CN114329920B - 一种虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于卫星星座仿真及测试技术领域，公开了一种虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统，包括云计算系统、物理节点、物理链路模拟器以及综合控制系统，用于实现物理集群资源虚拟化技术与多类型节点及异构链路模拟技术，形成超万颗星的虚拟化仿真环境。本发明建立了面向卫星网络的地面高保真仿真、测试与评估的半物理平台，联合虚拟化系统和物理系统实现对所述大规模星座系统仿真评估及测试验证，可以对算法协议软件运行时的资源占用情况以及第三方设备组网性能进行测试评估，为大规模卫星星座系统能力的验证提供可信的途径和平台；同时，通过部分物理硬件功能的虚拟化确保仿真验证系统仿真和测试评估的高效性、一致性和准确性。
Description
技术领域
本发明属于卫星星座仿真及测试技术领域，尤其涉及一种虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统。
背景技术
目前，空间互联网包括由各类在轨运行的飞行器、卫星或卫星星座构成的空间信息处理及通信设施，各类地面站、核心网等相关地面基础设施，各类应用系统融合构成的高性能全球网络基础设施，是新一代全球互联网的发展重点方向、新一轮空间竞争的焦点。国际卫星产业龙头企业均在积极开展空间互联网业务投资，力求抢占卫星空间网络高地，争夺空间宝贵资源。以Starlink、Oneweb等为代表的低轨巨型星座工程已经进入实际部署阶段，在我国，空间互联网作为国家空间信息基础设施的重要组成部分，纳入了“新基建”范畴。新一代“千星星座”乃至“万星星座”的空间互联网星座系统启动建设。
新一代“千星星座”乃至“万星星座”的空间互联网星座网络规模较大，网络结构复杂，通过传统的实验与数学分析设计网络，人力与物力成本过高，不能满足实际的需求。仿真作为一种客观可靠的规划和设计技术，通过仿真能够有效地分析卫星星座的优缺点。虽然软件仿真具有方便快捷，操作简单灵活，成本低等特点，但是软件仿真只是功能仿真，其正确性和准确性无法有效得到保证。
广东奥尔特云科技有限公司在其申请的专利文献“一种基于容器云的卫星星座仿真架构和网络仿真系统”(申请号：202110175307.5，申请公布号：CN112800620A，申请公布日：2021.05.14)中公开了一种基于容器云的卫星星座仿真架构和网络仿真系统。该系统将多台物理服务器通过交换机相互连通，运行在物理机服务器的若干容器组成平台层，用于卫星星座仿真，同时建立包括网络服务、调度服务、日志服务、监控服务、同步服务和存储服务的基础服务层，用于提供容器管理和物理资源分配，该系统提高了大规模卫星系统的仿真效率和稳定性。但是该系统局限于纯软件仿真的劣势，其真实性和准确性无法得到有效保证。因此，亟需设计一种新的大规模卫星网络仿真评估测试系统。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：通过传统的实验与数学分析设计网络，人力与物力成本过高，不能满足实际需求；软件仿真只是功能仿真，其真实性、正确性和准确性无法有效得到保证。
解决以上问题及缺陷的难度为：大规模卫星星座系统结构庞大且复杂，全实物测试成本昂贵，代价巨大，软件仿真真实性无法得到保证，如何设计一个面向大规模卫星星座的仿真测试系统，在有限的成本内提高仿真结果的正确性成为一个亟待解决的问题。
解决以上问题及缺陷的意义为：本发明所设计的一种虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统和实物仿真相比，系统结构更易修改、优化，研发费用更加低廉，周期更短。和软件仿真相比，仿真更加逼真，仿真精度更高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统，尤其涉及一种联合虚拟化系统和物理系统实现大规模星座系统仿真评估及测试验证的系统，旨在解决面向大规模卫星星座网络仿真评估及测试时，软件仿真无法保证真实性和准确性的问题。
