CN115913426A - 一种虚实协同的天地一体化场景仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种虚实协同的天地一体化场景仿真系统，包括：虚实协同组网模块，包括网络仿真平台和实物仿真节点，并用于基于网络仿真系统和实物仿真节点模拟待仿真的天地一体化网络的节点并组网得到对应的通信仿真网络，通信仿真网络包括天基节点、空基节点和地面节点；路由仿真模块，用于根据通信仿真网络中天基节点、空基节点和地面节点中节点的状态以及运动的节点的位置变化动态生成和更新路由路径；虚实协同主控模块，用于根据预定的仿真任务、通信仿真网络中当前的路由路径和各节点对应的通信协议进行天地一体化网络对应场景下的通信仿真，并采集通信仿真的仿真过程数据；场景推演模块，用于根据仿真过程数据生成展示仿真过程的推演信息。

Description

一种虚实协同的天地一体化场景仿真系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体来说涉及天地一体化网络领域，更具体地说，涉及一种虚实协同的天地一体化场景仿真系统。

背景技术

天地一体化网络是联多维信息资源(例如：地面、海上和空中的信息资源)的传输网络。参见图1，通常，天地一体化网络包括天基节点(通常由多颗不同轨道、不同类型、不同性能的卫星节点组成，如高轨道卫星GE1、中低轨道卫星LM1、LM2)、空基节点(如飞机、飞艇、无人机、或者热气球对应的节点)以及地面节点(包含陆地、海上的通信节点，例如：地面站、通信终端等)，通过星间和星地链路，把天地空参与通信的各节点密集地结合在一起，完成信息的采集和/或传输。其中，卫星节点不仅参与通信，还可以完成对特定信息的采集，提供信息采集资源。不同类型的卫星节点的信息采集资源的类型也有所不同(例如：遥感卫星采集遥感图像、气象卫星采集气象相关信息)。

同时，天地一体化网络中网络资源特征不同、数量不均、资源状态时变、业务种类繁杂多样，不同业务对应所需的资源种类和数量要求不同等，使得天地一体化网络中业务的资源需求具有高动态、多类型的特点。在天地一体化网络中，需要部署通信系统来管理和实现无线通信，有时也需要对天地一体化网络对应的通信系统中部分节点采用的通信协议进行优化调整。若每次都将通信协议部署到真实的天地一体化网络中进行测试，其成本和风险较高，因此，需要天地一体化网络的网络仿真平台用于测试对应的通信协议。

为建立仿真平台，业界常采用存在以下网络仿真方法：

纯软件仿真方法，主要是利用网络仿真软件(Opnet、Ns2等)建立虚拟网络场景模拟的网络行为，采用数学建模和统计分析的方法针对某层协议或者算法进行仿真分析，以获得特定的协议性能；

硬件仿真和现场测试的方法，通过简化网络结构，采用一些硬件代替简化网络后的节点进行仿真，其对于小规模网络，可以获得更加客观可靠的数据；但对于大规模的网络来说，因为硬件制作的难度和成本较高，不易实施。

天地一体化网络复杂的资源特征，给天地一体化网络管理带来艰巨挑战，调度对象以及调度内容的决策，成为天地一体化网络运行的关键。目前，业界针对调度对象的决策提出了多种针对网络虚拟资源的分配方法，并从算法实现角度进行验证分析，不断迭代，提升算法准确度。但是，一方面，纯软件仿真方法有其局限性，因缺乏和实物节点的交互，仿真的逼真程度和仿真结果的准确性有待提高；另一方面，现有技术仅提供最终仿真结果，仿真过程中难以看到中间的仿真过程的推演，不利于用户发现通信仿真中可能存在的一些潜在问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种虚实协同的天地一体化场景仿真系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的第一方面，提供一种虚实协同的天地一体化场景仿真系统，包括：虚实协同组网模块，包括网络仿真平台和实物仿真节点，并用于基于网络仿真系统和实物仿真节点模拟待仿真的天地一体化网络的节点并组网得到对应的通信仿真网络，所述通信仿真网络包括天基节点、空基节点和地面节点；路由仿真模块，用于根据所述通信仿真网络中天基节点、空基节点和地面节点中节点的状态以及运动的节点的位置变化动态生成和更新路由路径；虚实协同主控模块，用于根据预定的仿真任务、通信仿真网络中当前的路由路径和各节点对应的通信协议进行天地一体化网络对应场景下的通信仿真，并采集通信仿真的仿真过程数据；场景推演模块，用于根据仿真过程数据生成展示仿真过程的推演信息。

