CN115378491B - 一种面向超密leo巨星座的轻量化网络仿真方法 - Google Patents

一种面向超密leo巨星座的轻量化网络仿真方法 Download PDF

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Abstract

一种面向超密LEO巨星座的轻量化网络仿真方法的设计方法，S1、建立可扩展的轻量化LEO巨星座仿真方法架构，S2、模拟物理节点、维护网络拓扑结构并实现数据包协议级的网络仿真，S2.1、基于维护网络拓扑结构，拓扑结构涉及物理模块和逻辑模块；S2.2、网络仿真，网络模型抽象涉及网络模块，该模块实现网络设备的抽象和通信协议栈的维护，使用数据包作为网络最小传输单元，实现数据包协议级的网络仿真；S3、面向超大规模卫星星座移动轨迹的简化计算；S4、基于离散事件仿真理论，设计面向巨星座网络级仿真离散事件的方法。

Description

一种面向超密LEO巨星座的轻量化网络仿真方法
技术领域
本发明涉及网络仿真技术领域，尤其涉及一种面向超密LEO巨星座的轻量化网络仿真方法。
背景技术
随着第六代(6G)无线网络的出现，无线通信和移动网络技术的进步导致用户对高速数据传输的需求不断增加，以指数级增长的数据流量对网络能力提出了严格的要求，如高效无缝连接、大规模覆盖和大容量传输等。然而，传统地面网络由于部署和操作接入困难，无法保证在偏远地区的网络覆盖。大型近地轨道卫星星座的发展为扩大地面网络提供了解决办法。
超密集(UD)星座由数千颗LEO卫星组成，可以在全球范围内实现覆盖，提供可靠的低延迟服务。与传统的地球同步轨道(GEO)卫星相比，LEO卫星轨道的高度不到 2000公里，意味着卫星与地面站之间的通信具有更低的延迟。此外，利用真空中光速进行传输，避免了地面光纤路径的部署，可以弥补卫星与地面站之间的连接开销，这将使LEO卫星网络为长距离通信提供比地面光纤通信网络更低的端到端延迟。不同于现有的卫星网络只能提供有限的接入，LEO卫星星座不仅可以以高带宽速度和低延迟将网络覆盖扩展到最偏远的地区，还可以在当前市场上与地面网络竞争传统的流量业务。为了实现全球覆盖，为更大的目标用户群体提供足够的接入带宽，LEO的卫星数量是难以估计的。因此，“巨型星座”这个名字就出现了。近年来，越来越多的低轨道卫星被发射到太空。自2014年SpaceX宣布“星链”项目以来，其已发展成为传输频率最快、在轨卫星数量最多的LEO星座系统。其他几家商业企业也宣布了他们的星座项目，如OneWeb和亚马逊等。
在超密集LEO卫星星座发展前景的推动下，星座设计、性能分析和结构优化研究迫在眉睫。与传统的地面网络相比，巨型星座的移动性使网络拓扑结构具有动态性和连接间歇性。地面有线网络中的路由器和交换机一般是静态的，即使是在地面移动蜂窝网络中，移动节点的动态和连接也远没有巨型星座网络中的LEO卫星复杂。大量的LEO卫星相对于地球快速移动，同时，卫星之间的相对运动也在发生。星间链路、轨道间链路和用户数据链路的链路距离的持续变化，且发生频繁的切换，这意味着极高的网络动态性需要被维护。
经过对现有文献的检索发现，Giuliari Giacomo等人于2020年在《ACM SIGCOMMComputer Communication Revie》上发表了题为“Internet backbones in space”的文章。该文章研究了LEO星座网络的固有动态特性对路由代价的限制，并提出了一种可部署的有效路由方法。在端到端通信中，若存在可用地面链路，则将其作为卫星连接的一个控制信道，若不存在则使用卫星链路。