本发明是这样实现的，一种虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统，所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统，包括云计算系统、物理节点、物理链路模拟器以及综合控制系统，实现物理集群资源虚拟化技术与多类型节点及异构链路模拟技术，形成超万颗星的虚拟化仿真环境，把部分数学模型、部分物理模型和实际设备联系在一起运转，组成仿真系统，同时在系统中进行的仿真试验，更接近实际情况，从而得到更确切的信息。
其中，所述云计算系统，由物理服务器集群构成，所述服务器集群运行开源虚拟化软件和云计算管理系统软件；其中，所述虚拟化软件实现物理资源的虚拟化，所述云计算管理系统软件实现对容器化虚拟节点建立、中止、删除和调度的管理模块；
所述物理节点，用于采用星载路由交换模块，提供路由交换能力，并运行及第三方组网协议；
所述物理链路模拟器，支持网络拓扑控制及链路的特性模拟，用于运行网络连接控制软件；
所述综合控制系统，包括一台PC和演示设备；其中，所述PC包括仿真想定配置模块、仿真控制模块、动态演示模块以及性能评估模块，用于分别运行综合控制系统软件；所述演示设备，用于负责系统控制软件的用户界面展示及仿真过程、性能评估结果的展示。
进一步，所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统的硬件架构包括：
根据网络规模、仿真性能粒度需求规划不同仿真中节点的规模部署以及参数设置，实现对组网协议、算法在不同网络规模下的组网性能评估；通过物理系统实现对组网协议、算法资源运行中对资源消耗情况的测试；通过对部分物理硬件功能的虚拟化以及软件协议、算法在所述虚拟化系统与所述物理系统的无缝移植，确保所述仿真验证系统仿真和测试评估的高效性、一致性和准确性。
进一步，所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统的逻辑架构，包括物理硬件层、虚拟化层、资源调度层、控制层及应用层。
其中，所述物理层，是系统物理设施的集合；
所述虚拟化层，用于采用虚拟化技术，根据用户配置表为虚拟节点分配CPU、内存、网络和磁盘资源；
所述资源调度层，用于负责系统虚拟化资源的管理及物理设备控制；
所述控制层，用于将仿真想定环境中节点、链路、载荷及业务映射为实际仿真环境中的数字、虚拟及实物节点，并实现配置管理；
所述应用层，用于为大规模星座系统仿真及测试服务应用系统，包括仿真想定服务、协议模型库服务、性能评估服务以及动态演示服务。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述的虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统的虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试方法，所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试方法包括：
建立组网协议算法的统一格式，形成组网协议算法模型库；
通过服务应用系统提供协议模型库服务、仿真想定服务、性能评估服务以及动态演示服务。
进一步，所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试方法还包括对被仿真/测试的算法、协议和实物对系统资源占用测试方案，该方案包括：
(1)虚拟节点资源占用监测方案
基于OpenvSwitch软件虚拟交换机的链表数据结构输出所述仿真的网络性能状态和数据对所述虚拟节点资源占用监测；
通过容器技术构建容器化的虚拟卫星网络节点，算法协议软件运行在容器节点中；随机指定10％数量的容器节点，以10s为周期，从容器引擎中提取所述容器节点在整个仿真测试过程中的资源占用数据。
(2)物理节点测试方案
通过所述大规模星座系统仿真评估及测试系统提供对第三方组网部件的测试接口，所述物理节点的测试项包括第三方交换设备接口及协议体制兼容性测试、网络总交换容量测试以及网络Qos保证能力测试。
