CN109413682A - 一种天地一体化卫星通信网络仿真系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种天地一体化卫星通信网络仿真系统及方法，该方法应用于天地一体化卫星通信网络仿真系统中的拓扑管理模块，包括：初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构；根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构；根据预先设定的仿真时间区间，判断是否需要结束LEO卫星通信网络的仿真，如果否，返回所述定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤；如果是，结束仿真。本发明实施例通过定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构，实现了百万级用户节点的LEO卫星通信网络仿真，解决了天地一体化卫星通信网络中百万级大规模用户的移动性管理问题。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通信仿真技术领域，特别是涉及一种天地一体化卫星通信网络仿真系统及方法。
背景技术
目前，天地一体化卫星通信网络还处于研究阶段。其中，LEO(Low Earth Orbit，低地球轨道)卫星通信以通信时间延迟小、安全性好、实用性高等诸多优点，成为建设天地一体化卫星通信网络的重要组成部分。
LEO卫星相对于地面高速移动，对目标区域的覆盖具有时段性，使得卫星通信网络中终端与各卫星之间的切换十分频繁，并且随着用户数量的不断增加，每个LEO卫星覆盖区域下的用户数量十分庞大。为了保证切换过程中保持正常通信，LEO卫星通信网络需要对数量庞大的终端进行移动性管理。
可见，卫星通信网络完全不同于地面上的各种通信网，其构成复杂、环境特殊、内部节点变化频繁、拓扑构成不稳定等特性给天地一体化卫星通信网络的研究增大了难度。
目前，针对地面通信系统，常用的仿真系统是EXata网络仿真系统，该仿真系统是当前市场中最能够实现高精度、全实时、多节点的网络仿真系统，能够仿真上百个节点的大型无线网络。然而，LEO卫星通信网络中，每个卫星覆盖区域下的用户数量高达百万级别，EXata网络仿真系统默认采用单核任务处理方式，即使通过编写代码使其使用多核处理方式，仿真效率仍然很低。因此，EXata网络仿真平台无法实现天地一体化卫星通信网络中百万级大规模用户的移动性管理。
因此，为了更好地研究天地一体化通信网络，亟需构建一种能够实现百万级大规模用户的移动性管理的综合性的天地一体化卫仿真系统。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种天地一体化卫星通信网络仿真系统及方法，以实现天地一体化卫星通信网络中百万级大规模用户的移动性管理。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种天地一体化卫星通信网络仿真系统，包括：拓扑管理模块、节点管理模块、时间管理模块、任务队列、多线程管理模块和消息处理模块；其中，
所述拓扑管理模块，用于在仿真开始、仿真结束及定时接收更新的拓扑连接关系文件，根据所述拓扑连接关系文件，生成节点动作指令发送至节点管理模块；所述节点动作指令，包括：新节点加入指令、节点删除指令、连接链路加入指令、连接链路状态改变指令和连接链路删除指令；
所述节点管理模块，用于接收到节点动作指令后，生成对应的节点任务消息发送至任务队列；
所述时间管理模块，用于按照预先设定的仿真时间区间以及所述更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，生成对应的时间任务消息发送至任务队列；所述时间任务消息，包括：用于触发所述拓扑管理模块开始仿真的第一时间任务消息、触发所述拓扑管理模块结束仿真的第二时间任务消息和触发所述拓扑管理模块更新LEO卫星通信网络拓扑结构的第三时间任务消息；
所述多线程管理模块，用于实时监听任务队列，当监听到节点任务消息和/或时间任务消息后，根据任务消息的种类种类，将该任务消息发送给预设用于处理该种类任务消息的第一线程，以使第一线程调用预设的与该任务消息对应的消息处理模块，对任务消息进行处理。
可选的，所述拓扑管理模块，包括：
初始化单元，用于在仿真开始时，接收初始拓扑连接关系文件，根据所述拓扑连接关系文件，生成节点动作指令发送至节点管理模块；
更新单元，用于定时接收更新的拓扑连接关系文件，根据所述拓扑连接关系文件，生成节点动作指令发送至节点管理模块；
仿真结束单元，用于在仿真结束时，生成针对所有节点的节点删除指令和针对所有连接链路的连接链路删除指令，发送至节点管理模块。
可选的，所述初始化单元，包括：
第一节点读取子单元，具体用于开始仿真时，接收初始拓扑连接关系文件，读取卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息；
第一节点动作指令生成子单元，具体用于根据读取的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息，生成新节点加入指令、连接链路加入指令和将所有连接链路状态设置为down的节点动作指令发送至节点管理模块；
所述更新单元，包括：
第二节点读取子单元，具体用于接收更新的拓扑连接关系文件，读取更新后的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息；
第二节点动作指令生成子单元，具体用于根据读取的更新后的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息，生成相应的新节点加入指令、节点删除指令、连接链路加入指令、连接链路状态改变指令和连接链路删除指令发送至节点管理模块；其中，连接链路状态改变指令包括：将保持连接的连接链路的状态设置为up和将断开连接的连接链路的状态设置为down的连接链路状态改变指令。
可选的，所述第二节点动作指令生成子单元，按如下方式建立连接链路：
根据设定的卫星节点覆盖范围、用户节点与所有卫星节点当前间隔距离，判断与用户节点相连的卫星节点；若用户节点与卫星节点间距离小于所设定卫星对地覆盖范围且物理端口保持正常，则建立星地节点间连接链路；
所述第二节点动作指令生成子单元，根据建立的星地节点间连接链路，生成对应的连接链路加入指令和/或连接链路状态改变指令。