经过对现有文献的检索发现，Nils Pachler等人于2021年在《2021IEEEInternational Conference on Communications Workshops(ICC Workshops)》上发表了题为“An Updated Comparison of Four Low Earth Orbit Satellite ConstellationSystems to Provide Global Broadband”的文章。该文章提出了一种估计星座系统吞吐量的统计方法，并设计了一个优化流程，以减少支持系统吞吐量所需的地面站总数。该吞吐量统计方法将每个卫星看成图中的一个节点，在每个时间节点上地面需求均匀分布。卫星与地面站及相邻卫星建立链路连接，以图的最大流量作为吞吐量的估计方案。
经过对现有文献的检索发现，Nan Cheng等人于2020年在《IEEE WirelessCommunications》上发表了题为“A Comprehensive Simulation Platform for Space-Air-Ground Integrated Network”的文章。该文章提出了一种支持空间、空中和地面网络中各种机动跟踪的网络仿真平台，以及各种协议的验证和研究。该网络仿真平台通过集中式和分布式的控制器实现对接口控制和资源调度等网络功能优化，并通过接口扩展了平台的功能，实现自定义移动轨迹模型和控制算法。
经过对现有文献的检索发现，Zeqi Lai等人于2020年在《IEEE 28thInternational Conference on Network Protocols(ICNP)》上发表了题为“Starperf:Characterizing network performance for emerging mega-constellations”的文章。该文章提出了一种星座性能仿真平台，在地球表面构建网格系统，对网络性能进行地理建模，以测量覆盖范围、延迟和系统吞吐量。该平台能够模拟卫星网络固有的移动特性对网络带来的影响，能够实现星座伸缩。并且该文章还提出了一种自适应性中间路由选择算法，能够在云平台(cloud platform)和LEO卫星钟选择最优路由以减少延迟。
综上所述，这些工作作为对LEO星座的探索是一个良好的展开，但是都具有局限性：(1)在性能分析方面，这些工作只关注了拓扑结构和传播延迟的计算，不具备实现数据包级网络仿真的能力；(2)在网络仿真方面，大多数工作只能够基于 NS-3网络模拟器实现小规模的网络仿真，时间和资源成本消耗较高，无法模拟仿真上万颗大规模卫星星座。(3)对于LEO卫星星座来说，缺乏系统的、有效的针对于超大规模LEO卫星星座的网络仿真工具。
为了解决上述问题，实现对巨型星座的拓扑结构和网络性能的建模、分析和理解，本文提出了一种轻量化网络模拟器UltraStar的设计与实现过程，以完成对计算资源要求较高的巨型星座网络的仿真。
发明内容
本发明目的：本发明提出了一种针对通信物理实体和网络模型的抽象方法，尤其是面向超密LEO巨星座的轻量化网络仿真方法的设计方法，以对具有高计算资源需求的超大规模星座网络上实现数据包级的网络仿真。
本发明的技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种面向超密LEO巨星座的轻量化网络仿真方法，包括以下部分：
S1、一种旨在优化计算资源分配、避免计算冗余的可扩展的轻量化LEO巨星座仿真方法架构。
S2、一种针对通信物理实体和网络模型的抽象方法，用于模拟物理节点、维护网络拓扑结构并实现数据包协议级的网络仿真。
所述抽象方法包括：
S2.1、维护网络拓扑结构，包括物理模块和逻辑模块。
物理模块以网络结构为单元，初始化物理场景中每个节点的坐标位置并通过离散移动性仿真来模拟节点的连续运动。
逻辑模块在物理节点生成的基础上，基于邻接管理维护链路连接状态，从全局的角度维护网络拓扑和网络中每个节点的路由表。
S2.2、网络仿真，包括网络模块。
该模块实现网络设备的抽象和通信协议栈的维护，使用数据包作为网络最小传输单元，实现数据包协议级的网络仿真。
