CN114422018A - 卫星网络仿真系统及测试方法、设备、存储介质和产品 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种卫星网络仿真系统及测试方法、设备、存储介质和产品。所述系统包括：控制器，控制器用于提供调用接口给前端，以使得前端通过调用接口配置路由算法；仿真模块，仿真模块与控制器相通信，仿真模块用于在预先生成的卫星网络中，对控制器中配置的路由算法进行仿真测试。系统可验证不同的路由算法的性能，配置简单，具有解耦合的性能。
Description
技术领域
本申请涉及网络通信技术领域，特别是涉及一种卫星网络仿真系统及测试方法、设备、存储介质和产品。
背景技术
随着网络通信技术的发展，空间卫星网络逐步替代了早期的“弯管式”通信，与此同时，空间卫星网络中还在进一步的出现新的技术，且未来用于通信的空间卫星网络系统往往规模庞大，有的甚至多达成百上千颗卫星；网络功能多种多样，需要为用户提供各种服务；网络结构复杂，需要卫星节点、地面站、移动用户端高度融合，这些特点对空间卫星网络的设计等等提出了更高的要求。在将新技术应用在真实卫星网络系统之前需要先进行验证，避免影响现有的卫星网络系统的正常运行。若将试验卫星发射到太空中进行验证，具有周期长、成本高以及不易于随时调整的特征。基于上述特征出现了提供实物设备对卫星网络进行模拟的仿真平台，但这类仿真平台也具有耦合性的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够具有解耦合特点的卫星网络仿真系统及测试方法、设备、存储介质和产品。
第一方面，本申请提供了一种卫星网络仿真系统，所述系统包括：
控制器，所述控制器用于提供调用接口给前端，以使得所述前端通过所述调用接口配置路由算法；
仿真模块，所述仿真模块与所述控制器相通信，所述仿真模块用于在预先生成的卫星网络中，对所述控制器中配置的路由算法进行仿真测试。
在其中一个实施例中，所述控制器包括若干个通过微服务实现的功能模块，所述功能模块包括卫星网络拓扑管理模块；
所述卫星网络拓扑管理模块用于接收卫星网络源数据，并根据所述卫星网络源数据生成卫星网络拓扑，将所述卫星网络拓扑发送至所述仿真模块，以使得所述仿真模块生成与所述卫星网络拓扑对应的卫星网络。
在其中一个实施例中，所述仿真模块用于根据第一虚拟卫星节点、第二虚拟卫星节点和真实卫星节点中的至少一个生成与所述卫星网络拓扑对应的卫星网络；
所述第一虚拟卫星节点为模拟设备模拟的虚拟卫星节点，所述第二虚拟卫星节点为真实设备模拟的虚拟卫星节点。
在其中一个实施例中，所述功能模块还包括网络状态检测功能模块；
所述网络状态检测功能模块用于采集所述卫星网络中各个节点的网络状态，并将所述网络状态发送至所述卫星网络拓扑管理模块，以使得配置所述路由算法后的调用接口通过所述路由算法根据所述卫星网络拓扑和所述网络状态生成路由信息。
在其中一个实施例中，所述功能模块还包括配置协议功能模块；
所述配置协议功能模块，用于接收生成的路由信息，并根据所述路由信息配置所述卫星网络中的节点的路由表。
在其中一个实施例中，所述功能模块还包括路由信息管理功能模块；
所述路由信息管理功能模块用于接收所述路由算法生成的路由信息，并对所述路由信息进行存储、新增、查找和删除处理。
在其中一个实施例中，所述功能模块还包括配置管理展示功能模块；
所述配置管理展示功能模块用于将所述路由信息发送至所述前端，以使得所述前端显示所述路由信息；并接收通过所述前端的人机界面配置的路由约束条件。
在其中一个实施例中，所述功能模块部署在地面服务器和/或真实卫星中。
第二方面，本申请还提供了一种测试方法，所述测试方法包括：
接收测试请求，所述测试请求携带有请求数据；
将所述请求数据输入至上述的系统中进行仿真测试。
在其中一个实施例中，所述将所述请求数据输入至上述的系统中进行仿真测试，包括：
将所述请求数据输入至上述的系统中；
获取所采集的所述系统中的卫星网络的卫星节点的端口的测试数据；
根据所述测试数据生成测试结果。
在其中一个实施例中，所述接收测试请求，包括：
接收路由算法配置指令；
将所述请求数据输入至上述的系统中，包括：
根据所述路由算法配置指令生成路由信息，并将所述路由信息输入至上述的系统中。
在其中一个实施例中，所述测试方法还包括：