第二发面，本发明实施例提供了一种天地一体化卫星通信网络仿真方法，应用于第一方面所述的天地一体化卫星通信网络仿真系统中的拓扑管理模块，包括如下步骤：
初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构；
根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构；
根据预先设定的仿真时间区间，判断是否需要结束LEO卫星通信网络的仿真，如果否，返回所述定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤；
如果是，结束仿真。
可选的，所述初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤，包括：
接收初始拓扑连接关系文件，读取卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息；
根据读取的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息，生成新节点加入指令、连接链路加入指令和将所有连接链路状态设置为down的节点动作指令发送至节点管理模块；
所述根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤，包括：
接收更新的拓扑连接关系文件，读取更新后的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息；
根据读取的更新后的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息，生成相应的新节点加入指令、节点删除指令、连接链路加入指令、连接链路状态改变指令和连接链路删除指令发送至节点管理模块；其中，连接链路状态改变指令包括：将保持连接的连接链路的状态设置为up和将断开连接的连接链路的状态设置为down的连接链路状态改变指令。
可选的，按如下方式建立连接链路：
根据设定的卫星节点覆盖范围、用户节点与所有卫星节点当前间隔距离，判断与用户节点相连的卫星节点；若用户节点与卫星节点间距离小于所设定卫星对地覆盖范围且物理端口保持正常，则建立星地节点间连接链路；
根据建立的星地节点间连接链路，生成对应的连接链路加入指令和/或连接链路状态改变指令。
可选的，所述结束仿真的步骤，包括：
生成针对所有节点的节点删除指令和针对所有连接链路的连接链路删除指令，发送至节点管理模块，以结束仿真。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第二方面任一所述的方法步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器被所述机器可执行指令促使：实现第二方面任一所述的方法步骤。
本发明实施例提供的一种天地一体化卫星通信网络仿真系统及方法，通过初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构，根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构，根据预先设定的仿真时间区间，判断是否需要结束LEO卫星通信网络的仿真，如果否，返回所述定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤，如果是，结束仿真，能够模拟LEO卫星通信网络的拓扑结构变化，实现了百万级用户节点的LEO卫星通信网络仿真，解决了天地一体化卫星通信网络中百万级大规模用户的移动性管理问题。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种天地一体化卫星通信网络仿真系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种天地一体化卫星通信网络仿真方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种天地一体化卫星通信方法的示例图；
图4为本发明实施例提供的一种电子设备结构示意图。
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。
为了实现百万级用户节点的LEO卫星通信网络仿真，本发明实施例提供了一种，通过初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构，根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构，根据预先设定的仿真时间区间，判断是否需要结束LEO卫星通信网络的仿真，如果是，结束仿真；如果否，返回所述定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤，能够模拟LEO卫星通信网络的拓扑结构变化，实现了百万级用户节点的LEO卫星通信网络仿真，解决了天地一体化卫星通信网络中百万级大规模用户的移动性管理问题。
作为本发明实施例的一种实施方式，如图1所示，本发明实施例提供的一种天地一体化卫星通信网络仿真系统，包括：拓扑管理模块110、节点管理模块120、时间管理模块130、任务队列140、多线程管理模块150和消息处理模块160；其中，
拓扑管理模块110，用于控制仿真开始、仿真结束及定时接收更新的拓扑连接关系文件，根据所述拓扑连接关系文件，生成节点动作控制指令发送至节点管理模块120；所述节点动作控制指令，包括：新节点加入指令、节点删除指令、连接链路加入指令、连接链路状态改变指令和连接链路删除指令。
节点管理模块120，用于接收到节点动作指令后，生成对应的节点任务消息发送至任务队列140。
时间管理模块130，用于按照预先设定的仿真时间区间以及更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，生成对应的时间任务消息发送至任务队列140；上述时间任务消息，包括：用于触发拓扑管理模块110开始仿真的第一时间任务消息、触发拓扑管理模块110结束仿真的第二时间任务消息和触发拓扑管理模块110更新LEO卫星通信网络拓扑结构的第三时间任务消息。
多线程管理模块150，用于实时监听任务队列140，当监听到节点任务消息和/或时间任务消息后，根据任务消息的种类，将该任务消息发送给预设用于处理该种类任务消息的第一线程，以使第一线程调用预设的与该任务消息对应的消息处理模块160，对任务消息进行处理。
具体的，处理任务消息时，可以一个线程对应一种任务消息，也可以一个线程对应多种任务消息。
