CN115277449B - 基于opnet的天地一体化网络路由仿真方法及应用 - Google Patents

基于opnet的天地一体化网络路由仿真方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115277449B
CN115277449B CN202210893422.0A CN202210893422A CN115277449B CN 115277449 B CN115277449 B CN 115277449B CN 202210893422 A CN202210893422 A CN 202210893422A CN 115277449 B CN115277449 B CN 115277449B
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
nodes
satellite
model
constructing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210893422.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115277449A (zh
Inventor
徐小涛
高泳洪
汪西明
王怀
曹磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National University of Defense Technology
Original Assignee
National University of Defense Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National University of Defense Technology filed Critical National University of Defense Technology
Priority to CN202210893422.0A priority Critical patent/CN115277449B/zh
Publication of CN115277449A publication Critical patent/CN115277449A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115277449B publication Critical patent/CN115277449B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/14—Network analysis or design
    • H04L41/145—Network analysis or design involving simulating, designing, planning or modelling of a network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/38—Flow based routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/74—Address processing for routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/22—Traffic simulation tools or models
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本申请公开了一种基于OPNET的天地一体化网络路由仿真方法及应用。该方法包括：基于OPNET构建无线模型，在所述无线模型中添加进程模块，所述进程模块用于当到达预设中断时间时，计算模型所属节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽；设计所述无线模型中的路由算法，所述路由算法用于基于节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽确定路由路径；根据所述无线模型构建卫星节点以及卫星拓扑结构，根据所述无线模型构建地面站节点和移动节点，将所有节点添加至场景中进行仿真。本发明通过对OPNET中标准的无线模型进行改进，解决了路由算法普适性较差的问题，优化了天地一体化网络仿真分析。

Description

基于OPNET的天地一体化网络路由仿真方法及应用
技术领域
本申请涉及网络仿真技术领域，更具体地，涉及一种基于OPNET的天地一体化网络路由仿真方法及应用。
背景技术
天地一体化网络是综合利用新型信息网络技术，充分发挥空、天、地信息技术的各自优势，通过空、天、地、海等多维信息的有效获取、协同、传输和汇聚，以及资源的统筹处理、任务的分发、动作的组织和管理，实现时空复杂网络的一体化综合处理和最大有效利用，为各类不同用户提供实时、可靠、按需服务的泛在、机动、高效、智能、协作的信息基础设施和决策支持系统。天地一体化网络，是由多种功能的异构卫星/卫星网络、深空网络、空间飞行器以及地面有线和无线网络设施组成的。地面和卫星之间可以根据应用需求建立星间链路，进行数据交换。天地一体化网络即可以是现有卫星系统的按需集成，也可以是根据需求进行“一体化”设计的结果。