接收卫星网络源数据，并将所述卫星网络源数据发送至所述系统，以使得所述系统根据所述卫星网络源数据生成卫星网络拓扑，并生成与所述卫星网络拓扑对应的卫星网络。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。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，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法的步骤。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
上述卫星网络仿真系统及测试方法、设备、存储介质和产品，通过前端配置的路由算法为卫星网络仿真系统的卫星网络的数据传输提供路由信息即路由路径，再通过卫星网络仿真系统的仿真模块的卫星网络根据上述路由路径进行数据传输，以验证前端的路由算法的性能。通过前端对路由算法的配置进行调整和更换，即可验证不同的路由算法的性能，配置简单，具有解耦合的性能。
附图说明
图1为一个实施例中卫星网络仿真系统的应用环境图；
图2为一个实施例中卫星网络仿真系统的构成示意图；
图3为一个实施例中控制器的架构示意图；
图4为另一个实施例中数据平面的架构示意图；
图5为一个实施例中虚拟化卫星模拟设备结构图；
图6为一个实施例中SDN卫星模拟交换设备控制器集中式路由控制工作流程示意图；
图7为一个实施例中测试装置的结构框图；
图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
结合图1所示，本申请的一个实施例中提供一种卫星网络仿真系统，该卫星网络仿真系统至少包括控制器和仿真模块，其中，控制器与仿真模块相通信。控制器用于提供调用接口给前端，以使得前端通过调用接口配置路由算法；仿真模块用于在预先生成的卫星网络中，对控制器中配置的路由算法进行仿真测试。
其中，控制器包括调用接口，控制器通过自身的调用接口与前端进行通信，控制器还与仿真模块相通信。前端可以为卫星网络仿真模块的人机交互界面，也可以是与卫星网络仿真系统进行通信的第三端，本申请并不对前端的具体形式做限定，可以为卫星网络系统的控制器的调用接口配置路由算法即可视为前端。
具体地，卫星仿真系统的仿真模块将预先生成的卫星网络的当前卫星网络拓扑传输至控制器。配置路由算法后的调用接口调用上述当前卫星网络拓扑。路由算法基于上述当前卫星网络拓扑计算得到对应的路由信息，并将路由信息通过控制器的调用接口进行下发，下发至仿真模块，仿真模块根据路由信息进行数据传输，以实现对控制器中配置的路由算法进行仿真测试。需要说明的是仿真模块生成的卫星网络中的虚拟卫星节点和/或真实卫星与太空中的真实卫星网络中的卫星相同，随时间在空中的位置是动态的，且卫星的数量和网络状态也是动态的，并不是固定不变的，因此需要实时的卫星网络拓扑，以进行路由信息的计算。且卫星网络拓扑中包括卫星网络中的各节点之间的网络数据，例如星间链路连通性，链路带宽，时延，丢包率，轨道参数，卫星节点个数等信息。
上述卫星网络仿真系统通过前端配置的路由算法为卫星网络仿真系统的卫星网络的数据传输提供路由信息即路由路径，再通过卫星网络仿真系统的仿真模块中的卫星网络根据上述路由路径进行数据传输，以验证前端的路由算法的性能。通过前端对路由算法的配置进行调整和更换，即可验证不同的路由算法的性能，配置简单，具有解耦合的性能。
在一个实施例中，控制器包括若干个通过微服务实现的功能模块，功能模块包括卫星网络拓扑管理模块；卫星网络拓扑管理模块用于接收卫星网络源数据，并根据卫星网络源数据生成卫星网络拓扑，将卫星网络拓扑发送至仿真模块，以使得仿真模块生成与卫星网络拓扑对应的卫星网络。
其中，卫星网络源数据包括但不限于星间链路连通性、链路带宽、时延，丢包率，轨道参数，卫星节点个数等信息。卫星网络拓扑为卫星网络的物理逻辑结构，还包括星间的网络信息，星间的网络信息包括但不限于星间链路连通性，链路带宽，时延，丢包率。
具体地，控制器的卫星网络拓扑管理模块包括源数据接收接口，且卫星网络拓扑管理模块与仿真模块连接，还与控制器的调用接口连接。控制器的卫星网络拓扑管理模块通过源数据接收接口接收卫星网络源数据，并根据卫星网络源数据生成对应的卫星网络拓扑，将卫星网络拓扑发送至路由算法进行调用，将卫星网络拓扑发送至仿真模块，以使仿真模块生成与卫星网络拓扑对应的卫星网络。可选地，卫星网络源数据为星间历史真实数据。
上述卫星网络仿真系统通过接收卫星网络源数据生成卫星网络拓扑，可以根据不同的卫星网络源数据生成相应的卫星网络拓扑，以供路由算法调用以及仿真模块生成相应的卫星网络，实现不同的卫星网络验证对应或不同的路由算法，具有多样性和可靠性。