进一步，所述步骤(2)中的物理节点的测试方法还包括：
利用星载交换机实物搭建星间互联演示验证系统，验证第三方星载交换技术验证版的组网性能指标，以及与符合协议体制设备互联互通的兼容性。
进一步，所述步骤(2)中的系统功能第三方测试设备包括：
星载交换机，是实现项目设计的星载交换单板；
接口及协议适配设备，是选配设备，用于当星载交换板与第三方交换设备物理接口和协议体制不一致时，通过该设备进行适配；
第三方交换设备，是符合协议体制的第三方交换设备；
TestCenter网络协议测试仪，是标准网络测试设备，用于对标准的网络交换功能性能指标进行测试，并输出测试结果；
控制计算机，用于控制TestCenter网络协议测试仪，完成星载交换机配置和状态监控；
地面演示验证终端，是计算机模拟地面中低速终端，具备千兆以太网电接口，支持语音、视频、短信息、文件传输以及邮件在内的各类多媒体业务；
地面演示服务器，是计算机模拟地面高速站点服务器，具备万兆以太网光接口，支持高速数据回传与分发、视频点播、高速文件传输以及邮件服务器在内的各类多媒体业务；
万兆光纤，用于连接星载交换单板万兆接口；
千兆网线，用于连接星载交换单板千兆接口。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
基于OpenvSwitch软件虚拟交换机的链表数据结构输出所述仿真的网络性能状态和数据对所述虚拟节点资源占用监测；通过容器技术构建容器化的虚拟卫星网络节点，随机指定10％数量的容器节点，以10s为周期，从容器引擎中提取所述容器节点在整个仿真测试过程中的资源占用数据；
通过所述大规模星座系统仿真评估及测试系统提供对第三方组网部件的测试接口，所述物理节点的测试项包括第三方交换设备接口及协议体制兼容性测试、网络总交换容量测试以及网络Qos保证能力测试。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
基于OpenvSwitch软件虚拟交换机的链表数据结构输出所述仿真的网络性能状态和数据对所述虚拟节点资源占用监测；通过容器技术构建容器化的虚拟卫星网络节点，随机指定10％数量的容器节点，以10s为周期，从容器引擎中提取所述容器节点在整个仿真测试过程中的资源占用数据；
通过所述大规模星座系统仿真评估及测试系统提供对第三方组网部件的测试接口，所述物理节点的测试项包括第三方交换设备接口及协议体制兼容性测试、网络总交换容量测试以及网络Qos保证能力测试。
本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统，建立了面向卫星网络的地面高保真仿真、测试与评估的半物理平台，联合虚拟化系统和物理系统实现对所述大规模星座系统仿真评估及测试验证，可以对算法协议软件运行时的资源占用情况以及第三方设备组网性能进行测试评估，为大规模卫星星座系统能力的验证提供可信的途径和平台。
本发明提供的虚拟化系统可根据网络规模、仿真性能粒度需求合理规划不同仿真中节点的规模部署以及参数设置，实现对组网协议、算法在不同网络规模下的组网性能评估。本发明提供的物理系统可以提供对组网协议、算法资源运行中对资源消耗情况的测试能力。同时，本发明通过部分物理硬件功能的虚拟化，以及软件协议、算法在虚拟化系统与物理系统的无缝移植，确保仿真验证系统仿真和测试评估的高效性、一致性和准确性，为大规模卫星星座系统能力的验证提供可信的途径和平台。
同时，本发明与现有技术相比还具有以下优点：
由于本发明设计了一种联合虚拟化系统和物理系统的网络仿真评估及测试系统，虚拟化系统和物理系统结合的仿真系统同纯软件仿真方法相比具有更高的真实度和准确度，可以有效提高大规模卫星星座网络仿真测试及验证系统设计的可靠性。同时，本发明的系统可以对算法协议软件运行时的资源占用情况以及第三方设备组网性能进行测试评估，为大规模卫星星座系统能力的验证提供可信的途径和平台。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述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是本发明实施例提供的虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统的基本形态示意图。