网络仿真技术是利用仿真平台搭建网络节点模型、设备模型以及网络链路模型等来模拟真实网络的流量，获取网络的实际运行情况以及网络中各个设备的负载情况等对真实网络的性能进行分析。OPNET是目前主流的网络仿真软件，它整合了仿真研究阶段所需的所有工具，采取网络层、节点层、进程层三层建模机制，基于离散事件驱动仿真。
尽管天地一体化网络有着广阔的发展前景，但在初期建立一个实际的卫星网络对通信协议进行验证的方法并不可行，而采用数学分析方法，限于数学方法或者从简化问题的角度出发，常常要对模型进行很多假设。现有技术中对天地一体化网络的建模和仿真研究较少，并且现有的路由算法设计普适性较差。
发明内容
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于OPNET的天地一体化网络路由仿真方法及应用，解决了路由算法普适性较差的问题，从而优化了天地一体化网络的仿真分析。
为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种基于OPNET的天地一体化网络路由仿真方法，包括：
基于OPNET构建无线模型，在所述无线模型中添加进程模块，所述进程模块用于当到达预设中断时间时，计算模型所属节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽；
设计所述无线模型中的路由算法，所述路由算法用于基于节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽确定路由路径；
根据所述无线模型构建卫星节点以及卫星拓扑结构，根据所述无线模型构建地面站节点和移动节点，将所有节点添加至场景中进行仿真。
进一步地，所述路由算法包括：
定义成本函数，所述成本函数用于根据节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽计算两个节点间的跳转成本；
构建带权有向图，将节点属性信息作为图的节点，根据成本函数计算图中两个节点间的跳转成本，将节点的跳转成本作为两个节点间的边的值，边的方向与节点跳转方向一致；
从起始节点开始，将其邻居节点中跳转成本最小的节点作为路由的下一节点，将下一节点作为新的起始节点，重复进行下一节点的路由查找，直至到达终点。
进一步地，所述成本函数的计算公式为：
其中，f(n,t)表示从节点n跳转至节点t的跳转成本，timet表示节点t仿真时间，timen表示节点n仿真时间，throughputn表示节点n的吞吐量，bandwidthn为节点n的带宽，Xn、Yn、Zn为节点n的三维坐标，Xt、Yt、Zt为节点t的三维坐标。
进一步地，根据所述无线模型构建卫星节点包括：
在所述无线模型上添加数据收发信道，生成卫星模型，根据卫星模型生成卫星节点。
进一步地，构建卫星拓扑结构包括：
分别绘制GEO、MEO、LEO卫星的轨道，分别生成GEO、MEO、LEO卫星轨道文件；
分别将GEO、MEO、LEO轨道文件导入OPNET，将卫星节点的轨道属性设置成需要的卫星轨道文件。
进一步地，根据所述无线模型构建地面站节点和移动节点包括：
在所述无线模型上添加与卫星节点进行通信的无线收发信道，生成地面站节点；
基于地面站节点构建移动节点，地面站节点和移动节点间采用OSI协议通信，设置移动节点的无线收发信道。
按照本发明的第二个方面，还提供了一种基于OPNET的天地一体化网络路由仿真系统，包括：
无线模型构建模块，用于基于OPNET构建无线模型，在所述无线模型中添加进程模块，所述进程模块用于当到达预设中断时间时，计算模型所属节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽，并设计所述无线模型中的路由算法，所述路由算法用于基于节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽确定路由路径；
网络构建及仿真模块，用于根据所述无线模型构建卫星节点以及卫星拓扑结构，根据所述无线模型构建地面站节点和移动节点，将所有节点添加至场景中进行仿真。
进一步地，所述路由算法包括：
定义成本函数，所述成本函数用于根据节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽计算两个节点间的跳转成本；
构建带权有向图，将节点属性信息作为图的节点，根据成本函数计算图中两个节点间的跳转成本，将节点的跳转成本作为两个节点间的边的值，边的方向与节点跳转方向一致；
从起始节点开始，将其邻居节点中跳转成本最小的节点作为路由的下一节点，将下一节点作为新的起始节点，重复进行下一节点的路由查找，直至到达终点。
按照本发明的第三个方面，还提供了一种电子设备，其包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行上述任一项所述方法的步骤。
按照本发明的第四个方面，还提供了一种存储介质，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行上述任一项所述方法的步骤。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本发明通过对OPNET中标准的无线模型进行改进，再基于改进的无线模型构建卫星节点以及卫星拓扑结构，构建地面站节点和移动节点，使得路由算法具有普适性，从而优化了天地一体化网络的仿真分析。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的基于OPNET的天地一体化网络路由仿真方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的进程模块示意图；
图3为本申请实施例提供路由算法流程示意图。