在一个实施例中，仿真模块用于根据第一虚拟卫星节点、第二虚拟卫星节点和真实卫星节点中的至少一个生成与卫星网络拓扑对应的卫星网络；第一卫虚拟卫星节点为模拟设备模拟的虚拟卫星节点，第二虚拟卫星节点为真实设备模拟的虚拟卫星节点。具体地，仿真模块包括虚拟化卫星模拟设备即模拟设备，其中，虚拟化卫星模拟设备的实体为软件，用于通过软件模拟卫星节点即第一虚拟卫星节点。仿真模块接收控制器的卫星网络拓扑管理模块生成的卫星网络拓扑图，虚拟化卫星模拟设备根据上述卫星网络拓扑生成对应的虚拟卫星节点，这些虚拟卫星节点包括卫星网络拓扑链路状态的仿真，形成卫星网络拓扑对应的卫星网络。
仿真模块还可以包括SDN卫星模拟交换设备即真实设备，其中，SDN卫星模拟交换设备可以由实体交换机构成，用于通过物理设备模拟卫星节点即第二虚拟卫星节点。仿真模块接收控制器的卫星网络拓扑管理模块生成的卫星网络拓扑图，SDN卫星模拟交换设备根据上述卫星网络拓扑生成对应的虚拟卫星节点，这些虚拟卫星节点包括卫星网络拓扑链路状态的仿真，形成卫星网络拓扑对应的卫星网络。
具体地，仿真模块还可以包括虚拟化卫星模拟设备、SDN卫星模拟交换设备和真实卫星。仿真模块接收控制器的卫星网络拓扑管理模块生成的卫星网络拓扑图，虚拟化卫星模拟设备、SDN卫星模拟交换设备和真实卫星根据上述卫星网络拓扑生成对应的虚拟卫星节点，包括这些虚拟卫星节点和真实卫星的卫星网络拓扑链路状态的仿真，形成卫星网络拓扑对应的卫星网络。
具体的，仿真模块还可以包括链路模拟接口，链路模拟接口与虚拟化卫星模拟设备、SDN卫星模拟交换设备和真实卫星中的至少一个连接，链路模拟接口还与控制器的卫星网络拓扑管理模块连接，用于接收并根据卫星网络拓扑管理模块的卫星网络拓扑中的信息与虚拟化卫星模拟设备、SDN卫星模拟交换设备和真实卫星共同形成卫星网络拓扑对应的卫星网络。链路模拟接口实现星间链路连通性，链路参数(带宽，时延，丢包率等)的模拟仿真。
上述卫星网络仿真系统通过模拟设备、真实设备以及真实卫星中的至少一个生成与卫星网络拓扑对应的卫星网络，可以生成多种维度的卫星网络，以对路由算法进行仿真测试，增加测试的真实性和可靠性。
在一个实施例中，功能模块还包括网络状态检测功能模块；网络状态检测功能模块用于采集卫星网络中各个节点的网络状态，并将网络状态发送至卫星网络拓扑管理模块，以使得配置路由算法后的调用接口通过路由算法根据卫星网络拓扑和网络状态生成路由信息。
具体地，功能模块的网络状态检测功能模块与卫星网络拓扑管理模块和仿真模块连接。仿真模块模拟卫星网络后，网络状态检测功能模块实时获取卫星网络的虚拟卫星节点的网络状态如星间链路连通性、链路带宽、时延、丢包率，并发送至卫星网络拓扑生成模块。卫星网络拓扑生成模块将上述网络状态通过调用接口发送至路由算法，路由算法根据卫星网络拓扑和网络状态生成路由信息。路由信息中的源节点和目的节点通过网络状态检测功能模块获取，网络状态检测功能模块通过端口状态中表示数据传输任务信息的端口信息中获得。需要说明的是，卫星网络中的卫星在空中的位置是动态的，且卫星的数量和网络状态也是动态的，并不是固定不变的，因此需要实时的卫星网络拓扑对应的网络信息。可选地，网络状态检测模块可以为通过带内或者带外遥测方式获取端口信息，例如，通过sFLow遥测方式采集模拟卫星节点设备(含虚拟)的端口状态。其中，网络状态可以通过端口获取，端口为虚拟化卫星模拟设备或SDN卫星模拟交换设备模拟的虚拟卫星节点的端口或真实卫星的端口，端口的状态包括表达星间链路连通性、链路带宽、时延、丢包率以及数据传输任务等信息。
上述卫星网络仿真系统通过网络状态检测功能模块采集卫星网络中各个节点的网络状态，可以模拟真实卫星之间的实时网络信息，与真实卫星构成的卫星网络更加相近。
在一个实施例中，功能模块还包括配置协议功能模块；配置协议功能模块，用于接收生成的路由信息，并根据路由信息配置卫星网络中的节点的路由表。
控制器的配置协议功能模块与路由算法连接，配置协议功能模块还与仿真模块连接。
具体地，控制器的配置协议功能模块接收路由算法下发的路由信息，配置协议功能模块根据路由信息进行路由格式的转换，以配置卫星网络中的节点的路由表。
上述卫星网络仿真系统通过配置协议管理功能模块接收路由信息，并将路由信息的数据进行转换或管理，使仿真模块中的卫星网络的模拟卫星节点根据路由信息进行数据传输。
在一个实施例中，路由信息管理功能模块可以接收路由算法生成的路由信息，并对路由信息进行存储、新增、查找和删除处理，使仿真模块中的卫星网络的模拟卫星节点根据处理后的路由信息进行数据传输。
在一个实施例中，功能模块还包括配置管理展示功能模块；配置管理展示功能模块用于将路由信息发送至前端，以使得前端显示路由信息；并接收通过前端的人机界面配置的路由约束条件。