图2是本发明实施例提供的虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统的硬件架构组成示意图。
图3是本发明实施例提供的虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统的逻辑架构组成示意图。
图4是本发明实施例提供的第三方交换设备组网性能测试设备连接图。
图5是本发明实施例提供的虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统，包括云计算系统、物理节点、物理链路模拟器以及综合控制系统，实现物理集群资源虚拟化技术与多类型节点及异构链路模拟技术，形成超万颗星的虚拟化仿真环境。
其中，云计算系统，由物理服务器集群构成，所述服务器集群运行开源虚拟化软件和云计算管理系统软件；其中，所述虚拟化软件实现物理资源的虚拟化，所述云计算管理系统软件实现对容器化虚拟节点建立、中止、删除和调度的管理模块；
物理节点，用于采用星载路由交换模块，提供路由交换能力，并运行及第三方组网协议；
物理链路模拟器，支持网络拓扑控制及链路的特性模拟，用于运行网络连接控制软件；
综合控制系统，包括一台PC和演示设备；其中，所述PC包括仿真想定配置模块、仿真控制模块、动态演示模块以及性能评估模块，用于分别运行综合控制系统软件；所述演示设备，用于负责系统控制软件的用户界面展示及仿真过程、性能评估结果的展示。
如图5所示，本发明实施例提供的虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试方法包括以下步骤：
S101，虚拟节点资源占用监测方案：基于OpenvSwitch软件虚拟交换机的链表数据结构输出仿真的网络性能状态和数据对虚拟节点资源占用监测；
S102，物理节点测试方案：通过所述大规模星座系统仿真评估及测试系统提供对第三方组网部件的测试接口。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
实施例1
本发明的目的在于针对面向大规模卫星星座网络仿真评估，纯软件仿真的不足之处，设计了一种联合虚拟化系统和物理系统，实现大规模星座系统仿真评估及测试验证的系统，虚拟化系统和物理系统结合的仿真系统同纯软件仿真方法相比具有更高的真实度和准确度，可以有效提高大规模卫星星座网络仿真测试及验证系统设计的可靠性。
实现本发明的技术思路是，虚拟化系统可根据网络规模、仿真性能粒度需求合理规划不同仿真中节点的规模部署以及参数设置，实现对组网协议、算法在不同网络规模下的组网性能评估。物理系统可以提供对组网协议、算法资源运行中对资源消耗情况的测试能力。同时通过部分物理硬件功能的虚拟化，以及软件协议、算法在虚拟化系统与物理系统的无缝移植，确保仿真验证系统仿真和测试评估的高效性、一致性和准确性，为大规模卫星星座系统能力的验证提供可信的途径和平台。
为实现上述目的，本发明设计了一种联合虚拟化系统和物理系统的网络仿真评估及测试系统，同时所述仿真评估及测试系统可以对算法协议软件运行时的资源占用情况以及第三方设备组网性能进行测试评估，仿真评估及测试系统的组成包括：
所述仿真评估及测试系统总体包括硬件系统和软件系统两大部分：
所述硬件系统由四部分组成，包括云计算系统、物理节点、物理链路模拟器以及综合控制系统；
所述软件系统由服务应用系统构成，包括协议模型库服务、仿真想定服务、性能评估服务和动态演示服务组成；
本发明实施例提供的硬件系统和软件系统功能分别包括：
所述硬件系统实现物理集群资源虚拟化技术与多类型节点及异构链路模拟技术，形成超万颗星的虚拟化仿真环境；
所述软件系统建立组网协议算法的统一格式，形成组网协议算法模型库；