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，以下结合附图及实施例，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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
如图1所示，本发明实施例的一种基于OPNET的天地一体化网络路由仿真方法，包括：
S101，基于OPNET构建无线模型，在无线模型中添加进程模块，进程模块用于当到达预设中断时间时，计算模型所属节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽。
标准的无线模型是OPNET根据计算机网络协议通过有限状态机的形式构建出来的标准模型，主要包含物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层。无线模型是OPNET构建节点的基础，包含一系列程序的运行过程，通过修改有限状态机，可以改变模型的网络协议以及通信过程。
本发明实施中，通过设置有限状态机，如图2所示，名为INIT的进程用于初始化全局变量，主要包括节点的空间位置坐标(三维坐标)、吞吐量、带宽名为INTERPUTE的进程首先使用库函数op_intrpt_schedule_self，将第一个参数设置成自中断时间，自中断时间等于当前仿真时间加上中断周期。每当自中断时间到达后，进程模块获得控制权，计算节点的空间位置坐标(三维坐标)、吞吐量、带宽。
S102，设计无线模型中的路由算法，路由算法用于基于节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽确定路由路径。
修改标准无线模型中的OSPF路由算法流程，将修改过后的无线标准模型保存为基本节点模型M。
进一步地，路由算法包括步骤：定义成本函数，成本函数用于根据节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽计算从两个节点间的跳转成本；构建带权有向图，将节点属性信息作为图的节点，根据成本函数计算图中两个节点间的跳转成本，将节点的跳转成本作为两个节点间的边的值，边的方向与节点跳转方向一致；从起始节点开始，将其邻居节点中跳转成本最小的节点作为路由的下一节点，将下一节点作为新的起始节点，重复进行下一节点的路由查找，直至到达终点。
在一个优选实施例中，路由算法如图3所示，包括：
(1)定义成本函数。
成本函数的计算公式为：
其中，f(n,t)表示从节点n跳转至节点t的跳转成本，timet表示节点t仿真时间，timen表示节点n仿真时间，throughputn表示节点n的吞吐量，bandwidthn为节点n的带宽，Xn、Yn、Zn为节点n的三维坐标，Xt、Yt、Zt为节点t的三维坐标。
(2)根据节点属性信息以及成本函数生成带权有向图。带权有向图可以表示成Gt＝(Vt,Et)，Vt是图的节点集合，对应节点属性信息，Et是图的边集合，是由节点的成本函数计算得到。基于上述描述，从而构造出一张带权有向图。其中，节点pa∈Vt对应于一个节点，而有向边e(pa,pb)∈Et表示节点pa到节点pb的跳转成本，由成本函数计算得到，即e(pa,pb)＝f(pa,pb)，有向边e(pb,pa)∈Et表示节点pb到节点pa的跳转成本，由成本函数计算得到，即e(pb,pa)＝f(pb,pa)。
(3)将起始点记录为当前点P，将当前点P放入封闭列表。其中封闭列表表示不用考虑或已经计算过的节点，相应的开放列表表示尚未考虑的节点。
(4)将与点P有直接边的邻居节点记为P的邻近点。搜寻点P的所有邻近点，假如邻近点没有在开放列表或封闭列表中，则计算出该邻近点的成本函数值，并设父节点为P，然后将其放入开放列表。判断开放列表是否已经空了，如果没有，说明在达到终点前已经找完所有可能的点，则路由失败，否则，继续查找。
(5)从开放列表拿出一个跳转成本最小的点，作为为点P路由寻找的下一节点。如果该跳转成本最小的点是目的地节点(终点)，则返回路由路径信息；如果不满足，则将该点设为当前点P，返回步骤(4)。
S103，根据无线模型构建卫星节点以及卫星拓扑结构，根据无线模型构建地面站节点和移动节点，将所有节点添加至场景中进行仿真。
进一步地，根据无线模型构建卫星节点包括：在无线模型上添加数据收发信道，生成卫星模型，根据卫星模型生成卫星节点。
根据基本节点模型M构建卫星节点以及卫星拓扑结构，基本节点模型M带有已经修改好的路由协议。卫星模型Sa需要将M扩充几个物理信道用于不同用途的通信。卫星模型在基本节点模型M的基础上增加了两对收发信道，用于卫星间的数据收发。卫星网络涉及许多类型的卫星，有高轨卫星GEO，中轨卫星MEO、低轨卫星LEO。可以通过卫星模型Sa修改轨道和带宽来模拟GEO，MEO，LEO卫星。
具体地，构建卫星拓扑结构过程包含以下子步骤：
(1)分别绘制GEO、MEO、LEO卫星的轨道，分别生成GEO、MEO、LEO卫星轨道文件。具体地，在STK软件中绘制分别GEO、MEO、LEO卫星的轨道，STK中将轨道文件保存为.sa后缀的文件，OPNET可以将这些.sa后缀的文件导入。将Sa从模型库中放置在OPNET仿真的地图上。
(2)分别将GEO、MEO、LEO轨道文件导入OPNET，将卫星节点的轨道属性设置成需要的卫星轨道文件。卫星节点只要设置好轨道后，与其在地图上的摆放没有关系，在仿真运行过程中卫星会按照轨道运行。
进一步地，根据无线模型构建地面站节点和移动节点包括：