配置管理展示功能模块与前端连接，配置管理展示功能模块获取路由信息，将路由信息与对应的卫星网络拓扑进行配置，并将配置后的卫星网络拓扑发送至前端，以使得前端显示路由信息通过前端进行端到端的二维路径展示。配置管理展示功能模块还可以接收用户提供前端的人机界面配置的路由约束条件，并将上述路由约束条件发送至路由算法，以通过路由算法计算路由约束条件对应的路由信息。
上述卫星网络仿真系统可以展示根据路由算法计算的路由信息的路由路径，并观察路由路径随卫星网络拓扑变化的结果；以及，当路由算法更改后，观察不同路由算法计算的路由信息中的路由路径结果的变化；还可以在路由算法采用模拟分布式路由时，观察路由算法计算的路由信息中的路由路径结果的变化。还可以接收路由约束条件，以通过路由算法计算路由约束条件对应的路由信息。
在一个实施例中，功能模块部署在地面服务器和/或真实卫星中。
上述卫星网络仿真系统通过功能模块部署在地面服务器以进行地面验证，部署在真实卫星中以获取真实卫星的相应数据，以对卫星网络仿真系统提供相应的数据支持。
在一个实施例中，提供了一种测试方法，测试方法包括：接收测试请求，测试请求携带有请求数据；将请求数据输入上述实施例中的系统中进行仿真测试。
其中，测试请求为测试前端的路由算法的请求；请求数据为路由约束条件，路由约束条件包括但不限于源节点、预计传输数据量以及目的节点。源节点为预计传输数据的数据发送方，目的节点为预计传输数据的数据接收方。
具体地，接收测试请求并发送至卫星网络仿真系统，卫星网络仿真系统的控制器接收测试请求，控制器中的调用接口中配置的路由算法根据卫星网络拓扑、网络数据和路由约束条件计算路由约束条件中的源节点与目的节点之间的数据传输路径即测试路径，并将测试路径发送至仿真模块进行验证，以实现对路由算法的仿真测试。需要说明的是，测试路径与上述实施例中的路由信息相同，为不同的表述形式。
上述测试方法，通过卫星网络仿真系统验证路由算法的性能。通过前端对路由算法和测试请求进行调整和更换，即可验证不同的路由算法的性能，配置简单，具有解耦合的性能。
在一个实施例中，将请求数据输入上述任意实施例的系统中进行仿真测试，包括：将请求数据输入至上述任意实施例的系统中；获取所采集的系统中的卫星网络的卫星节点的端口的测试数据；根据测试数据生成测试结果。
其中，测试数据为源节点向目标节点传输数据时所产生的过程数据，用于验证根据路由算法计算的路由信息。卫星网络的卫星节点可以为上述实施例中的第一卫星虚拟节点、第二卫星虚拟节点和真实卫星节点中的任意一个或多个。
具体地，将请求数据输入至卫星网络仿真系统中以计算请求数据的源节点到目的节点的路由路径，并将上述路由路径通过仿真模块的卫星网络中的虚拟卫星节点和/或真实卫星进行仿真测试，仿真模块的源节点根据路由路径通过自身的数据传输端口向目的节点的数据传输端口传输数据。获取所采集的系统中的卫星网络的卫星节点的端口的测试数据；根据测试数据生成测试结果。
上述测试方法通过采集系统中的卫星网络的卫星节点的端口的测试数据生成测试结果，与真实情况相近，具有更高的仿真度。
在一个实施例中，接收测试请求，包括：接收路由算法配置指令；将请求数据输入至上述任意实施例的系统中，包括：根据路由算法配置指令生成路由信息，并将路由信息输入至上述任意实施例的系统中。
具体地，前端接收路由算法配置指令以对调用接口的路由算法进行修改或更换配置，将请求数据根据配置后的路由算法生成路由信息，并将路由信息输入至仿真模块进行验证，以实现对配置后的路由算法的仿真测试。
上述测试方法通过路由算法配置指令配置路由算法，实现同一个卫星网络仿真系统验证不同的路由算法的性能，配置简单，具有解耦合的性能。
在一个实施例中，测试方法还包括：接收卫星网络源数据，并将卫星网络源数据发送至系统，以使得系统根据卫星网络源数据生成卫星网络拓扑，并生成与卫星网络拓扑对应的卫星网络。
具体地，前端接收卫星网络源数据，并将卫星网络源数据发送至系统，以使得系统根据卫星网络源数据生成卫星网络拓扑，并生成与卫星网络拓扑对应的卫星网络。
上述测试方法可以接收不同的卫星网络源数据并生成对应的卫星网络拓扑和对应的卫星网络，使得测试方法可以根据不同的卫星网络对路由算法进行测试，具有更高的准确性。