本发明实施例提供的联合虚拟化系统和物理系统实现对所述大规模星座系统仿真评估及测试验证的系统，其特征在于，所述系统的实现联合虚拟化系统和物理系统的网络仿真评估及测试系统的硬件架构方案为：所述虚拟化系统可根据网络规模、仿真性能粒度需求合理规划不同仿真中节点的规模部署以及参数设置，实现对组网协议、算法在不同网络规模下的组网性能评估；所述物理系统提供实现对组网协议、算法资源运行中对资源消耗情况的测试能力；通过对部分所述物理硬件功能的虚拟化，以及软件协议、算法在所述虚拟化系统与所述物理系统的无缝移植，确保所述仿真验证系统仿真和测试评估的高效性、一致性和准确性；
本发明实施例提供的联合虚拟化系统和物理系统，实现所述大规模星座系统仿真评估及测试验证的系统，其特征在于，所述系统的逻辑架构为：包括物理硬件层、虚拟化层、资源调度层、控制层及应用层，所述物理层是系统物理设施的集合；所述虚拟化层采用虚拟化技术，根据用户配置表为虚拟节点分配CPU、内存、网络和磁盘资源；所述资源调度层负责系统虚拟化资源的管理及物理设备控制，所述控制层将仿真想定环境中节点、链路、载荷及业务等映射为实际仿真环境中的数字、虚拟及实物节点，并实现配置管理，所述应用层为大规模星座系统仿真及测试服务应用系统，包括仿真想定服务、协议模型库服务、性能评估服务以及动态演示服务；
本发明实施例提供的对所述被仿真/测试的算法、协议和实物对系统资源占用测试方案为：
基于OpenvSwitch软件虚拟交换机的链表数据结构输出所述仿真的网络性能状态和数据对所述虚拟节点资源占用监测；
所述大规模星座系统仿真评估及测试系统提供对第三方组网部件的测试接口，所述测试项包括第三方交换设备接口及协议体制兼容性测试、网络总交换容量测试以及网络Qos保证能力测试。
本发明与现有技术相比具有以下优点：由于本发明设计了一种联合虚拟化系统和物理系统的网络仿真评估及测试系统，虚拟化系统和物理系统结合的仿真系统同纯软件仿真方法相比具有更高的真实度和准确度，可以有效提高大规模卫星星座网络仿真测试及验证系统设计的可靠性。同时系统可以对算法协议软件运行时的资源占用情况以及第三方设备组网性能进行测试评估，为大规模卫星星座系统能力的验证提供可信的途径和平台。
实施例2
本发明实施例提供的虚实系统联合的大规模星座系统仿真评估及测试验证系统总体包括硬件系统和软件系统两大部分。
其中硬件系统由四部分组成，包括云计算系统、物理节点、物理链路模拟器以及综合控制系统。
软件系统由服务应用系统构成，包括协议模型库服务、仿真想定服务、性能评估服务和动态演示服务组成。
硬件系统可以实现物理集群资源虚拟化技术与多类型节点及异构链路模拟技术，形成超万颗星的虚拟化仿真环境。
软件系统可以建立组网协议算法的统一格式，形成组网协议算法模型库。
建立联合虚拟化系统和物理系统的网络仿真评估及测试系统，虚拟化系统可根据网络规模、仿真性能粒度需求合理规划不同仿真中节点的规模部署以及参数设置，实现对组网协议、算法在不同网络规模下的组网性能评估。物理系统提供对组网协议、算法资源运行中对资源消耗情况的测试能力。同时通过部分物理硬件功能的虚拟化，以及软件协议、算法在虚拟化系统与物理系统的无缝移植，确保仿真验证系统仿真和测试评估的高效性、一致性和准确性。仿真测试系统的基本形态如图1所示。
图2为系统的硬件架构及组成，主要包括了四个核心系统。
云计算系统：该系统硬件包括物理服务器集群构成。服务器集群运行开源虚拟化软件(如Hypervisor、KVM、Libvirt等)和云计算管理系统软件。虚拟化软件实现物理资源的虚拟化，云计算管理系统软件实现对容器化虚拟节点建立、中止、删除、调度的管理模块。
物理节点：采用星载路由交换模块，具备路由交换能力，可运行及第三方组网协议。
物理链路模拟器：支持网络拓扑控制及链路的特性模拟，运行网络连接控制软件。
综合控制系统：该系统硬件包括一台PC和演示设备。PC分别运行综合控制系统软件，包括仿真想定配置模块、仿真控制模块、动态演示模块及性能评估模块。演示设备负责系统控制软件的用户界面展示及仿真过程、性能评估结果的展示。