本发明实施例提供的一种天地一体化卫星通信网络仿真系统，通过初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构，根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构，根据预先设定的仿真时间区间，判断是否需要结束LEO卫星通信网络的仿真，如果是，结束仿真；如果否，返回所述定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤，能够模拟LEO卫星通信网络的拓扑结构变化，实现了百万级用户节点的LEO卫星通信网络仿真，解决了天地一体化卫星通信网络中百万级大规模用户的移动性管理问题。
作为本发明的一种实施方式，所述拓扑管理模块，可以包括：
初始化单元，用于在仿真开始时，接收初始拓扑连接关系文件，根据所述拓扑连接关系文件，生成节点动作指令发送至节点管理模块。
更新单元，用于定时接收更新的拓扑连接关系文件，根据所述拓扑连接关系文件，生成节点动作指令发送至节点管理模块。
仿真结束单元，用于在仿真结束时，生成针对所有节点的节点删除指令和针对所有连接链路的连接链路删除指令，发送至节点管理模块。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述初始化单元，可以包括：
第一节点读取子单元，具体用于开始仿真时，接收初始拓扑连接关系文件，读取卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息。
第一节点动作指令生成子单元，具体用于根据读取的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息，生成新节点加入指令、连接链路加入指令和将所有连接链路状态设置为down的节点动作指令发送至节点管理模块。
所述更新单元，可以包括：
第二节点读取子单元，具体用于接收更新的拓扑连接关系文件，读取更新后的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息。
第二节点动作指令生成子单元，具体用于根据读取的更新后的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息，生成相应的新节点加入指令、节点删除指令、连接链路加入指令、连接链路状态改变指令和连接链路删除指令发送至节点管理模块；其中，连接链路状态改变指令包括：将保持连接的连接链路的状态设置为up和将断开连接的连接链路的状态设置为down的连接链路状态改变指令。
可选的，第二节点动作指令生成子单元可以按如下方式建立连接链路：根据设定的卫星节点覆盖范围、用户节点与所有卫星节点当前间隔距离，判断与用户节点相连的卫星节点；若用户节点与卫星节点间距离小于所设定卫星对地覆盖范围且物理端口保持正常，则建立星地节点间连接链路；然后，第二节点动作指令生成子单元根据建立的星地节点间连接链路，生成对应的连接链路加入指令和/或连接链路状态改变指令。
可选的，多线程处理模块在初始化过程中，启动预设数量个线程，每个线程用于处理一个种类或多个种类的任务消息；在仿真结束时，关闭所述预设数量个线程。
作为本发明的一种实施方式，所述时间管理模块，可以包括：
第一时间任务消息生成单元，用于按照预先设定的仿真时间区间，当到达仿真开始时间时，生成第一时间任务消息发送至任务队列。
第二时间任务消息生成单元，用于按照预先设定的仿真时间区间，当到达仿真结束时间时，生成第二时间任务消息发送至任务队列。
第二时间任务消息生成单元，用于根据所述更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时生成第三时间任务消息发送至任务队列。
本发明实施例提供的一种天地一体化卫星通信网络仿真系统，通过初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构，根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构，根据预先设定的仿真时间区间，判断LEO卫星通信网络的仿真是否结束，如果是，结束仿真；如果否，返回所述定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤，实现了百万级用户节点的LEO卫星通信网络仿真，解决了天地一体化卫星通信网络中百万级大规模用户的移动性管理问题。
作为本发明实施例的一种实施方式，如图2所示，本发明实施例提供的一种天地一体化卫星通信网络仿真方法，应用于天地一体化卫星通信网络仿真系统中的拓扑管理模块，包括：
S201，初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构。
具体的，初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构时，接收初始拓扑连接关系文件，读取卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息；根据读取的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息，生成新节点加入指令、连接链路加入指令和将所有连接链路状态设置为down的节点动作指令发送至节点管理模块。
S202，根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构。
具体的，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构时，根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，接收更新的拓扑连接关系文件，读取更新后的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息；根据读取的更新后的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息，生成相应的新节点加入指令、节点删除指令、连接链路加入指令、连接链路状态改变指令和连接链路删除指令发送至节点管理模块；其中，连接链路状态改变指令包括：将保持连接的连接链路的状态设置为up和将断开连接的连接链路的状态设置为down的连接链路状态改变指令。