(1)在无线模型上添加与卫星节点进行通信的无线收发信道，生成地面站节点(Station)。基本节点模型M的协议大部分都适用于地面站，可以通过增加和卫星通信的无线收发，来达到和Sa的通信。设置Station的属性为固定节点。
(2)再基于地面站节点构建移动节点，地面站节点和移动节点间采用OSI协议通信，设置移动节点(Mobile)的无线收发信道。将Mobile的无线收发对完全参照成Station无线收发对的配置。
完成所有节点的构建后，将所有节点添加至场景中，已经配置好的节点可以放置在场景中，一旦运行仿真，就可以模拟该场景下节点之间通信的过程。设置仿真运行所需信息，运行仿真。可以将构建好的卫星网络添加进其中，并添加3个灰色的Station和3个子网，子网是物理意义上的子网，子网中可以放置节点，子网中放置的节点之间的距离由子网的地图比例控制，相当于子网是进行了比例缩放的地图。放置过程具体为，将已经构建好的卫星网络拓扑结构放置在场景中。将建立好的模型按照子网的形式放置在世界地图上，设置子网地图比例，在每个子网内放置一定数量的地面站节点和移动节点。设置需要收集的统计量，设置仿真时间为12小时，运行仿真。
本发明实施例的一种基于OPNET的天地一体化网络路由仿真系统，包括：
无线模型构建模块，用于基于OPNET构建无线模型，在无线模型中添加进程模块，进程模块用于当到达预设中断时间时，计算模型所属节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽，并设计无线模型中的路由算法，路由算法用于基于节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽确定路由路径；
网络构建及仿真模块，用于根据无线模型构建卫星节点以及卫星拓扑结构，根据无线模型构建地面站节点和移动节点，将所有节点添加至场景中进行仿真。
进一步地，路由算法包括：
定义成本函数，成本函数用于根据节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽计算从两个节点间的跳转成本；
构建带权有向图，将节点属性信息作为图的节点，根据成本函数计算图中任意两个节点间的跳转成本，将节点的跳转成本作为两个节点间的边的值，边的方向与节点跳转方向一致；
从起始节点开始，将其邻居节点中跳转成本最小的节点作为路由的下一节点，将下一节点作为新的起始节点，重复进行下一节点的路由查找，直至到达终点。
系统的实现原理与上述方法相同，此处不再赘述。
本实施例还提供了一种电子设备，其包括至少一个处理器、以及至少一个存储器，其中，存储器中存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述实施例中基于OPNET的天地一体化网络路由仿真方法的步骤，具体步骤参见实施例一，此处不再赘述；本实施例中，处理器和存储器的类型不作具体限制，例如：处理器可以是微处理器、数字信息处理器、片上可编程逻辑系统等；存储器可以是易失性存储器、非易失性存储器或者它们的组合等。
本申请还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述基于OPNET的天地一体化网络路由仿真方法的步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器IC)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(Random AccessMemory，RAM)、磁盘或光盘等。
以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。
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。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于OPNET的天地一体化网络路由仿真方法，其特征在于，包括：
基于OPNET构建无线模型，在所述无线模型中添加进程模块，所述进程模块用于当到达预设中断时间时，计算模型所属节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽；
设计所述无线模型中的路由算法，所述路由算法用于基于节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽确定路由路径；
根据所述无线模型构建卫星节点以及卫星拓扑结构，根据所述无线模型构建地面站节点和移动节点，将所有节点添加至场景中进行仿真；
所述路由算法包括：
定义成本函数，所述成本函数用于根据节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽计算两个节点间的跳转成本；
构建带权有向图，将节点属性信息作为图的节点，根据成本函数计算图中两个节点间的跳转成本，将节点的跳转成本作为两个节点间的边的值，边的方向与节点跳转方向一致；
从起始节点开始，将其邻居节点中跳转成本最小的节点作为路由的下一节点，将下一节点作为新的起始节点，重复进行下一节点的路由查找，直至到达终点；
所述成本函数的计算公式为：
其中，f(n,t)表示从节点n跳转至节点t的跳转成本，timet表示节点t仿真时间，timen表示节点n仿真时间，throughputn表示节点n的吞吐量，bandwidthn为节点n的带宽，Xn、Yn、Zn为节点n的三维坐标，Xt、Yt、Zt为节点t的三维坐标。
2.如权利要求1所述的基于OPNET的天地一体化网络路由仿真方法，其特征在于，根据所述无线模型构建卫星节点包括：
在所述无线模型上添加数据收发信道，生成卫星模型，根据卫星模型生成卫星节点。