在一个实施例中，提供了一种卫星网络仿真系统，如图2所示，分为控制平面和数据平面。控制平面由SDN卫星路由模拟控制器和第三方路由算法构成。控制平面部署于1台服务器上，具体地，SDN卫星路由模拟控制器部署在该服务器上，SDN卫星路由模拟控制器提供北向接口给第三方路由算法调用。其中，SDN卫星路由模拟控制器即上述实施例中的控制器，北向接口为控制器上的调用接口，第三方路由算法为前端的路由算法。数据平面由SDN卫星模拟交换设备、第三方链路模拟器和虚拟化卫星模拟设备构成，控制平面通过南向接口对数据平面进行控制和管理。其中，SDN卫星模拟交换设备即上述实施例中的通过真实设备模拟虚拟卫星节点的真实设备，虚拟化卫星模拟设备即上述实施例中的通过模拟设备模拟的虚拟卫星节点的模拟设备。数据平面的SDN卫星模拟设备、第三方链路模拟器和虚拟化卫星模拟设备均是用于提供卫星网络及卫星网络对应的网络数据，上述SDN卫星模拟设备、第三方链路模拟器和虚拟化卫星模拟设备可以单独工作或协同工作，至少需要一个。SDN卫星模拟设备和/或虚拟化卫星模拟设备需要接收第三方卫星网络源数据，根据第三方网络源数据生成卫星网络及卫星网络对应的网络数据。第三方链路模拟器可以直接提供卫星网络及卫星网络对应的网络数据。SDN卫星模拟设备和/或虚拟化卫星模拟设备还可以与第三方链路模拟器协调工作，具体介绍在下文中具体描述。
其中，SDN卫星路由模拟控制器支持集中式和模拟分布式路由控制，同时将路由算法能力开放，用于路由算法创新。SDN卫星模拟交换设备，用于通过真实设备模拟虚拟卫星节点，如通过交换机模拟虚拟卫星节点。SDN卫星模拟交换设备由SDN卫星路由模拟控制器纳管。虚拟化卫星模拟设备，用于规模卫星节点的模拟仿真。第三方路由算法，用于卫星节点之间路由计算。第三方链路模拟器，用于卫星网络拓扑链路状态仿真。
卫星网络仿真系统的数据平面提供卫星网络拓扑及网络参数。卫星网络拓扑及网络参数的获取有几种方式，第一，通过SDN卫星模拟设备和/或虚拟化卫星模拟设备根据第三方网络源数据生成卫星网络拓扑及网络参数；第二，通过第三方链路模拟器提供卫星网络拓扑及网络参数。第三，SDN卫星模拟设备和/或虚拟化卫星模拟设备还可以与第三方链路模拟器协调工作，SDN卫星模拟设备和/或虚拟化卫星模拟设备根据第三方链路模拟器提供的网络源数据生成对应的卫星网络，并通过第三方链路模拟器模拟星间链路连通性，链路参数、带宽、时延、丢包率等。卫星网络仿真系统将路由算法能力开放，支持第三方路由算法的调用能力，用于路由算法创新，南向对接数据平面以支持虚拟化卫星网络模拟，高动态模拟仿真空间卫星网络特性。卫星网络仿真系统还提供前端展示界面，实现路由的端到端路径二维展示。卫星网络仿真系统进一步的提供卫星网络特性的高效可靠的遥测技术，实时监测网络平台状态信息，并将上述状态信息通过北向接口给第三方路由算法作为路由算法选路的依据。
控制平面中SDN卫星路由模拟控制器软采用微服务架构，各功能以微服务的方式安装，满足快速部署和部署灵活的需求，满足星载设备资源有限的需求，SDN卫星路由模拟控制器可以满足地面部署或高轨卫星部署等异构场景要求。SDN卫星路由模拟控制器提供北向接口给第三方路由算法调用、并将第三方路由算法计算的路由路径通过南向协议配置到数据平面实现数据路由转发，同时提供北向接口给前端展示系统实现路由的端到端路径二维展示。SDN卫星模拟交换设备、虚拟化卫星模拟设备通过控制平面下发的转发表实现星上数据的路由转发。
SDN卫星路由模拟控制器采用微服务架构，功能模块以微服务的形式部署，主要包括卫星网络拓扑管理、网络状态遥测收集、路由信息管理、南向配置协议、配置管理展示等微服务。SDN控制器微服务架构如图3所示。其中，卫星网络拓扑管理微服务即上述实施例中的卫星网络拓扑生成模块、网络状态遥测收集微服务即上述实施例中的网络状态检测功能模块、路由信息管理微服务即路由信息管理模块、配置管理展示微服务即配置管理展示功能模块。
卫星网络拓扑管理微服务基于提供的星座拓扑数据作为SDN卫星路由模拟控制器网络拓扑的源数据，上述源数据包括星间链路连通性、链路带宽、时延、丢包率等，根据上述源数据生成卫星网络拓扑模型，开放接口给第三方路由算法调用，作为第三方路由算法计算所需拓扑模型。
网络状态遥测收集微服务通过带内或者带外遥测方式获取网络状态并实时更新，网络状态信息包括链路中的当前带宽使用情况，数据传输任务等信息。通过sFLow遥测方式采集模拟卫星节点设备(含虚拟)的端口状态，具备高带宽、传输源目的按需、传输时长受约束等特点，在SDN卫星路由模拟控制器侧进行状态汇集并开放北向接口给第三方路由算法调用，作为第三方路由算法选择路由的依据。
路由信息管理微服务提供第三方路由算法路由路径下发服务，提供北向接口给第三方路由算法调用实现路径下发，完成第三方路由算法下发路径到南向配置协议配置路由格式的转换；提供下发路由路径信息管理服务，包括路由存储、新增、查找和删除管理。