可选的，按如下方式建立连接链路：根据设定的卫星节点覆盖范围、用户节点与所有卫星节点当前间隔距离，判断与用户节点相连的卫星节点；若用户节点与卫星节点间距离小于所设定卫星对地覆盖范围且物理端口保持正常，则建立星地节点间连接链路；根据建立的星地节点间连接链路，生成对应的连接链路加入指令和/或连接链路状态改变指令。
具体的，完成对LEO卫星通信网络拓扑结构的更新后，即完成一次对LEO卫星通信网络的仿真。仿真出的通信网络可用于用户节点和卫星节点间的通信。例如：如图3所示，仿真出的通信网络中用户节点与卫星节点A通信时，将卫星节点A的协议包平面IP地址100.0.0.1作为目的IP地址，OSI模型中的网络层根据目的IP地址进行路由寻址。由于LEO卫星通信网络中的每一个卫星节点只负责特定区域下的卫星通信，因此需要先将路由协议包发送至卫星节点C，通过卫星节点C和卫星节点B对路由协议包进行转发，卫星节点A接收到路由协议包后，OSI模型中的网络层将本地协议包平面IP与上述目的地址100.0.0.1匹配，若匹配成功，则实现了用户节点与目的卫星节点A的通信。
S203，根据预先设定的仿真时间区间，判断是否需要结束LEO卫星通信网络的仿真，如果否，返回所述定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤；如果是，则执行步骤S204，结束仿真。
具体的，可以将仿真时间区间设置为100s，每间隔1s更新一次LEO卫星通信网络的拓扑结构，当仿真时长小于设置的仿真时间区间100s时，不需要结束LEO卫星通信网络的仿真，返回定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤；当仿真时长达到设置的仿真时间区间100s时，生成针对所有节点的节点删除指令和针对所有连接链路的连接链路删除指令，发送至节点管理模块，以结束仿真。
本发明实施例提供的一种天地一体化卫星通信网络仿真方法，通过初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构，根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构，根据预先设定的仿真时间区间，判断是否需要结束LEO卫星通信网络的仿真，如果否，返回所述定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤，如果是，结束仿真，能够模拟LEO卫星通信网络的拓扑结构变化，实现了百万级用户节点的LEO卫星通信网络仿真，解决了天地一体化卫星通信网络中百万级大规模用户的移动性管理问题。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图4所示，包括处理器401、通信接口402、存储器403和通信总线404，其中，处理器401，通信接口402，存储器403通过通信总线404完成相互间的通信，
存储器403，用于存放计算机程序；
处理器401，用于执行存储器403上所存放的程序时，实现如下步骤：
初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构；
根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构；
根据预先设定的仿真时间区间，判断是否需要结束LEO卫星通信网络的仿真，如果否，返回所述定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤；
如果是，结束仿真。
本发明实施例提供的一种电子设备，通过初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构，根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构，根据预先设定的仿真时间区间，判断是否需要结束LEO卫星通信网络的仿真，如果否，返回所述定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤，如果是，结束仿真，能够模拟LEO卫星通信网络的拓扑结构变化，实现了百万级用户节点的LEO卫星通信网络仿真，解决了天地一体化卫星通信网络中百万级大规模用户的移动性管理问题。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一以下步骤：
初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构；
根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构；
根据预先设定的仿真时间区间，判断是否需要结束LEO卫星通信网络的仿真，如果否，返回所述定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤；
如果是，结束仿真。
本发明实施例提供的一种天地一体化卫星通信网络仿真方法，通过初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构，根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构，根据预先设定的仿真时间区间，判断是否需要结束LEO卫星通信网络的仿真，如果否，返回所述定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤，如果是，结束仿真，能够模拟LEO卫星通信网络的拓扑结构变化，实现了百万级用户节点的LEO卫星通信网络仿真，解决了天地一体化卫星通信网络中百万级大规模用户的移动性管理问题。
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。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种天地一体化卫星通信网络仿真系统，其特征在于，包括：拓扑管理模块、节点管理模块、时间管理模块、任务队列、多线程管理模块和消息处理模块；其中，
所述拓扑管理模块，用于在仿真开始、仿真结束及定时接收更新的拓扑连接关系文件，根据所述拓扑连接关系文件，生成节点动作指令发送至节点管理模块；所述节点动作指令，包括：新节点加入指令、节点删除指令、连接链路加入指令、连接链路状态改变指令和连接链路删除指令；
所述节点管理模块，用于接收到节点动作指令后，生成对应的节点任务消息发送至任务队列；