3.如权利要求1所述的基于OPNET的天地一体化网络路由仿真方法，其特征在于，构建卫星拓扑结构包括：
分别绘制GEO、MEO、LEO卫星的轨道，分别生成GEO、MEO、LEO卫星轨道文件；
分别将GEO、MEO、LEO轨道文件导入OPNET，将卫星节点的轨道属性设置成需要的卫星轨道文件。
4.如权利要求1所述的基于OPNET的天地一体化网络路由仿真方法，其特征在于，根据所述无线模型构建地面站节点和移动节点包括：
在所述无线模型上添加与卫星节点进行通信的无线收发信道，生成地面站节点；
基于地面站节点构建移动节点，地面站节点和移动节点间采用OSI协议通信，设置移动节点的无线收发信道。
5.一种基于OPNET的天地一体化网络路由仿真系统，其特征在于，包括：
无线模型构建模块，用于基于OPNET构建无线模型，在所述无线模型中添加进程模块，所述进程模块用于当到达预设中断时间时，计算模型所属节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽，并设计所述无线模型中的路由算法，所述路由算法用于基于节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽确定路由路径；
网络构建及仿真模块，用于根据所述无线模型构建卫星节点以及卫星拓扑结构，根据所述无线模型构建地面站节点和移动节点，将所有节点添加至场景中进行仿真；
所述路由算法包括：
定义成本函数，所述成本函数用于根据节点的空间位置坐标、吞吐量和带宽计算两个节点间的跳转成本；
构建带权有向图，将节点属性信息作为图的节点，根据成本函数计算图中两个节点间的跳转成本，将节点的跳转成本作为两个节点间的边的值，边的方向与节点跳转方向一致；
从起始节点开始，将其邻居节点中跳转成本最小的节点作为路由的下一节点，将下一节点作为新的起始节点，重复进行下一节点的路由查找，直至到达终点；
所述成本函数的计算公式为：
其中，f(n,t)表示从节点n跳转至节点t的跳转成本，timet表示节点t仿真时间，timen表示节点n仿真时间，throughputn表示节点n的吞吐量，bandwidthn为节点n的带宽，Xn、Yn、Zn为节点n的三维坐标，Xt、Yt、Zt为节点t的三维坐标。
6.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行权利要求1～4任一项所述方法的步骤。
7.一种存储介质，其特征在于，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行权利要求1～4任一项所述方法的步骤。
CN202210893422.0A 2022-07-27 2022-07-27 基于opnet的天地一体化网络路由仿真方法及应用 Active CN115277449B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210893422.0A CN115277449B (zh) 2022-07-27 2022-07-27 基于opnet的天地一体化网络路由仿真方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210893422.0A CN115277449B (zh) 2022-07-27 2022-07-27 基于opnet的天地一体化网络路由仿真方法及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115277449A CN115277449A (zh) 2022-11-01
CN115277449B true CN115277449B (zh) 2024-03-15

Family

ID=83771149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210893422.0A Active CN115277449B (zh) 2022-07-27 2022-07-27 基于opnet的天地一体化网络路由仿真方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115277449B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110266368A (zh) * 2019-06-24 2019-09-20 江南大学 基于云平台的天地一体化信息网络仿真方法
EP3629627A1 (en) * 2018-09-27 2020-04-01 GomSpace A/S Routing method for satellite constellations based on hop-by-hop autonomous decisions and minimizing the use of inter-plane links
CN111211828A (zh) * 2019-12-23 2020-05-29 东方红卫星移动通信有限公司 一种低轨通信卫星星座星间路由选择方法及装置
CN112187386A (zh) * 2020-09-15 2021-01-05 清华大学 一种用于天地一体化网络的网络性能评估方法及系统
CN114760211A (zh) * 2022-04-07 2022-07-15 湖北经济学院 一种基于无线传感器网络的模型仿真实验装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3629627A1 (en) * 2018-09-27 2020-04-01 GomSpace A/S Routing method for satellite constellations based on hop-by-hop autonomous decisions and minimizing the use of inter-plane links