进一步地，所述S2.1中物理模块包括：
S2.1.1、节点模块，所述的节点模块使用实例化的节点来抽象模拟真实的节点集，用节点构建辅助工具进行唯一标识。特定类型的节点由派生子类模拟。在节点实例中可以记录初始节点和结构信息，还可以根据仿真需求添加其他物理实例，如安装协议栈、缓存等
S2.1.2、结构模块，所述的结构模块用于模拟由大量节点组成的特殊网络结构。对于卫星场景，实例化模块模拟星座。
S2.1.3、移动模块，所述的移动模块负责维护节点移动性模型，实现节点坐标的批量初始化和批量更新。
进一步地，所述S2.2网络设备包括：
S2.2.1、主协议栈模块，主协议栈模块负责对网络层进行抽象，包括IP地址抽象、数据包报文处理。所述数据包处理过程是指当有新数据包到达时，栈处理事件将会被插入到离散事件表中。执行栈处理时，数据包报文得到处理并查询路由表发，接着该数据包会被送到与输出链路相关的缓存中，排队等待传输。
S2.2.2、接口缓存模块，接口缓存模块负责对数据链路层进行抽象，包括MAC 地址抽象、数据包排队模型、维护传输事件。每个链接将实例化连接节点上的一个缓存实例，对应维护一个MAC地址抽象。队列模型建立在缓存中，用于模拟数据包的排队过程。数据包处理后，缓存将传输事件插入到离散事件列表中，当传输事件执行时，数据包将被推出缓存，并为其安排信道传输事件。
S2.2.3、传输模块，传输模块负责对物理层进行抽象，包括数据包接收判断、数据包丢包率估计、接收概率估计。当传输事件执行后，传输模块将信道传播事件插入到离散事件表中，当信道传播事件执行时，传输模块将根据接收情况和误包率判断是否接收该数据包，若判断接收该数据包，则为其安排数据包报文处理事件。
S3、一种面向超大规模卫星星座移动轨迹的简化计算方法。
所述S3中一种针对于超大规模星座移动轨迹的简化计算方法，包括以下步骤：
S3.1、默认初始生成T\P\F\h\u型Walker星座，Walker星座由倾角相同、轨道高度相同的几个均匀分布的轨道构成。构建单个种子卫星，由单个种子卫星的升点推导与种子卫星同一轨道平面卫星的升点角，公式为
其中，ALij为第i轨道上第j颗卫星的升点角(AL)，AL是指轨道卫星与升交点之间的角距离，指的是同统一轨道平面相邻卫星的相位偏移，T指的是星座卫星总数，P指的是轨道数目。
S3.2、构建初始轨道平面卫星后，由单个轨道平面卫星参数推导相邻轨道平面卫星升点角，公式为：
其中指的是相邻轨道平面邻接卫星的相位偏移，F指的是Walker星座相位因子。
S3.3、星座构建完成后，将轨道平面极坐标系(r,ALij)转换为地心地固坐标系(ECEF)(xij,yij,zij)，公式为
其中，r表示卫星轨道半径，μ表示轨道倾角，Ωi＝Ω1+(i-1)ΔΩ为第i条轨道的升交点赤经，是相邻轨道升交点赤经的相位差，Ω1是种子卫星轨道的升交点赤经。
S3.4、将卫星轨道近似为圆轨道，根据开普勒第三定律计算卫星角速度w，考虑地球自转因素，经过时间t后，卫星升点角及升交点赤经随地球自转发生变化，公式为
ALt ij＝ALij+ωt
Ωt 1＝Ω1+(i-1)ΔΩ
其中表示经过时间t后的升点角，/>表示经过t时间后种子卫星的升交点赤经。
S4、基于离散事件仿真理论，提出了面向巨星座网络级仿真的离散事件设计方法。
所述离散事件设计方法包括：
S4.1预设事件，预设事件需要在仿真运行之前设置时间分辨率和其他参数属性，使用离散事件模拟真实网络中的连续过程。在UltraStar中预设事件包括移动事件和流量事件。
移动事件用于在指定的时间节点执行网络节点坐标更新、链路连接关系更新，并在下一个时间间隙安排下一次移动事件。
流量事件用于执行流量的产生与传送。具体地，流量事件首先读取流量设置参数，在指定节点产生相应的数据包流量，执行流量的处理事件，并在下一个指定时间节点安排下一次流量的产生。