优选的，虚实协同组网模块中，网络仿真平台上建立多个虚拟仿真节点和仿真边界节点，其中，每个仿真边界节点对应一个实物仿真节点，网络仿真平台基于多个仿真节点和仿真边界节点建立通信仿真网络，并且通信仿真时传输到任一仿真边界节点的仿真数据将由其所对应的实物仿真节点处理。

优选的，实物仿真节点为至少部分通信部件采用硬件实现的节点，并且所述实物仿真节点通过预定的通信连接方式与仿真边界节点，实物仿真节点处理后的仿真数据由对应仿真边界节点发送给下一跳节点。

优选的，路由仿真模块按照以下方式获取节点的状态：当节点属于虚拟仿真节点时，读取对节点配置的状态参数以获得节点的状态；当节点属于实物仿真节点中的地面节点时，获取仿真通信网络中该实物仿真节点的心跳信息以获得节点的状态；当节点属于实物仿真节点中的天基节点或者空基节点时，获取仿真通信网络中该实物仿真节点经由对应的仿真边界节点上报的状态参数以获得节点的状态。

优选的，路由仿真模块还用于：根据通信仿真中场景时钟的时间变化确定相对运动的各天基节点之间、天基节点与空基节点之间、天基节点与地基节点之间、空基节点与地基节点之间的可见窗口信息以及相对位置变化后的信号强度；根据可见窗口信息以及相对位置变化后的信号强度确定用于更新路由路径的各个节点可通信的一个或者多个下一跳节点及各下一跳节点的优选通信节点排序指标。

优选的，虚实协同主控模块进行通信仿真时采用基于事件的调度机制，其中，以每个节点传递和处理仿真数据的事件为最小仿真单位，并以事件为最小仿真单位进行系统状态的更新和场景时钟的推进。

优选的，虚实协同主控模块通过RocketMQ和Redis集群存储仿真过程数据并上报给场景推演模块。

优选的，网络仿真平台、路由仿真模块、虚实协同主控模块和场景推演模块以微服务的形式部署于多个处理器上运行的多个容器之中，并由虚实协同主控模块在多个处理器上运行的多个容器之间执行所需信息同步。

优选的，演示信息包括通信仿真中仿真数据的传递过程和/或通信仿真网络在通信仿真时对应的通信性能指标。

优选的，通信性能指标包括误码率、丢包率、传输时延和传输速率或者其组合。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过虚实协同组网模块提供网络仿真平台和实物仿真节点，并基于网络仿真系统和实物仿真节点模拟待仿真的天地一体化网络的节点并组网得到对应的通信仿真网络，所述节点包括天基节点、空基节点和地面节点；为了更逼真地确定天地一体化网络场景下的路由路径，本发明设置路由仿真模块，根据所述通信仿真网络中天基节点、空基节点和地面节点中节点的状态以及运动的节点的位置变化动态生成和更新路由路径，可更好地模拟天地一体化网络场景中通信的路由方式，以提高仿真结果的准确性；为了更好地管控仿真过程以及展示仿真过程的推演信息，本发明还设置虚实协同主控模块，其用于部署通信仿真网络中各节点的通信协议，根据预定的仿真任务、通信仿真网络中当前的路由路径和各节点对应的通信协议进行天地一体化网络对应场景下的通信仿真，并采集通信仿真的仿真过程数据；以及场景推演模块，其用于根据仿真过程数据生成展示仿真过程的推演信息；由此，用户能够根据推演信息直观地看到仿真过程中过程推演，有利于更快地发现、解决天地一体化网络相关通信协议可能存在问题，提高天地一体化网络中通信协议的开发效率。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为天地一体化网络的示意图；