所述时间管理模块，用于按照预先设定的仿真时间区间以及所述更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，生成对应的时间任务消息发送至任务队列；所述时间任务消息，包括：用于触发所述拓扑管理模块开始仿真的第一时间任务消息、触发所述拓扑管理模块结束仿真的第二时间任务消息和触发所述拓扑管理模块更新LEO卫星通信网络拓扑结构的第三时间任务消息；
所述多线程管理模块，用于实时监听任务队列，当监听到节点任务消息和/或时间任务消息后，根据任务消息的种类种类，将该任务消息发送给预设用于处理该种类任务消息的第一线程，以使第一线程调用预设的与该任务消息对应的消息处理模块，对任务消息进行处理。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拓扑管理模块，包括：
初始化单元，用于在仿真开始时，接收初始拓扑连接关系文件，根据所述拓扑连接关系文件，生成节点动作指令发送至节点管理模块；
更新单元，用于定时接收更新的拓扑连接关系文件，根据所述拓扑连接关系文件，生成节点动作指令发送至节点管理模块；
仿真结束单元，用于在仿真结束时，生成针对所有节点的节点删除指令和针对所有连接链路的连接链路删除指令，发送至节点管理模块。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述初始化单元，包括：
第一节点读取子单元，具体用于开始仿真时，接收初始拓扑连接关系文件，读取卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息；
第一节点动作指令生成子单元，具体用于根据读取的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息，生成新节点加入指令、连接链路加入指令和将所有连接链路状态设置为down的节点动作指令发送至节点管理模块；
所述更新单元，包括：
第二节点读取子单元，具体用于接收更新的拓扑连接关系文件，读取更新后的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息；
第二节点动作指令生成子单元，具体用于根据读取的更新后的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息，生成相应的新节点加入指令、节点删除指令、连接链路加入指令、连接链路状态改变指令和连接链路删除指令发送至节点管理模块；其中，连接链路状态改变指令包括：将保持连接的连接链路的状态设置为up和将断开连接的连接链路的状态设置为down的连接链路状态改变指令。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二节点动作指令生成子单元，按如下方式建立连接链路：
根据设定的卫星节点覆盖范围、用户节点与所有卫星节点当前间隔距离，判断与用户节点相连的卫星节点；若用户节点与卫星节点间距离小于所设定卫星对地覆盖范围且物理端口保持正常，则建立星地节点间连接链路；
所述第二节点动作指令生成子单元，根据建立的星地节点间连接链路，生成对应的连接链路加入指令和/或连接链路状态改变指令。
5.一种天地一体化卫星通信网络仿真方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的天地一体化卫星通信网络仿真系统中的拓扑管理模块，包括如下步骤：
初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构；
根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构；
根据预先设定的仿真时间区间，判断是否需要结束LEO卫星通信网络的仿真，如果否，返回所述定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤；
如果是，结束仿真。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤，包括：
接收初始拓扑连接关系文件，读取卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息；
根据读取的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息，生成新节点加入指令、连接链路加入指令和将所有连接链路状态设置为down的节点动作指令发送至节点管理模块；
所述根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤，包括：
接收更新的拓扑连接关系文件，读取更新后的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息；
根据读取的更新后的卫星节点和用户节点的数目及所在位置信息，生成相应的新节点加入指令、节点删除指令、连接链路加入指令、连接链路状态改变指令和连接链路删除指令发送至节点管理模块；其中，连接链路状态改变指令包括：将保持连接的连接链路的状态设置为up和将断开连接的连接链路的状态设置为down的连接链路状态改变指令。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，按如下方式建立连接链路：
根据设定的卫星节点覆盖范围、用户节点与所有卫星节点当前间隔距离，判断与用户节点相连的卫星节点；若用户节点与卫星节点间距离小于所设定卫星对地覆盖范围且物理端口保持正常，则建立星地节点间连接链路；
根据建立的星地节点间连接链路，生成对应的连接链路加入指令和/或连接链路状态改变指令。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述结束仿真的步骤，包括：
生成针对所有节点的节点删除指令和针对所有连接链路的连接链路删除指令，发送至节点管理模块，以结束仿真。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口、所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器，用于存放计算机程序；
所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序时，实现权利要求5-8任一所述的方法步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器被所述机器可执行指令促使：实现权利要求5-8任一所述的方法步骤。
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