S4.2触发事件，触发事件是由模拟过程中的其他事件发生而触发的事件，在UltraStar中触发事件包括栈处理事件、传输事件和信道传播事件。
栈处理事件由流量事件触发，负责处理输入缓存的数据包，并将其发送到相应的输出缓存。若队列中只有一个包，则为它安排传输事件。否则，数据包必须排队以等待传输。同时为输入缓存中的下一个数据包安排另一个栈处理事件。
传输事件由栈处理事件触发，负责完成数据包的传输。该事件将数据包推出缓存后，计算数据包的传输时延、信道传播时延，并为该数据包安排一个信道传播事件。在完成之后，该事件会为缓存中的下一个数据包安排一个传输事件。
信道传播事件由传输事件触发，首先判断是否接收已到达的数据包，然后将成功接收到的数据包推送到与链路对应的输入缓存中。若队列中只有一个包，则为它安排一个栈处理事件。否则，数据包必须排队以等待处理。
进一步地，所述S1中仿真方法架构包括：
S1.1、控制核心模块，该模块是软件核心的外部功能接口，实现与用户的交互和对仿真过程的管理。控制核心模块集成了参数配置和模块使能的功能，包括物理场景参数配置和初始化、逻辑模块参数配置、逻辑模块加载、网络模块参数配置、网络模块加载、流量配置和离散事件仿真操作，并对外提供数据统计和元素可视化接口。
S1.2、拓扑核心模块，该模块负责构建和维护网络拓扑结构，包括物理模块和逻辑模块两部分。所述的物理模块根据指定的参数配置实例化节点和网络架构，逻辑模块负责更新网络拓扑并维护不同的拓扑管理策略。
S1.3、网络核心模块，所述的网络核心模块负责实现网络设备的抽象和通信协议栈的维护，使用数据包作为网络最小传输单元，实现数据包协议级的网络仿真。
进一步地，所述网络核心模块包括：
S1.3.1、网络模块，所述的网络模块包括网络设备的抽象和通信协议的维护。所述网络设备被抽象为主协议栈、接口缓存和用于仿真物理层功能的传输模型。此外，信道模型为传输中信号模拟信道损失和信道衰减。
S1.3.2、流量模块，所述的流量模块包括在指定节点上生成数据包和发送流量，此外，对于特定业务可以进行个性化建模。流量模块根据指定的数据包类型、数据包大小、预设的开始时间、结束时间、数据包发送间隔、数据包的源地址和目的地址等，将流量事件添加到离散事件列表中。流量事件将数据包推送到源节点的栈中进行处理，并按照一定的时间间隔安排下一个流量事件。持续维护流量事件，直到到达预设的结束时间。
S1.4、离散事件仿真模块，所述的离散事件仿真模块包括离散事件模型和模拟事件轴，利用离散事件仿真模拟仿真场景中的时间流动。
所述的离散事件仿真模块中离散事件模型象征实际场景中的各种物理变化，并按照时间优先顺序被写入离散时间轴中。一个事件的执行可能会引发多个事件的发生，即以连锁反应的方式运行整个网络。
S1.5、辅助核心模块，所述的辅助核心模块负责维护节点的唯一性标识分配和增删管理，并提供元素可视化接口和数据统计接口。
进一步地，所述辅助核心模块包括:
S1.5.1、可视化模块，所述的可视化模块根据接收特定格式的数据完成元素的可视化呈现。
S1.5.2、工厂模块，所述的工厂模块用于仿真场景中节点的唯一标识和增删管理。
S1.5.3、数据中心模块，所述的数据中心模块负责系统状态监测和系统控制。所述的系统状态检测包括网络拓扑信息、业务监控和数据包追踪。所述的系统控制包括网络管理响应策略。
有益效果
本发明面向超密LEO巨星座，提出了一种轻量化的网络仿真方法设计，为保证在有限计算资源调度下，提供一种对高动态特性的巨型星座的仿真技术方案。本发明提出了一种旨在优化计算资源分配、避免计算冗余的可扩展的轻量化LEO巨星座仿真方法架构。在该架构中，实现了一种对实际物理实体和网络模型的轻量级抽象，并设计了一种简化的超大星座机动轨迹计算方法。考虑到巨型星座的高动态特性，在离散事件仿真理论的基础上进一步开发了一种新的离散事件列表，以实现协议级网络仿真。同时，实现了对巨型星座的超尺度可视化。
附图说明
图1是本发明提供的仿真平台框架图；
图2是本发明提供的仿真流程图；
表1是本发明提供的StarLink星座构型信息。
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，以下结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实例采用图1所示的LEO巨型卫星星座仿真架构，提出了一种面向6G超大规模LEO星座的轻量化网络模拟器。本实例中，设定模拟由SpaceX公司发起的第一代 StarLink星座的11927颗低轨LEO卫星，StarLink卫星轨道参数如表1所示。由于关于极近地轨道(VLEO)卫星的信息尚未完全公布，我们对其做出了一些假设。即使 SpaceX会改变细节，但是这个例子也足以证明我们模拟器网络仿真的能力。
采用轻量化网络模拟器UltraStar对StarLink的11927颗LEO低柜卫星进行仿真，仿真步骤如下：
S1、利用控制核心模块进行模块参数配置、模块调用使能。
S2、利用拓扑核心模块构建StarLink的11927颗LEO低轨卫星网络拓扑。具体地，
S2.1、利用结构模块中的轨迹计算方法，批量初始化卫星坐标，生成完整的卫星星座。
S2.2、利用节点模块分别实例化11927颗卫星节点，并使用辅助核心模块中的工厂模块对节点进行唯一标识，同时将步骤S1.1中的坐标信息维护在节点中。
S2.3、利用移动性模块根据设置的离散运动时间间隙来维护移动性事件，即随着时间的推移使用轨道预报模型来更新11927颗卫星的位置坐标。
S3、利用逻辑模块维护卫星星座的星间链路关系，每一颗卫星分别与同轨道相邻卫星及相邻轨道对应卫星建立4条星间链路。
S4、利用流量模块根据设置的数据包类型、大小、发送间隔等参数在特定卫星节点上产生流量，具体地
S4.1、根据预设参数，流量模块在指定节点创建数据包，数据包由工厂模块唯一标识，并为每一个数据包设置栈处理事件。
S4.2、栈处理事件处理数据包，将数据包推送至相应的输出缓存，排队以等待传输。
S4.3、根据预设参数，流量模块继续准备下一次流量事件。
S5、利用离散事件仿真模块驱动仿真时间的流动，构建时间优先级队列维护离散事件，具体地
S5.1、时间优先级级队列会依次执行当前队列中时间优先度最高的离散事件，确保了时间的正向流动。某个事件的执行往往会触发其他的事件的发生，离散事件队列会被插入新的时间点和相应的事件以等待触发，从而按照链式反应的方式将网络运行下去。
S5.2、离散事件仿真维护移动性事件保证网络拓扑的及时更新，维护流量事件模拟网络流量的产生，维护数据包报文处理、传输和信道传播事件以模拟数据包的网络操作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种面向超密LEO巨星座的轻量化网络仿真方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
S1、建立可扩展的轻量化LEO巨星座仿真方法架构，
S2、模拟物理节点、维护网络拓扑结构并实现数据包协议级的网络仿真，包括以下步骤：
S2.1、基于维护网络拓扑结构，拓扑结构涉及物理模块和逻辑模块，物理模块以网络结构为单元，初始化物理场景中每个节点的坐标位置并通过离散移动性仿真来模拟节点的连续运动；
逻辑模块在物理节点生成的基础上，基于邻接管理维护链路连接状态，从全局的角度维护网络拓扑和网络中每个节点的路由表；
S2.2、网络仿真，网络模型抽象涉及网络模块，该模块实现网络设备的抽象和通信协议栈的维护，使用数据包作为网络最小传输单元，实现数据包协议级的网络仿真；
S3、面向超大规模卫星星座移动轨迹的简化计算；
S4、基于离散事件仿真理论，设计面向巨星座网络级仿真离散事件的方法；
所述S1中LEO巨星座仿真方法架构具体包括以下，
S1.1、控制核心模块，所述的控制核心模块是软件核心的外部功能接口，实现与用户的交互和对仿真过程的管理；控制核心模块集成了参数配置和模块使能的功能，包括物理场景参数配置和初始化、逻辑模块参数配置、逻辑模块加载、网络模块参数配置、网络模块加载、流量配置和离散事件仿真操作，并对外提供数据统计和元素可视化接口；
S1.2、拓扑核心模块，所述的拓扑核心模块构建和维护网络拓扑结构，包括物理模块和逻辑模块两部分；所述的物理模块根据指定的参数配置实例化节点和网络架构，逻辑模块负责更新网络拓扑并维护不同的拓扑管理策略；
S1.3、网络核心模块，所述的网络核心模块负责实现网络设备的抽象和通信协议栈的维护，使用数据包作为网络最小传输单元，实现数据包协议级的网络仿真；
S1.4、离散事件仿真模块，所述的离散事件仿真模块包括离散事件模型和模拟事件轴，利用离散事件仿真模拟仿真场景中的时间流动；
S1.5、辅助核心模块，所述的辅助核心模块负责维护节点的唯一性标识分配和增删管理，并提供元素可视化接口和数据统计接口；
所述S3中针对于超大规模星座移动轨迹的简化计算方法，包括以下步骤：
S3.1、默认初始生成T\P\F\h\u型Walker星座，Walker星座由倾角相同、轨道高度相同的几个均匀分布的轨道构成；构建单个种子卫星，由单个种子卫星的升点推导与种子卫星同一轨道平面卫星的升点角，公式为
其中，ALij为第i轨道上第j颗卫星的升点角AL，AL是指轨道卫星与升交点之间的角距离，指的是同统一轨道平面相邻卫星的相位偏移，T指的是星座卫星总数，P指的是轨道数目；
S3.2、构建初始轨道平面卫星后，由单个轨道平面卫星参数推导相邻轨道平面卫星升点角，公式为：
其中指的是相邻轨道平面邻接卫星的相位偏移，F指的是Walker星座相位因子；
S3.3、星座构建完成后，将轨道平面极坐标系(r,ALij)转换为地心地固坐标系ECEF(xij,yij,zij)，公式为
其中，r表示卫星轨道半径，μ表示轨道倾角，Ωi＝Ω1+(i-1)ΔΩ为第i条轨道的升交点赤经，是相邻轨道升交点赤经的相位差，Ω1是种子卫星轨道的升交点赤经；
S3.4、将卫星轨道近似为圆轨道，根据开普勒第三定律计算卫星角速度w，考虑地球自转因素，经过时间t后，卫星升点角及升交点赤经随地球自转发生变化，公式为
ALt ij＝ALij+ωt
Ωt 1＝Ω1+(i-1)ΔΩ
其中表示经过时间t后的升点角，/>表示经过t时间后种子卫星的升交点赤经；
所述的S4基于离散事件仿真理论，面向巨星座网络级仿真的离散事件设计方法包括以下，
S4.1预设事件，预设事件需要在仿真运行之前设置时间分辨率和其他参数属性，使用离散事件模拟真实网络中的连续过程；在UltraStar中预设事件包括移动事件和流量事件；
移动事件用于在指定的时间节点执行网络节点坐标更新、链路连接关系更新，并在下一个时间间隙安排下一次移动事件；
流量事件用于执行流量的产生与传送；具体地，流量事件首先读取流量设置参数，在指定节点产生相应的数据包流量，执行流量的处理事件，并在下一个指定时间节点安排下一次流量的产生；
S4.2触发事件，触发事件是由模拟过程中的其他事件发生而触发的事件，在UltraStar中触发事件包括栈处理事件、传输事件和信道传播事件；
栈处理事件由流量事件触发，负责处理输入缓存的数据包，并将其发送到相应的输出缓存；若队列中只有一个包，则为它安排传输事件；否则，数据包必须排队以等待传输；同时为输入缓存中的下一个数据包安排另一个栈处理事件；
传输事件由栈处理事件触发，负责完成数据包的传输；该事件将数据包推出缓存后，计算数据包的传输时延、信道传播时延，并为该数据包安排一个信道传播事件；在完成之后，该事件会为缓存中的下一个数据包安排一个传输事件；
信道传播事件由传输事件触发，首先判断是否接收已到达的数据包，然后将成功接收到的数据包推送到与链路对应的输入缓存中；若队列中只有一个包，则为它安排一个栈处理事件；否则，数据包必须排队以等待处理。