图2为根据本发明实施例的虚实协同的天地一体化场景仿真系统的模块示意图；

图3为根据本发明实施例的示意性的实体仿真节点间的通信示意图；

图4为根据本发明实施例的信源节点与目标地面节点通信的场景示意图；

图5为根据本发明实施例的事件队列的示意图。

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，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如在背景技术部分提到的，纯软件仿真方法有其局限性，仿真的逼真程度和仿真结果的准确性有待提高；另外，现有技术仅提供最终仿真结果，仿真过程中难以看到中间的仿真过程的推演，不利于用户发现通信仿真中可能存在的一些潜在问题。对此，本发明通过虚实协同组网模块提供网络仿真平台和实物仿真节点，并基于网络仿真系统和实物仿真节点模拟待仿真的天地一体化网络的节点并组网得到对应的通信仿真网络，所述节点包括天基节点、空基节点和地面节点；为了更逼真地确定天地一体化网络场景下的路由路径，本发明设置路由仿真模块，根据所述通信仿真网络中天基节点、空基节点和地面节点中节点的状态以及运动的节点的位置变化动态生成和更新路由路径，可更好地模拟天地一体化网络场景中通信的路由方式，以提高仿真结果的准确性；为了更好地管控仿真过程以及展示仿真过程的推演信息，本发明还设置虚实协同主控模块，其用于部署通信仿真网络中各节点的通信协议，根据预定的仿真任务、通信仿真网络中当前的路由路径和各节点对应的通信协议进行天地一体化网络对应场景下的通信仿真，并采集通信仿真的仿真过程数据；以及场景推演模块，其用于根据仿真过程数据生成展示仿真过程的推演信息；由此，用户能够根据推演信息直观地看到仿真过程中过程推演，有利于更快地发现、解决天地一体化网络相关通信协议可能存在问题，提高天地一体化网络中通信协议的开发效率。

为了更好地理解本发明，首先介绍简单介绍一下本发明的整体技术方案。

首先，本发明利用虚实协同组网模块中的网络仿真平台(例如NS3平台或者自定义的网络仿真平台)生成待仿真的天地一体化网络所含的多个天基节点(含多个天基骨干节点(高轨卫星)和/或多个天基邻近空间节点(中轨卫星节点、低轨卫星节点))、空基节点和地面节点，其中，为由软件仿真的节点生成对应的虚拟仿真节点，为由实物仿真的节点生成对应的仿真边界节点；按照待仿真的天地一体化网络中节点对应的网络拓扑将虚拟仿真节点和仿真边界节点进行组网，并将将实物仿真节点与对应的仿真边界节点通信连接，让仿真边界节点只完成数据收发，仿真边界节点收到的数据的处理实际转由与其连接的实物仿真节点执行。

其次，针对天地一体化网络中节点高动态变化并且可见性受到时间窗口约束的特点，基于场景时钟中时间的变化，设置运动的节点的运行轨迹(例如：天基邻近空间节点可以卫星时刻、位置字段对其运行轨迹进行标识，空基节点的运行轨迹可以由运行线路和速度进行标识)，本发明设置路由仿真模块，根据所述通信仿真网络中天基节点、空基节点和地面节点中节点的状态以及运动的节点的位置变化动态生成和更新路由路径；

再次，更好地管控仿真过程，本发明设置虚实协同主控模块，其获取预定的仿真任务(比如仿真数据传输任务、仿真数据采集并传输的任务等)，然后根据当前仿真数据及路由路径，调用对节点的通信协议执行仿真数据对应的事件(处理仿真数据或者转发仿真数据)；并且采集通信仿真的仿真过程数据。

最后，为了在仿真过程中展示仿真过程的推演信息，本发明设置场景推演模块，用于根据仿真过程数据生成展示仿真过程的推演信息；例如，各节点的状态、仿真数据当前传递到的节点、仿真数据传递路径和各节点拥塞程度或者其组合。

为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例详细地说明本发明。

根据本发明的一个实施例，参见图2，提供一种虚实协同的天地一体化场景仿真系统，包括：虚实协同组网模块10、路由仿真模块20、虚实协同主控模块30和场景推演模块40。下面分别就每个模块进行说明。