图3为系统逻辑架构，包括物理硬件层、虚拟化层、资源调度层、控制层及应用层。物理层是系统物理设施的集合；虚拟化层采用虚拟化技术，根据用户配置表为虚拟节点分配CPU、内存、网络和磁盘资源；资源调度层负责系统虚拟化资源的管理及物理设备控制。由仿真测试云管理系统实现，包括网络功能、计算功能和镜像功能；控制层将仿真想定环境中节点、链路、载荷及业务等映射为实际仿真环境中的数字、虚拟及实物节点，并实现配置管理。应用层为大规模星座系统仿真及测试服务应用系统，包括仿真想定服务、协议模型库服务、性能评估服务以及动态演示服务。
本发明实施例提供的虚实系统联合的大规模星座系统仿真评估及测试验证系统对被仿真/测试的算法、协议和实物对系统资源占用测试方案为：
(1)虚拟节点资源占用监测方案
在仿真和测试的运行过程中将产生大量的网络性能和资源占用数据，这些数据是对被仿真/测试的算法、协议和实物进行评估的依据。基于OpenvSwitch软件虚拟交换机的链表数据结构可输出仿真的网络性能状态和数据。
本系统的一个重要测试任务是对算法协议软件运行时的资源占用情况进行测试评估。本系统通过容器技术构建容器化的虚拟卫星网络节点，算法协议软件运行在容器节点中。目前主流的容器引擎工具均可以对容器中软件运行的资源占用数据进行提取和输出。考虑到本系统最大将支持超万颗卫星规模的星座仿真，提取每个容器节点的运行资源占用数据将产生大量的系统开销，可能会影响本系统的正常运行。因此，本测试方案随机指定10％数量的容器节点，以10s为周期，从容器引擎中提取这些容器节点在整个仿真测试过程中的资源占用数据。
以Docker引擎为例，可以使用docker stats命令对容器使用的系统资源情况进行提取和监视，资源使用情况输入数据结构如下：
[CONTAINER]：以短格式显示容器的ID。
[CPU％]：CPU的使用情况。
[MEM USAGE/LIMIT]：当前使用的内存和最大可以使用的内存。
[MEM％]：以百分比的形式显示内存使用情况。
[NET I/O]：网络I/O数据。
[BLOCK I/O]：磁盘I/O数据。
[PIDS]：PID号。
通过对docker stats命令附加参数的设定，可以调整资源使用情况输出数据的结构格式，也可以对指定的个别容器进行资源使用情况数据进行提取，因此在项目实施过程中，将根据具体需求，自行定义和控制docker stats命令的输出内容。
(2)物理节点测试方案
本系统提供对第三方组网部件的测试接口，第三方设备组网性能测试的测试设备清单如表1所示。
表1系统功能第三方测试设备清单
图4为第三方交换设备组网性能测试设备连接图。
物理节点的测试项包括：第三方交换设备接口及协议体制兼容性测试、网络总交换容量测试、网络Qos保证能力测试。
测试方法为：利用10台星载交换机实物搭建星间互联演示验证系统，验证第三方星载交换技术验证版的组网性能指标，以及与符合协议体制设备互联互通的兼容性。具体测试流程与单板功能性能指标测试流程相同。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid StateDisk(SSD))等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统，其特征在于，所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统，包括云计算系统、物理节点、物理链路模拟器以及综合控制系统，用于实现物理集群资源虚拟化技术与多类型节点及异构链路模拟技术，形成超万颗星的虚拟化仿真环境；
其中，所述云计算系统，由物理服务器集群构成，所述服务器集群运行开源虚拟化软件和云计算管理系统软件；其中，所述虚拟化软件实现物理资源的虚拟化，所述云计算管理系统软件实现对容器化虚拟节点建立、中止、删除和调度的管理模块；
所述物理节点，用于采用星载路由交换模块，提供路由交换能力，并运行及第三方组网协议；
所述物理链路模拟器，支持网络拓扑控制及链路的特性模拟，用于运行网络连接控制软件；
所述综合控制系统，包括一台PC和演示设备；其中，所述PC包括仿真想定配置模块、仿真控制模块、动态演示模块以及性能评估模块，用于分别运行综合控制系统软件；所述演示设备，用于负责系统控制软件的用户界面展示及仿真过程、性能评估结果的展示；