南向配置协议微服务提供模拟卫星节点的SDN卫星路由模拟控制器的配置管理方案，SDN控制器提供灵活可靠的南向配置协议，实现SDN数据平面设备转发表/流表的快速可靠配置，支持转发表/流表控制器配置生效时间不超过1秒，满足天基网络高可靠和实时性需求。
数据平面由SDN卫星模拟交换设备、虚拟化卫星模拟设备和第三方链路模拟器共同组成，如图4所示。SDN卫星模拟交换设备、虚拟化卫星模拟设备通过与第三方链路模拟器端口连接实现空间卫星网络转发面构成，通过第三方链路模拟器模实现星间链路连通性、链路参数、带宽、时延和丢包率等的模拟仿真。使用数据平面设备模拟的卫星节点提供数据传输的接口，带宽不少于1Gbps，支持集中式路由和模拟分布式路由转发。数据平面支持模拟透明转发和存储/处理转发模式。SDN卫星模拟交换设备由SDN卫星路由模拟控制器管理，SDN卫星路由模拟控制器通过标准openflow南向协议对SDN卫星模拟交换设备进行管理和转发表下发，实现SDN卫星路由模拟控制器将基于第三方路由算法的选路结果在数据平面上实现。
虚拟化卫星模拟设备支持模拟构建卫星网络，虚拟卫星网络中的节点管理等功能，支持集中式路由转发，采用容器技术支持大规模节点并发控制能力，虚拟化卫星模拟设备结构如图5所示。基于容器技术的虚拟化卫星节点模拟，支持灵活构建卫星网络，虚拟卫星节点管理等功能，支持集中式路由转发，支持大规模节点并发控制能力。
当数据平面的卫星网络中的卫星节点需要传输数据时，从SDN卫星路由模拟控制器界面配置路由约束条件，例如，路由约束条件包括源节点、预计传输数据量及目的节点等。SDN卫星路由模拟控制器将约束条件通过接口传递给第三方路由算法，SDN卫星路由模拟控制器提供网络拓扑信息和网络状态信息并开放接口供第三方路由算法调用，第三方路由算法对于给定的源节点与目的节点，返回其可行的数据传输路径列表，根据控制器链路状态，对路径列表进行排序，并返回每一条路径的节点列表，基于给定的可选路径，通过一定规则进行选路，选路策略可以进行调整。SDN卫星路由模拟控制器将基于第三方路由算法的选路结果通过路由信息管理微服务采用合适的南向协议向模拟卫星节点下发流表/转发表，并支持多路径传输。工作流程如图6所示。
卫星网络仿真系统的应用环境包括：SDN卫星模拟交换设备若干台、虚拟化卫星模拟设备和第三方链路模拟器，安装SDN卫星路由模拟控制器的服务器一台共同组成。SDN卫星模拟交换设备、虚拟化卫星模拟设备端口分别与第三方链路模拟器端口进行连接，完成数据转发面的构建，安装SDN卫星路由模拟控制器的服务器完成与数据转发面的控制链路连接，分别在任意两台SDN卫星模拟交换设备端口上挂载测试终端获取卫星网络中的卫星节点的数据传输产生的数据。
在环境搭建完成后，由第三方提供卫星网络源数据，第三方链路模拟器根据卫星网络源数据完成转发面卫星网络仿真构建，SDN卫星路由模拟控制器根据源数据完成卫星网络拓扑构建，提供给第三方路由算法调用。SDN卫星路由模拟控制器配置界面配置路由算法策略。测试终端发起路由算法策略的仿真测试请求，SDN卫星路由模拟控制器得到根据路由算法和仿真测试请求计算的路由路径结果，SDN卫星路由模拟控制器展示界面可以成功展示路由算法计算的路由路径结果，并观察路由路径随卫星网络拓扑变化的结果。SDN卫星路由模拟控制器界面修改路由算法策略，观察路由算法计算路由路径结果的变化。SDN卫星路由模拟控制器界面配置路由算法采用模拟分布式路由，观察路由算法计算路由路径结果的变化。
上述卫星网络仿真系统的卫星路由模拟控制器采用SDN架构保证管控能力的同时，可以利用地面计算能力强大和新技术增强卫星网络的自动规划能力，降低了对星上计算、存储能力的要求，简化星间控制信令，适配卫星节点能力较弱的特征并有利异构网络融合。功能模块以微服务的方式安装，实现轻量化、部署灵活、易扩展的控制平面，实现控制功能灵活部署，适配星上载荷要求。仿真验证平台具有开放性，路由功能对外开放，方便路由算法创新，支持第三方链路模拟器接入联合验证，支持实物节点接入验证，支持大规模网络仿真验证，支持第三方卫星网络源数据导入与仿真。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的测试方法的测试装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个测试装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于测试方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种测试装置，包括：接收模块100、测试模块200，其中：
接收模块，用于接收测试请求，测试请求携带有请求数据。
测试模块，用于将请求数据输入卫星网络仿真系统中进行仿真测试。在一个实施例中，测试模块200，包括：输入子模块，用于将请求数据输入至卫星网络仿真系统中。测试数据获取模块，用于获取所采集的系统中的卫星网络的卫星节点的端口的测试数据。结果生成模块，用于根据测试数据生成测试结果。
在一个实施例中，接收模块100，包括：指令接收子模块，用于接收路由算法配置指令。信息生成子模块，用于根据路由算法配置指令生成路由信息，并将路由信息输入至星网络仿真系统中。
在一个实施例中，还包括：源数据接收模块，用于接收卫星网络源数据，并将卫星网络源数据发送至系统，以使得系统根据卫星网络源数据生成卫星网络拓扑，并生成与卫星网络拓扑对应的卫星网络。
上述测试装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种测试方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
接收测试请求，测试请求携带有请求数据；
将请求数据输入至卫星网络仿真系统中进行仿真测试。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时所实现的将请求数据输入至卫星网络仿真系统中进行仿真测试，包括：将请求数据输入至卫星网络仿真系统中；获取所采集的系统中的卫星网络的卫星节点的端口的测试数据；根据测试数据生成测试结果。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时所实现的接收测试请求，包括：接收路由算法配置指令；将请求数据输入至卫星网络仿真系统中，包括：根据路由算法配置指令生成路由信息，并将路由信息输入至卫星网络仿真系统中。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：接收卫星网络源数据，并将卫星网络源数据发送至系统，以使得系统根据卫星网络源数据生成卫星网络拓扑，并生成与卫星网络拓扑对应的卫星网络。在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
接收测试请求，测试请求携带有请求数据；
将请求数据输入至卫星网络仿真系统中进行仿真测试。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时所实现的将请求数据输入至卫星网络仿真系统中进行仿真测试，包括：将请求数据输入至卫星网络仿真系统中；获取所采集的系统中的卫星网络的卫星节点的端口的测试数据；根据测试数据生成测试结果。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时所实现的接收测试请求，包括：接收路由算法配置指令；将请求数据输入至卫星网络仿真系统中，包括：根据路由算法配置指令生成路由信息，并将路由信息输入至卫星网络仿真系统中。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：接收卫星网络源数据，并将卫星网络源数据发送至系统，以使得系统根据卫星网络源数据生成卫星网络拓扑，并生成与卫星网络拓扑对应的卫星网络。在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
接收测试请求，测试请求携带有请求数据；
将请求数据输入至卫星网络仿真系统中进行仿真测试。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时所实现的将请求数据输入至卫星网络仿真系统中进行仿真测试，包括：将请求数据输入至卫星网络仿真系统中；获取所采集的系统中的卫星网络的卫星节点的端口的测试数据；根据测试数据生成测试结果。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时所实现的接收测试请求，包括：接收路由算法配置指令；将请求数据输入至卫星网络仿真系统中，包括：根据路由算法配置指令生成路由信息，并将路由信息输入至卫星网络仿真系统中。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：接收卫星网络源数据，并将卫星网络源数据发送至系统，以使得系统根据卫星网络源数据生成卫星网络拓扑，并生成与卫星网络拓扑对应的卫星网络。需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (15)
1.一种卫星网络仿真系统，其特征在于，所述系统包括：