根据本发明的一个实施例，虚实协同组网模块10，包括网络仿真平台和实物仿真节点，并用于基于网络仿真系统和实物仿真节点模拟待仿真的天地一体化网络的节点并组网得到对应的通信仿真网络，所述节点包括天基节点、空基节点和地面节点。优选的，虚实协同组网模块10中，网络仿真平台可以为现有的Opnet、NS-2或者NS-3仿真平台；在网络仿真平台上建立多个虚拟仿真节点和仿真边界节点并组网。其中，组网是根据场景时钟的初始时间下所有节点的状态、位置和通信范围所进行的组网。优选的，仿真边界节点设置为仅将收到的数据进行转发的节点，每个仿真边界节点对应一个实物仿真节点，网络仿真平台基于多个仿真节点和仿真边界节点建立通信仿真网络，并且通信仿真时传输到任一仿真边界节点的仿真数据将由其所对应的实物仿真节点处理，实物仿真节点处理后的仿真数据经由对应仿真边界节点发出。其中，实物仿真节点为至少部分通信部件采用硬件实现的节点。例如，某两个天基节点是需要重点关注的节点，本次在待仿真的天地一体化网络中用实物仿真节点来模拟这两个天基节点，实物仿真节点中含有通信基带、射频前端模块和/或天线对应的硬件，如实物仿真节点含有通信基带，则该节点处理仿真数据时由通信基带中设置的通信协议实现。

对于实物仿真节点与仿真边界节点的通信连接，根据本发明的一个实施例，实物仿真节点通过预定的通信连接方式与仿真边界节点，实物仿真节点处理后的仿真数据由对应仿真边界节点发送给下一跳节点。例如，实物仿真节点通过虚拟网卡连接至仿真边界节点。以Ns-3仿真平台为例，假设该平台部署在Ns-3服务器上，若一个实物仿真节点需接入该平台，则在Ns-3服务器上部署天地一体化网络中所有节点对应的虚拟节点及其节点ip，其中，由软件仿真的虚拟节点定义为虚拟仿真节点，由外部实体仿真的虚拟节点定义为仿真边界节点，并且，将实体仿真节点通过虚拟网卡连接至对应的仿真边界节点；其中，需配置仿真边界节点收到其对应的实体仿真节点以外的其他节点传来的数据时，其下一跳地址定义为虚拟网卡的地址，并且虚拟网卡收到仿真边界节点的数据时对应的下一跳地址配置为相连接的实体仿真节点的地址；实体仿真节点的下一跳地址配置为虚拟网卡的地址；虚拟网卡收到实体仿真节点的数据时对应的下一跳地址配置为相连接的仿真边界节点的地址；仿真边界节点收到虚拟网卡的数据时发给其对应的下一跳地址；从而构建实体仿真节点所在的物理网络与虚拟的通信仿真网络联通的场景。另外，为模拟天地一体化网络中大量节点构成的节点群，网络仿真平台可以部署在一个或者多个容器中，例如，参见图3，通过Kubernetes平台分布式地在多个Pod部署多个仿真模型容器，其中每个容器中部署对应的仿真对象节点实例(即模拟的相应天基节点、空基节点或者地面节点)，其中实体节点A和实体节点B假设为两个需通信的实体仿真节点，各自分别通过对应的虚拟网卡连接到仿真模型容器中某个仿真边界节点，首先实体节点A发送数据到虚实通信接口，即与其连接的虚拟网卡上，完成数据包的监测和过滤，之后交由仿真边界节点，进入仿真网络节点群(即通信仿真网络)，通过仿真网络节点群内部路由，将数据包提交到实体节点B对应的仿真边界节点，然后经由另一个虚实通信接口，即与实体节点B连接的虚拟网卡上，并由该虚拟网卡通过数据包转换和/或外部路由将数据包提交给实体节点B。

根据本发明的一个实施例，路由仿真模块，用于根据所述通信仿真网络中天基节点、空基节点和地面节点中节点的状态以及运动的节点的位置变化动态生成和更新路由路径。例如，以NS-2、NS-3仿真平台为例，对天地一体化网络的网络拓扑中彼此之间均能连接且没有相对位置变化的各个节点，根据其全局路由管理器，对各个节点进行路由计算。另外，对于一些特定的路由方式，则根据静态路由配置方式，作为仿真准备事件，进行路由计算，主要是以源节点、下一跳节点字段进行标识。而对于一些相对因相对位置变化导致可见性、连接关系动态变化的节点来说，优选的，则由路由仿真模块根据通信仿真中场景时钟的时间变化确定相对运动的各天基节点之间、天基节点与空基节点之间、天基节点与地基节点之间、空基节点与地基节点之间的可见窗口信息以及相对位置变化后的信号强度；根据可见窗口信息以及相对位置变化后的信号强度确定用于更新路由路径的各个节点可通信的一个或者多个下一跳节点及各下一跳节点的优选通信节点排序指标。例如，找到某个节点的下一跳节点的信号强度的TopN节点，用于作为更新路由路径的依据。该实施例的技术方案至少能够实现以下有益技术效果：本发明根据动态模拟相对运动的各天基节点之间、天基节点与空基节点之间、天基节点与地基节点之间、空基节点与地基节点之间随场景时钟中时间改变的位置变化导致的可见窗口信息以及相对位置变化后的信号强度，从而确定用于更新路由路径的各个节点可通信的一个或者多个下一跳节点及各下一跳节点的优选通信节点排序指标，由此产生的路由路径更接近真实场景，对通信协议的仿真更逼真、准确更高。

作为示意，参见图4，假设信源节点(例如天基骨干节点)需发送大量仿真数据到目标地面节点，为此，需通过多个天基邻近空间节点传递信息到目标地面节点，一方面，根据设置的静态路由配置、可见窗口计算以及空间损耗计算，另一方面，根据节点的发射功率和传递路径中的空间损耗，可以确定信源节点可连接的TopN节点；并确定通过以下路由路径发送仿真数据：

步骤A1，信源节点将仿真数据通过发送到对应的天基邻近空间节点1、2、……、TopN；

步骤A2，天基邻近空间节点1、2、……、TopN经由节点间路由，将收到的仿真数据发送给目标天基邻近空间节点完成数据交互；

步骤A3，经由可见窗口，目标天基邻近空间节点与目标地面节点完成数据交互。

为了更逼真地模拟天地一体化网络场景，根据本发明的一个实施例，路由仿真模块按照以下方式获取节点的状态：当节点属于虚拟仿真节点时，读取对节点配置的状态参数以获得节点的状态；当节点属于实物仿真节点中的地面节点时，获取仿真通信网络中该实物仿真节点的心跳信息以获得节点的状态；当节点属于实物仿真节点中的天基节点或者空基节点时，获取仿真通信网络中该实物仿真节点经由对应的仿真边界节点上报的状态参数以获得节点的状态。虚拟仿真节点的状态可以直接存储在系统预设的消息中间件中，比如rocketMQ集群中；实物仿真节点的状态(心跳信息或者状态参数)可以上报到该消息中间件中；在路由仿真模块需要获取相应节点的状态时直接从该消息中间件中获取该节点的状态，以避免时延。优选的，节点的状态包括工作状态，工作状态指示节点是否为正常可用状态。对每个节点分别维护其下一跳节点的状态，如果对一个节点而言，其对应的某个下一跳节点故障、异常或者不可见，则对应的，该下一跳节点的状态为不可用。但是，应当理解，这种状态是相对的，例如该下一跳节点可能仅为对该节点不可见，如果其当前对另一节点可见，则另一节点中，该下一跳节点的状态为正常可用。另外，虚拟仿真节点的工作状态可采用几何计算方式确定并更新。优选的，节点的状态包括节点的负载状态。优选通信节点排序指标(简称topN节点)根据下一跳节点的信号强度和负载状态确定。例如，可见时间窗口内，一个节点对应的topN节点的初始排序依据为信号强度值，次级排序依据为负载；具体而言，与信号强度呈正比，负载呈反比。即：先根据信号强度值由大到小排序，然后依据对于信号强度值相同的，再按照节点负载由低到高排序，以确定一个节点对应的topN节点。该实施例的技术方案至少能够实现以下有益技术效果：现有技术通常不关注节点的状态，这极大地影响模拟路由路径的真实性，本发明在路由仿真模块中设置节点的状态，并且，对于实物仿真节点中的地面节点时，采用心跳机制获得节点的状态；对于属于实物仿真节点中的天基节点或者空基节点，采用上报机制获得节点的状态，使得模拟的场景更为逼真；特别是，对于模拟实物仿真节点受到攻击的情况下，可更好地根据实物仿真节点能否正常工作来决定对应的路由路径，从而更准确地确定通信协议的性能。

根据本发明的一个实施例，虚实协同主控模块，用于部署通信仿真网络中各节点的通信协议，根据预定的仿真任务、通信仿真网络中当前的路由路径和各节点对应的通信协议进行天地一体化网络对应场景下的通信仿真，并采集通信仿真的仿真过程数据。优选的，虚实协同主控模块进行通信仿真时采用基于事件的调度机制，其中，以每个节点传递和处理仿真数据的事件为最小仿真单位，并以事件为最小仿真单位进行系统状态的更新和场景时钟的推进。相当于，虚实协同主控模块，提供了一种基于节点事件调度的方法，该方法作用于虚拟仿真节点以及实物仿真节点，以完成事件触发以及执行，进而仿真推进；所述虚实协同主控模块，还提供了一种场景与通信协议之间的适配，以完成天地一体化网络场景与通信协议之间的交互，包括场景侧配置参数解析以及下发、仿真过程数据采集和/或推送、实时渲染消息周期性上报等。虚实协同主控模块模拟天地一体化网络在通信时的行为，通过建立网络中节点和网络链路模型，模拟网络流量传输，准确分析复杂网络性能，并且，以事件为最小仿真单位进行系统状态的更新和场景时钟的推进，可以便于用户看到每个事件下的仿真过程，更有利于观察仿真过程和分析通信协议性能。所述事件，代表节点之间在通信仿真过程中传递和处理消息的过程。一种情况是直接处理，即事件被转发到目标节点后事件被处理和撤销；另一种情况是转发处理，即收到该事件的节点进行相应的中间处理，修改事件参数再根据处理逻辑生成中转事件存入事件队列，等待下一个节点进行处理。例如，参见图5，其示出事件队列生成过程，其中，节点产生的事件(或者称仿真事件)simEvent1、simEvent 2、simEvent 3、simEvent 4、……、simEvent n被统一的创建和添加到一个先入先出的事件队列linkedList中。基于仿真事件的推进机制，输入事件进行路由计算后分发到对应的下一跳节点simEntity 1、simEntity2、simEntity 3、……、simEntity n，对应的下一跳节点又可能产生新的事件加入到对应节点的事件队列中；以确保所有事件按照正确事件顺序产生的保证机制都基于这个队列。在任何给定的时刻，此队列包含所有已经预计要发生的未来事件，并且所有事件都已经进行了排序。

为了高效部署大量节点，并确保仿真数据被正确处理，根据本发明的一个实施例，网络仿真平台、路由仿真模块、虚实协同主控模块和场景推演模块以微服务的形式部署于多个处理器上运行的多个容器之中，并由虚实协同主控模块在多个处理器上运行的多个容器之间执行所需信息同步。例如，多个节点对应的虚拟仿真节点群，其可部署于同一台服务器，也可位于多台服务器；进一步的，虚拟仿真节点或者仿真边界节点对应的进程可运行于物理主机，也可运行于Docker容器。Docker容器可以让开发者打包其应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的Linux机器上。也可实现虚拟化。Docker容器虚拟化技术基于Namespace、Cgroups来实现运行程序的隔离，将依赖环境和运行进程打包在镜像内，能够消除开发环境和生产环境的差异。

为了保障在大规模的节点仿真下推演过程的性能，根据本发明的一个实施例，虚实协同主控模块通过RocketMQ和Redis集群存储仿真过程数据并上报给场景推演模块。其中，RocketMq集群可以存储仿真过程数据中的事件队列，并且事件队列采用生产者、消费者模式，可以集群化部署，能够处理百万级的消息。系统所有的均通过RocketMq推送给JAVA后台，可以保障性能和实时性。另外，在实时处理仿真数据时，将对应的仿真过程数据中一些可通过键值(Key-Value)方式存储的仿真过程数据(比如某个时间点下节点的状态、收到数据的误码率、丢包率等)转存Redis数据块，对于历史数据的查询只需要根据Key值直接获取。另外，应当理解，一些其他的数据库集群也可用于本发明，例如Mongo集群、Mysql集群等。

根据本发明的一个实施例，场景推演模块，用于根据仿真过程数据生成展示仿真过程的推演信息。再次参见图4，可以看到，根据预设的场景时钟和设置的步长，场景推演模块可实时地进行场景呈现，展示演示信息。优选的，演示信息包括通信仿真中仿真数据的传递过程和/或通信仿真网络在通信仿真时对应的通信性能指标。例如场景推演模块可以通过JAVA后台从对应的数据库获得仿真过程数据，从而生成展示仿真过程的推演信息。优选的，所述通信性能指标包括误码率、丢包率、传输时延和传输速率或者其组合。另外，演示信息还可根据用户的定义，进行预定的多样化分析。由于本发明通过对节点按事件进行调度，可实现基于前后端的同步以及网络的实时推演。

需要说明的是，虽然上文按照特定顺序描述了各个步骤，但是并不意味着必须按照上述特定顺序来执行各个步骤，实际上，这些步骤中的一些可以并发执行，甚至改变顺序，只要能够实现所需要的功能即可。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以包括但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种虚实协同的天地一体化场景仿真系统，其特征在于，包括：

虚实协同组网模块，包括网络仿真平台和实物仿真节点，并用于基于网络仿真系统和实物仿真节点模拟待仿真的天地一体化网络的节点并组网得到对应的通信仿真网络，所述通信仿真网络包括天基节点、空基节点和地面节点；

路由仿真模块，用于根据所述通信仿真网络中天基节点、空基节点和地面节点中节点的状态以及运动的节点的位置变化动态生成和更新路由路径；

虚实协同主控模块，用于根据预定的仿真任务、通信仿真网络中当前的路由路径和各节点对应的通信协议进行天地一体化网络对应场景下的通信仿真，并采集通信仿真的仿真过程数据；

场景推演模块，用于根据仿真过程数据生成展示仿真过程的推演信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述虚实协同组网模块中，网络仿真平台上建立多个虚拟仿真节点和仿真边界节点，其中，每个仿真边界节点对应一个实物仿真节点，网络仿真平台基于多个仿真节点和仿真边界节点建立通信仿真网络，并且通信仿真时传输到任一仿真边界节点的仿真数据将由其所对应的实物仿真节点处理。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述实物仿真节点为至少部分通信部件采用硬件实现的节点，并且所述实物仿真节点通过预定的通信连接方式与仿真边界节点，实物仿真节点处理后的仿真数据由对应仿真边界节点发送给下一跳节点。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述路由仿真模块按照以下方式获取节点的状态：

当节点属于虚拟仿真节点时，读取对节点配置的状态参数以获得节点的状态；

当节点属于实物仿真节点中的地面节点时，获取仿真通信网络中该实物仿真节点的心跳信息以获得节点的状态；

当节点属于实物仿真节点中的天基节点或者空基节点时，获取仿真通信网络中该实物仿真节点经由对应的仿真边界节点上报的状态参数以获得节点的状态。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述路由仿真模块还用于：

根据通信仿真中场景时钟的时间变化确定相对运动的各天基节点之间、天基节点与空基节点之间、天基节点与地基节点之间、空基节点与地基节点之间的可见窗口信息以及相对位置变化后的信号强度；

根据可见窗口信息以及相对位置变化后的信号强度确定用于更新路由路径的各个节点可通信的一个或者多个下一跳节点及各下一跳节点的优选通信节点排序指标。

6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，虚实协同主控模块进行通信仿真时采用基于事件的调度机制，其中，以每个节点传递和处理仿真数据的事件为最小仿真单位，并以事件为最小仿真单位进行系统状态的更新和场景时钟的推进。

7.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，虚实协同主控模块通过RocketMQ和Redis集群存储仿真过程数据并上报给场景推演模块。

8.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，网络仿真平台、路由仿真模块、虚实协同主控模块和场景推演模块以微服务的形式部署于多个处理器上运行的多个容器之中，并由虚实协同主控模块在多个处理器上运行的多个容器之间执行所需信息同步。

9.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，演示信息包括通信仿真中仿真数据的传递过程和/或通信仿真网络在通信仿真时对应的通信性能指标。

10.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述通信性能指标包括误码率、丢包率、传输时延和传输速率或者其组合。

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