所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统的硬件架构包括：根据网络规模、仿真性能粒度需求规划不同仿真中节点的规模部署以及参数设置，实现对组网协议、算法在不同网络规模下的组网性能评估；通过物理系统实现对组网协议、算法资源运行中对资源消耗情况的测试；通过对部分物理硬件功能的虚拟化以及软件协议、算法在所述虚拟化系统与所述物理系统的无缝移植；
所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统的逻辑架构，包括物理硬件层、虚拟化层、资源调度层、控制层及应用层；
其中，所述物理层，是系统物理设施的集合；
所述虚拟化层，用于采用虚拟化技术，根据用户配置表为虚拟节点分配CPU、内存、网络和磁盘资源；
所述资源调度层，用于负责系统虚拟化资源的管理及物理设备控制；
所述控制层，用于将仿真想定环境中节点、链路、载荷及业务映射为实际仿真环境中的数字、虚拟及实物节点，并实现配置管理；
所述应用层，用于为大规模星座系统仿真及测试服务应用系统，包括仿真想定服务、协议模型库服务、性能评估服务以及动态演示服务。
2.一种运行权利要求1所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统的虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试方法，其特征在于，所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试方法包括：
建立组网协议算法的统一格式，形成组网协议算法模型库；
通过服务应用系统提供协议模型库服务、仿真想定服务、性能评估服务以及动态演示服务。
3.如权利要求2所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试方法，其特征在于，所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试方法还包括对被仿真/测试的算法、协议和实物对系统资源占用测试方案，该方案包括：
(1)虚拟节点资源占用监测方案
基于OpenvSwitch软件虚拟交换机的链表数据结构输出所述仿真的网络性能状态和数据对所述虚拟节点资源占用监测；
通过容器技术构建容器化的虚拟卫星网络节点，算法协议软件运行在容器节点中；随机指定10％数量的容器节点，以10s为周期，从容器引擎中提取所述容器节点在整个仿真测试过程中的资源占用数据；
(2)物理节点测试方案
通过所述大规模星座系统仿真评估及测试系统提供对第三方组网部件的测试接口，所述物理节点的测试项包括第三方交换设备接口及协议体制兼容性测试、网络总交换容量测试以及网络Qos保证能力测试。
4.如权利要求3所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试方法，其特征在于，所述步骤(2)中的物理节点的测试方法还包括：
利用星载交换机实物搭建星间互联演示验证系统，验证第三方星载交换技术验证版的组网性能指标，以及与符合协议体制设备互联互通的兼容性。
5.如权利要求3所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试方法，其特征在于，所述步骤(2)中的系统功能第三方测试设备包括：
星载交换机，是实现项目设计的星载交换单板；
接口及协议适配设备，是选配设备，用于当星载交换板与第三方交换设备物理接口和协议体制不一致时，通过该设备进行适配；
第三方交换设备，是符合协议体制的第三方交换设备；
TestCenter网络协议测试仪，是标准网络测试设备，用于对标准的网络交换功能性能指标进行测试，并输出测试结果；
控制计算机，用于控制TestCenter网络协议测试仪，完成星载交换机配置和状态监控；
地面演示验证终端，是计算机模拟地面中低速终端，具备千兆以太网电接口，支持语音、视频、短信息、文件传输以及邮件在内的各类多媒体业务；
地面演示服务器，是计算机模拟地面高速站点服务器，具备万兆以太网光接口，支持高速数据回传与分发、视频点播、高速文件传输以及邮件服务器在内的各类多媒体业务；