控制器，所述控制器用于提供调用接口给前端，以使得所述前端通过所述调用接口配置路由算法；
仿真模块，所述仿真模块与所述控制器相通信，所述仿真模块用于在预先生成的卫星网络中，对所述控制器中配置的路由算法进行仿真测试。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器包括若干个通过微服务实现的功能模块，所述功能模块包括卫星网络拓扑管理模块；
所述卫星网络拓扑管理模块用于接收卫星网络源数据，并根据所述卫星网络源数据生成卫星网络拓扑，将所述卫星网络拓扑发送至所述仿真模块，以使得所述仿真模块生成与所述卫星网络拓扑对应的卫星网络。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述仿真模块用于根据第一虚拟卫星节点、第二虚拟卫星节点和真实卫星节点中的至少一个生成与所述卫星网络拓扑对应的卫星网络；
所述第一虚拟卫星节点为模拟设备模拟的虚拟卫星节点，所述第二虚拟卫星节点为真实设备模拟的虚拟卫星节点。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述功能模块还包括网络状态检测功能模块；
所述网络状态检测功能模块用于采集所述卫星网络中各个节点的网络状态，并将所述网络状态发送至所述卫星网络拓扑管理模块，以使得配置所述路由算法后的调用接口通过所述路由算法根据所述卫星网络拓扑和所述网络状态生成路由信息。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述功能模块还包括配置协议功能模块；
所述配置协议功能模块，用于接收生成的路由信息，并根据所述路由信息配置所述卫星网络中的节点的路由表。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述功能模块还包括路由信息管理功能模块；
所述路由信息管理功能模块用于接收所述路由算法生成的路由信息，并支持对所述路由信息进行存储、新增、查找和删除处理。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述功能模块还包括配置管理展示功能模块；
所述配置管理展示功能模块用于将所述路由信息发送至所述前端，以使得所述前端显示所述路由信息；并接收通过所述前端的人机界面配置的路由约束条件。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述功能模块部署在地面服务器和/或真实卫星中。
9.一种测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：
接收测试请求，所述测试请求携带有请求数据；
将所述请求数据输入至权利要求1至8任意一项所述的系统中进行仿真测试。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将所述请求数据输入至权利要求1至8任意一项所述的系统中进行仿真测试，包括：
将所述请求数据输入至权利要求1至8任意一项所述的系统中；
获取所采集的所述系统中的卫星网络的卫星节点的端口的测试数据；
根据所述测试数据生成测试结果。
11.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，所述接收测试请求，包括：
接收路由算法配置指令；
将所述请求数据输入至权利要求1至8任意一项所述的系统中，包括：
根据所述路由算法配置指令生成路由信息，并将所述路由信息输入至权利要求1至8任意一项所述的系统中。
12.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，所述测试方法还包括：
接收卫星网络源数据，并将所述卫星网络源数据发送至所述系统，以使得所述系统根据所述卫星网络源数据生成卫星网络拓扑，并生成与所述卫星网络拓扑对应的卫星网络。
13.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求9至12中任一项所述的方法的步骤。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求9至12中任一项所述的方法的步骤。
15.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求9至12中任一项所述的方法的步骤。
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