至与所述实体物理层模型对应的实体物理层设备，所述实体物理层设备为第一实体物理层设备和第二实体物理层设备中作为发射端的设备；
通过所述实体物理层设备对所述实体数据包中包含的业务信息依次进行基带信号、中频信号和射频信号处理，并将处理后的实体数据包通过射频信号发送至所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备中作为接收端的设备；
通过所述接收端将所述处理后的实体数据包发送给与所述接收端对应的第二半实物仿真接口；
通过所述第二半实物仿真接口将所述处理后的实体数据包转换成虚拟数据包，并发送至与所述第二半实物仿真接口对应的实体物理层模型。
8.根据权利要求4所述的通信方法，其特征在于，根据所述解析后的业务信息中包含的目的地址，将所述解析后的业务信息发送至目的节点包括：
根据所述解析后的业务信息中包含的目的地址，判断本节点的地址为所述目的地址还是下一跳转发地址；
如果所述本节点的地址为所述目的地址，则将所述解析后的业务信息发送至所述本节点的应用层模型；
如果所述本节点的地址为所述下一跳转发地址，则将所述解析后的业务信息的下一跳地址改为所述本节点的路由表中的下一跳地址，并将地址修改后的业务信息再次发送给所述本节点的物理层模型，再次对所述地址修改后的业务信息进行解析和判断，直至将业务信息发送至目的节点。
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