万兆光纤，用于连接星载交换单板万兆接口；
千兆网线，用于连接星载交换单板千兆接口。
6.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
基于OpenvSwitch软件虚拟交换机的链表数据结构输出所述仿真的网络性能状态和数据对所述虚拟节点资源占用监测；通过容器技术构建容器化的虚拟卫星网络节点，随机指定10％数量的容器节点，以10s为周期，从容器引擎中提取所述容器节点在整个仿真测试过程中的资源占用数据；
通过所述大规模星座系统仿真评估及测试系统提供对第三方组网部件的测试接口，所述物理节点的测试项包括第三方交换设备接口及协议体制兼容性测试、网络总交换容量测试以及网络Qos保证能力测试；
虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统的硬件架构包括：根据网络规模、仿真性能粒度需求规划不同仿真中节点的规模部署以及参数设置，实现对组网协议、算法在不同网络规模下的组网性能评估；通过物理系统实现对组网协议、算法资源运行中对资源消耗情况的测试；通过对部分物理硬件功能的虚拟化以及软件协议、算法在所述虚拟化系统与所述物理系统的无缝移植；
虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统的逻辑架构，包括物理硬件层、虚拟化层、资源调度层、控制层及应用层；
其中，所述物理层，是系统物理设施的集合；
所述虚拟化层，用于采用虚拟化技术，根据用户配置表为虚拟节点分配CPU、内存、网络和磁盘资源；
所述资源调度层，用于负责系统虚拟化资源的管理及物理设备控制；
所述控制层，用于将仿真想定环境中节点、链路、载荷及业务映射为实际仿真环境中的数字、虚拟及实物节点，并实现配置管理；
所述应用层，用于为大规模星座系统仿真及测试服务应用系统，包括仿真想定服务、协议模型库服务、性能评估服务以及动态演示服务。
7.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
基于OpenvSwitch软件虚拟交换机的链表数据结构输出所述仿真的网络性能状态和数据对所述虚拟节点资源占用监测；通过容器技术构建容器化的虚拟卫星网络节点，随机指定10％数量的容器节点，以10s为周期，从容器引擎中提取所述容器节点在整个仿真测试过程中的资源占用数据；
通过所述大规模星座系统仿真评估及测试系统提供对第三方组网部件的测试接口，所述物理节点的测试项包括第三方交换设备接口及协议体制兼容性测试、网络总交换容量测试以及网络Qos保证能力测试；
虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统的硬件架构包括：根据网络规模、仿真性能粒度需求规划不同仿真中节点的规模部署以及参数设置，实现对组网协议、算法在不同网络规模下的组网性能评估；通过物理系统实现对组网协议、算法资源运行中对资源消耗情况的测试；通过对部分物理硬件功能的虚拟化以及软件协议、算法在所述虚拟化系统与所述物理系统的无缝移植；
虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统的逻辑架构，包括物理硬件层、虚拟化层、资源调度层、控制层及应用层；
其中，所述物理层，是系统物理设施的集合；
所述虚拟化层，用于采用虚拟化技术，根据用户配置表为虚拟节点分配CPU、内存、网络和磁盘资源；
所述资源调度层，用于负责系统虚拟化资源的管理及物理设备控制；
所述控制层，用于将仿真想定环境中节点、链路、载荷及业务映射为实际仿真环境中的数字、虚拟及实物节点，并实现配置管理；
所述应用层，用于为大规模星座系统仿真及测试服务应用系统，包括仿真想定服务、协议模型库服务、性能评估服务以及动态演示服务。
8.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求1所述虚实系统联合的大规模卫星网络仿真评估及测试系统。
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