2.如权利要求1所述的一种面向超密LEO巨星座的轻量化网络仿真方法，其特征在于，所述S1.3网络核心模块包括以下模块，
S1.3.1、网络模块，所述的网络模块包括网络设备的抽象和通信协议的维护；所述网络设备被抽象为主协议栈、接口缓存和用于仿真物理层功能的传输模型；此外，信道模型为传输中信号模拟信道损失和信道衰减；
S1.3.2、流量模块，所述的流量模块包括在指定节点上生成数据包和发送流量，此外，对于特定业务可以进行个性化建模；流量模块根据指定的数据包类型、数据包大小、预设的开始时间、结束时间、数据包发送间隔、数据包的源地址和目的地址，将流量事件添加到离散事件列表中；流量事件将数据包推送到源节点的栈中进行处理，并按照一定的时间间隔安排下一个流量事件；持续维护流量事件，直到到达预设的结束时间。
3.如权利要求1所述的一种面向超密LEO巨星座的轻量化网络仿真方法，其特征在于，所述的S1.4离散事件仿真模块中离散事件模型象征实际场景中的各种物理变化，并按照时间优先顺序被写入离散时间轴中；一个事件的执行可能会引发多个事件的发生，即以连锁反应的方式运行整个网络。
4.如权利要求1所述的一种面向超密LEO巨星座的轻量化网络仿真方法，其特征在于，所述的S1.5辅助核心模块包括以下模块；
S1.5.1、可视化模块，所述的可视化模块根据接收特定格式的数据完成元素的可视化呈现；
S1.5.2、工厂模块，所述的工厂模块用于仿真场景中节点的唯一标识和增删管理；
S1.5.3、数据中心模块，所述的数据中心模块负责系统状态监测和系统控制；所述的系统状态监测包括网络拓扑信息、业务监控和数据包追踪；所述的系统控制包括网络管理响应策略。
5.如权利要求1所述的一种面向超密LEO巨星座的轻量化网络仿真方法，其特征在于，所述S2针对通信物理实体和网络模型的抽象方法，所述S2.1物理模块以网络结构为单元初始化物理场景中每个节点的坐标位置，并通过离散运动来模拟节点的运动；包括以下模块；
S2.1.1、节点模块，所述的节点模块使用实例化的节点来抽象模拟真实的节点集，用节点构建辅助工具进行唯一标识；特定类型的节点由派生子类模拟；在节点实例中可以记录初始节点和结构信息，还能根据仿真需求添加其他物理实例；
S2.1.2、结构模块，所述的结构模块用于模拟由大量节点组成的特殊网络结构；对于卫星场景，实例化模块模拟星座；
S2.1.3、移动模块，所述的移动模块负责维护节点移动性模型，实现节点坐标的批量初始化和批量更新。
6.如权利要求1所述的一种面向超密LEO巨星座的轻量化网络仿真方法，其特征在于，所述S2针对通信物理实体和网络模型的抽象方法，所述S2.2网络模块，包含网络设备和信道模型；所述的网络模块包括以下，
S2.2.1、主协议栈模块，主协议栈模块负责对网络层进行抽象，包括IP地址抽象、数据包报文处理；所述数据包报文处理过程是指当有新数据包到达时，栈处理事件将会被插入到离散事件表中；执行栈处理时，数据包报文得到处理并查询路由表，接着该数据包会被送到与输出链路相关的缓存中，排队等待传输；
S2.2.2、接口缓存模块，接口缓存模块负责对数据链路层进行抽象，包括MAC地址抽象、数据包排队模型、维护传输事件；每个链接将实例化连接节点上的一个缓存实例，对应维护一个MAC地址抽象；队列模型建立在缓存中，用于模拟数据包的排队过程；数据包处理后，缓存将传输事件插入到离散事件列表中，当传输事件执行时，数据包将被推出缓存，并为其安排信道传输事件；
S2.2.3、传输模块，传输模块负责对物理层进行抽象，包括数据包接收判断、数据包丢包率估计、接收概率估计；当传输事件执行后，传输模块将信道传播事件插入到离散事件表中，当信道传播事件执行时，传输模块将根据接收情况和误包率判断是否接收该数据包，若判断接收该数据包，则为其安排数据包报文处理事件。
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