CN110266368A (zh) * 2019-06-24 2019-09-20 江南大学 基于云平台的天地一体化信息网络仿真方法
CN111211828A (zh) * 2019-12-23 2020-05-29 东方红卫星移动通信有限公司 一种低轨通信卫星星座星间路由选择方法及装置
CN112187386A (zh) * 2020-09-15 2021-01-05 清华大学 一种用于天地一体化网络的网络性能评估方法及系统
CN114760211A (zh) * 2022-04-07 2022-07-15 湖北经济学院 一种基于无线传感器网络的模型仿真实验装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
低轨道卫星网络中的路由技术;田斌;梁俊;余江明;;信息技术(第03期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115277449A (zh) 2022-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Moura et al. Game theory for multi-access edge computing: Survey, use cases, and future trends
US9059927B2 (en) Network traffic profile aggregation for efficient discrete event smart grid network simulations
Ustebay et al. Greedy gossip with eavesdropping
CN112327667B (zh) 面向大规模无人集群网络的半实物仿真要素设计方法
CN104869151A (zh) 一种业务卸载方法及系统
CN110290011A (zh) 边缘计算中基于Lyapunov控制优化的动态服务放置方法
Malandrino et al. Content downloading in vehicular networks: Bringing parked cars into the picture
CN104010329A (zh) 基于量化无偏广播Gossip算法的分布式负载均衡方法
CN104244264A (zh) 无线通信系统中的装置、方法和用户设备
Zema et al. The CUSCUS simulator for distributed networked control systems: Architecture and use-cases
CN113727278B (zh) 一种路径规划方法、接入网设备及飞行控制设备
CN115277449B (zh) 基于opnet的天地一体化网络路由仿真方法及应用
CN114629767A (zh) 电力调度网络仿真方法、装置、计算机设备和存储介质
CN105338650A (zh) 一种异构网络中的接入方法和装置
Ma et al. Learning automaton based distributed caching for mobile social networks
CN116827846A (zh) 路由、路由路径、多播路由路径决策方法及电子设备
Saad et al. Mdp-based vehicular network connectivity model for vcc management
Farooq et al. DEVS modeling of mobile wireless ad hoc networks
Han et al. The analysis of node planning and control logic optimization of 5G wireless networks under deep mapping learning algorithms
CN103745049A (zh) 一种新型的多因素战术互联网连通可靠性仿真方法
Chen et al. Game-based channel selection for UAV services in mobile edge computing
CN113408140A (zh) 电力通信网络扩容仿真验证方法、装置、设备和介质
Yan et al. MDP-based region-oriented connectivity estimation in vehicular fog computing for SDVN
Mujica et al. Deployment strategies of wireless sensor networks for IoT: challenges, trends, and solutions based on novel tools and HW/SW platforms
Jia et al. The Network Global Optimal Mapping Approach Utilizing a Discrete Firefly Optimization Algorithm

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant