CN116567685A - 综合电子系统5g混合组网的性能仿真平台 - Google Patents
综合电子系统5g混合组网的性能仿真平台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116567685A CN116567685A CN202310538122.5A CN202310538122A CN116567685A CN 116567685 A CN116567685 A CN 116567685A CN 202310538122 A CN202310538122 A CN 202310538122A CN 116567685 A CN116567685 A CN 116567685A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- network
- message
- afdx
- communication
- avionics
- 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.)
- Pending
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000006855 networking Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 49
- 230000006854 communication Effects 0.000 claims abstract description 49
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- NOTIQUSPUUHHEH-UXOVVSIBSA-N dromostanolone propionate Chemical compound C([C@@H]1CC2)C(=O)[C@H](C)C[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@H](OC(=O)CC)[C@@]2(C)CC1 NOTIQUSPUUHHEH-UXOVVSIBSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000007175 bidirectional communication Effects 0.000 description 3
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 2
- 208000037918 transfusion-transmitted disease Diseases 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 241001397104 Dima Species 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000003012 network analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
- H04W24/06—Testing, supervising or monitoring using simulated traffic
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
- H04L69/08—Protocols for interworking; Protocol conversion
- H04L69/085—Protocols for interworking; Protocol conversion specially adapted for interworking of IP-based networks with other networks
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
- H04L69/16—Implementation or adaptation of Internet protocol [IP], of transmission control protocol [TCP] or of user datagram protocol [UDP]
- H04L69/166—IP fragmentation; TCP segmentation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
- H04L69/22—Parsing or analysis of headers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
- H04L69/26—Special purpose or proprietary protocols or architectures
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
- H04W88/16—Gateway arrangements
-
- 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)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
Abstract
本发明公开了一种综合电子系统5G混合组网的性能仿真平台,是在5G通信网络模块与航电AFDX网络模块之间设置了基于5G通信的网关模块。所述基于5G通信的网关模块由帧格式转换单元(10)、优先级类型设置单元(20)、地址转换单元(30)和AFDX网络消息分析模块(40)构成。所述基于5G通信的网关模块一方面将5G协议信息(1)在航电AFDX网络模块中传输,另一方面将航电AFDX网络模块的AFDX协议信息(2)恢复为5G网络信息。将5G网络的消息在网关模块中进行协议转换,一方面可以将5G信息无损的在航电AFDX网络中传输,另一方面可以根据网络拓扑将航电AFDX信息恢复为5G网络信息,从而解决两个网络无法相互兼容的问题,为解决航电AFDX网络中有线电缆导致的机载网络的尺寸、重量和功耗过大的问题提供仿真平台。
Description
技术领域
本发明属于航空电子系统通信网络领域,更特别地说,是指一种基于机内5G混合组网架构性能分析及验证的仿真平台设计。
背景技术
随着航空电子领域中分布式综合模块化航空电子系统(Distributed IntegratedModular Avionics,DIMA)架构理念的提出,如2010年12月第41卷第4期《航空电子技术》,“综合模块化航空电子系统标准分析及发展展望”,作者朱晓飞、黄永葵,公开了多种航空电子系统。航空电子系统综合化显著增强,各子系统之间的数据交换更为频繁,航空电子系统综合化程度决定了飞机的性能和发展水平。至今已经历分立式、联合式、综合式到高度综合的技术发展过程,新一代航空电子系统正向着深度综合演进,其复杂性也随着需求增加不断变大。目前以有线连接为主的航空电子网络,如航空电子全双工交换式以太网(AvionicsFull Duplex Switched Ethernet,简称AFDX)、时间触发以太网(Time TriggeredEthernet,简称TTE)等主流机载网络均面临着几乎遍布平台全身的有线电联带来的线缆重量过大、布线成本高以及难以维护的问题。
而近二十年来,无线通信经历了快速发展。逐渐成熟的无线通信技术在航电领域逐渐被人们所关注。第五代移动通信网络(5th generation mobile networks,5G)增强的移动宽带、超可靠、低时延通信等特性,将为物联网(IoT)提供重要的技术支撑,基于5G的物联网将显著提升各行业的质量和运营效率。业界逐渐开始针对机内更加灵活的组网展开了研究。
目前主流机载网络中不断冗余的组网架构使机载网络的尺寸、重量和功耗问题(SwaP问题)成为了进一步解决的问题,而5G技术的成熟使得机载网络5G混合组网技术成为了当下研究的热点。通过在机载网络中引入5G无线技术,利用5G技术的灵活无线缆的特性,从而解决机载网络中SWaP问题。
目前针对5G混合组网主要的研究仍处于理论论证阶段,主要研究仍处于对于组网拓扑架构设计,网络性能分析方面,而不能从整体直观可视化网络性能,缺少针对5G混合组网的仿真以及验证的自动化工具。
发明内容
为了解决现有航电网络仿真平台无法兼容5G网络仿真的问题,本发明设计了一种综合电子系统5G混合组网的性能仿真平台。本发明仿真平台是在5G通信网络模块与航电AFDX网络模块之间设置了基于5G通信的网关模块。所述基于5G通信的网关模块用于实现5G通信网络模块与航电AFDX网络模块之间的网络转换协议。一方面可以将5G信息无损的在航电AFDX网络中传输;另一方面可以根据航电AFDX网络拓扑结构将航电信息恢复为5G网络信息,从而解决两个网络无法相互兼容的问题;第三为解决航电AFDX网络中有线电缆导致的机载网络的尺寸、重量和功耗过大的问题提供仿真平台。
所述基于5G通信的网关模块由帧格式转换单元(10)、优先级类型设置单元(20)、地址转换单元(30)和AFDX网络消息分析模块(40)构成。
将5G网络的消息在所述基于5G通信的网关模块中进行协议转换,完成将5G信息无损的在航电AFDX网络中传输;对于到达的消息需要实现消息类型的判断:
(一)如果是5G消息,执行以下步骤:
将5G消息解析,解析出5G消息中的核心帧长度、帧发送时刻、数据类型、以及必要AFDX消息;按照5G通信协议对应规则实现帧格式转换;
针对5G消息对应vlid消息设置不同的消息对应的优先级类型;
针对5G通信协议中vlid以及目的地将对应ip转换为端系统;
(二)如果是AFDX消息,执行以下步骤:
将AFDX消息解析,解析AFDX消息中核心帧长度、帧发送时刻、数据类型、以及必要5G消息;按照对应规则实现帧格式转换,触发5G消息的发送;
针对AFDX消息对应vlid消息设置不同的消息对应的优先级类型;
针对AFDX通信协议中vlid以及目的地将对应端系统转换为ip地址。
在本发明中,基于离散事件触发的综合电子系统5G混合组网的性能仿真平台的构建方法,包括有根据AFDX网络需求进行网络配置的步骤和对配置后网络拓扑结构进行网络子网划分、消息路由配置的步骤。
步骤1-1:建立AFDX网络所需交换机数目、网络所需端系统数目、网络所需基站数目、网络需用户节点数目;
步骤1-2:根据设计网络架构将步骤1-1中声明的所有交换机、基站、用户节点以及网关进行放置。需要考虑真实的物理连接关系,可以通过修改配置文件进行配置。
步骤2-1:子网划分需要通过ini文件进行修改,合理的子网划分可以保证正确实现网络分析演算,通过修改仿真输入输出文件中的子网划分参数实现最终效果,从而判断网络划分;
步骤2-2:通过修改仿真输入输出文件中收发消息应用的属性,得到配置后的消息属性,是真实流量在网络中生效;
步骤2-3:网络路由配置,通过修改输入输出文件中的交换机和网关网络路由配置参数,使所述配置后的消息路由生效,从而能实现真实的链路转发。
本发明的优点在于:
本发明在进行网络设计的过程中,将5G网络与航电网络分别进行单独设计,从而保证两个网络之间组网的相互独立,保留了两个网络的核心功能,从而实现了一套完备的5G航电网络有线/无线混合组网仿真系统。
本发明在设计的过程中以网关节点作为5G网络接入航电网络的核心节点,通过网关节点的设计实现两种网络消息的无损转换,从而解决了航电网络无法兼容5G消息的问题,在实现网络兼容的过程中保障了航空电子网络的可靠性。
本发明设计过程中考量了机载混合组网架构消息的传输与信息统计,针对不同场景下的消息,实现端系统之间5G消息、AFDX消息的数据采集。按照仿真理论实现消息的统计,从而增加了统计结果统计的准确性。
附图说明
图1是本发明综合电子系统5G混合组网的性能仿真平台的结构框图。
图2是航电AFDX网络拓扑结构图。
图3是端系统内部架构图。
图4是交换机内部架构图。
图4A是交换机内部消息转换路由图。
图5是两种网络消息之间在网关中的无损转换。
图6是用户设备UE部分按照TCP/IP网络架构图。
图6A是最底层的cellularNic模块的内部协议框架图。
图7是celularNic模块的整体架构图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
参见图1所示,本发明设计了一种综合电子系统5G混合组网的性能仿真平台。本发明仿真平台是在5G通信网络模块与航电AFDX网络模块之间设置了基于5G通信的网关模块。所述基于5G通信的网关模块由帧格式转换单元10、优先级类型设置单元20、地址转换单元30和AFDX网络消息分析模块40构成。所述基于5G通信的网关模块一方面将5G协议信息1在航电AFDX网络模块中传输,另一方面将航电AFDX网络模块的AFDX协议信息2恢复为5G网络信息。
在传统航电AFDX网络中,其中核心架构主要为交换机SC和端系统SM,交换机总数记为W,设置每个交换机的端口数记为S和连接的端系统总个数记为H。在本发明中,将航电AFDX网络拓扑结构中的各个交换机和端系统也称为节点。可以依据2016年,SAEAS6802协议手册的第32页公开的网络拓扑结构图。
例如,任意一交换机标记为SCi,在交换机SCi上的端口数记为连接的端系统总个数记为 表示属于交换机SCi上的任意一端口。表示属于交换机SCi上的任意一端系统。
除此之外,由于要引入5G无线网络的接入,在本发明仿真平台中需要设置基于5G通信的网关模块用于两个网络之间消息的转换,用ExchangeModule_SCi来表示,无线设备带来的基站的引入通过GnB_SCi来表示;除此之外还考虑到5G网络中现阶段协议的真实性,在本发明仿真平台中模拟了核心网络的架构如Upf、Router以及Server。
在航电AFDX网络拓扑结构中,不同的端系统节点由于其承载任务的重要程度不同会具有不同的等级,因此在本发明中指明端系统的消息会有优先级属性,可以通过设置消息的Priority属性实现,其中属性值越大优先级越高,在消息队列长度大于1的情况下会优先处理队列中优先级最高的消息。
本发明中将端系统节点之间的消息用VL表示,并且还可以对消息长度、目的地节点、优先级、帧间间隔、传输周期、消息ID、消息类型进行配置,从而达到最终的仿真目的。更改网络核心内容需要修改源代码,而修改网络内不同设备内外的连接关系需要修改ned网络文件,修改仿真配置而需要通过修改仿真文件,即ini文件。
在本发明中,构建综合电子系统5G混合组网的性能仿真平台,具体配置包括以下步骤:
步骤一:设计需要实现的网络拓扑架构;
步骤11,根据需求对航电AFDX网络拓扑架构进行设计;
(A):需要设计出不同交换机SC之间的网络连接关系。
(B):需要设计出任意一交换机SCi的端口数以及其上连接的端系统/>
(C):需要设计出航电AFDX网络拓扑架构中所有端系统之间的消息配置,消息的导入可以通过xml配置导入或跟直接在ini文件中配置。
步骤12,设计协议地址;
经步骤11之后需要考虑真实的物理位置,以便不同交换机SC和端系统SM之间进行放置,通过修改网络文件AFDX5GNR.ned,其中主要修改内容为以下5个模块:gNodeB、NRUe、exchangeModule、SimpleNode、Switch,分别对应为5G基站、无线连接端系统、网关、有线连接端系统、核心路由交换机。
在本发明中,通过修改@display参数修改位置,通过修改connections修改连接关系,从而保证航电AFDX网络拓扑架构符合真实场景以及获得真实数据。
步骤二:对网络进行子网划分;
本发明在设计过程中考虑到了无线组网技术需要对网络进行子网划分工作,以防止不同网络消息之间的串扰。因此需要对不同的网络进行功率设置以及网络区域划分。步骤如下:
步骤21,根据实际混合组网拓扑架构设计需求,需要通过配置将不同的无线连接端系统配置到不同的基站中去,其中该配置通过ue的masterId、nrMasterId、macNodeId和macCellId来生效。通过配置与基站相同的id号就可以匹配到同一子网。
步骤22,通过配置子网,可以将航电AFDX网络模块中不同区域进行划分,从而符合航电AFDX网络环境下金属隔舱的隔离作用,由于封闭金属隔舱的存在,无线路由消息无法进行跨域通信。因此在一个金属隔舱内便是一个封闭子网。子网之间可以通过路由交换进行通信。
步骤三:消息路由配置;
由于本发明在设计之初就考虑以消息为基本单位,对消息中的各种信息进行统计分析,因此需要对网络中的消息根据已有消息基础进行配置,从而进行进一步的统计分析。
消息路由的配置主要通过以下两个地方进行适配,由于端系统被划分为无线连接端系统和有线连接端系统。其中,有线连接端系统和无线连接端系统各个配置如下表1、表2所示。
表1有线端系统消息配置
端系统配置名称 | 对应解释 |
numRCSApps | 有线连接端系统消息数目 |
rcSFlow[j].vlID | 第j条消息id |
rcSFlow[j].packetLength | 第j条消息长度 |
rcSFlow[j].priority | 第j条消息优先级 |
rcSFlow[j].rcBAG | 第j条消息bag间隔 |
rcSFlow[j].serviceRate | 第j条消息发送周期 |
表2无线端系统消息配置
端系统配置名称 | 对应含义 |
numApps | 无线端系统发送消息数目 |
app[k].PacketSize | 第k条消息包长度 |
app[k].destAddress | 第k条消息目的地址 |
app[k].typename | 第k条消息消息类型(收/发) |
app[k].localPort | 第k条消息本地端口 |
app[k].destPort | 第k条消息目的地端口 |
在配置好消息之后,所有消息会在下次仿真中生效,重新运行仿真即可收集到所有消息的统计信息。
步骤四:网络路由配置;
在配置完消息之后仍需要对核心路由器配置路由信息,从而保证消息可以在路由器之间正确的路由。其中:
路由消息可以通过修改rcVLList来实现,其中“{101,[1,(0)],1000,0.5}”表示配置vlid为101的消息转发一次(不复制)到0号端口,Bag为1000,偏移量为0.5。
esVLList主要作用是实现基于5G通信的网关模块的消息路由配置,根据键值对设置获取消息到达网关节点的下一条信息。
VoipIDAndPortList主要作用是Gnb内部接收器的路由转发策略,而vlUeList可以实现基站的小区消息确认策略,通过在基站内部注册消息id来实现排除外部消息的干扰。
经步骤一到步骤四,构建得到基于5G通信的网关模块。在航电AFDX网络中运行基于5G通信的网关模块得到的仿真文件记为Result文件。在下一次运行基于5G通信的网关模块时通过打开Result文件夹下的“.sca文件”和“.vec文件”实现综合电子系统5G混合组网的性能仿真。
实施例1
AFDX网络拓扑结构
选用SAEAS6802协议手册(2016年,第32页公开的图),如图2所示,图2显示了一个时间触发的以太网网络的例子。它由六个终端系统(101~106)和三个交换机(201~203)组成,其中终端系统通过双向通信链路连接到交换机110。同样地,交换机通过双向通信链路相互连接110。所有双向通信链路110都是标准的以太网连接。所有终端系统都被配置为同步主站;只有交换机203被配置为压缩主站。因此,交换机201和202被配置为同步客户端。
端系统
其中端系统主要实现的功能为:AFDX消息的收发、冗余检测、缓冲队列、路由转发等几个功能。
其中AFDX消息收发主要包括消息产生以及配置、消息统计量的统计;冗余检测主要负责AFDX的双冗余架构,从而可以实现AFDX消息双冗余情况下的消息复制以及统计收发;缓冲队列的主要作用为消息缓冲队列,通过对不同优先级的消息的调用来实现优先级队列,除此之外还可以对消息冗余进行限制,通过限定最大队列时间来排除掉突发消息队列。
其中端系统内部架构如图3所示,其中flowApp作用为收发AFDX帧消息,发送模块需要按照消息的BAG间隔产生数据包,帧长度为输入的数据。
交换机
交换机的主要组成(如图4所示)实现主要通过端口与内部交换路由模块组成的,为了方便后续研究分析,端口又分为与交换机之间的路由端口以及与网关之间的端口,而端口内部主要起到消息缓冲以及消息配发的作用。如图4A交换路由是消息转换路由核心模块,在该模块中通过注入网络配置,自动解析网络路由配置消息,从而将消息复制、转发到正确的端口,从而保证消息在核心网中正确的路由策略。而交换路由模块是消息转换路由核心模块,在该模块中通过注入网络配置,自动解析网络路由配置消息,从而将消息复制、转发到正确的端口,从而保证消息在核心网中正确的路由策略。
基于5G通信的网关
其中网关主要作用是为了两种网络消息之间的无损转换,即无线5G消息与AFDX消息之间的无缝转换,在转换过程中不丢失统计量、消息信息等,从而实现无损转换以及传输。其中核心内容如图5所示。
5G通信
其中5G组网主要分为接入网、承载网以及核心网,在此次框架中主要涉及到接入网和核心网的部分,主要模拟了5G的NR(New Radio,新无线电)特性以及接入网和核心网的数据平面的内容。其中主要元素包括NrUe,即具有NR特性的UE(User Equipment,用户设备)以及gNodeB(NR Base Station,具有NR特性的基站),后续通过这两个核心设备作为切入点表明如何实现5G模块的仿真。
用户设备UE
其中用户设备UE部分按照TCP/IP网络架构,实现了从物理层到应用层全部协议层,包括TCP/UDP、IP等一系列协议以及其上层应用。其实现架构图如图6所示。
在图6中从上往下依次为应用层收发消息模块,应用层主要是实现不同类型的消息收发,在该模块为了实现消息的可复用性,在设计之初通过接口的形式来实现模块间复用,通过接口抽象出不同应用模块的核心功能,在接口之上实现不同模块的开发,通过这样的开发方式增加了代码的复用,减少冗余代码,提高代码可读性。
运输层主要是实现了udp/tcp模块,其主要实现了两个应用之间的字节流传输协议。其中tcp可以实现可靠、有序传输;而udp虽不可靠,但是传输速率更快,可以避免传输建立和中断时的复杂协议,并且更加轻量级,在如今网络基本能力冗余情况下,基本可以保证可靠传输。
网络层中IPv4模块主要实现了IPv4协议族,其中所有上层传输层,如UDP、TCP、ICMP的分组数据都需要封装到IP数据头并由IP层进一步向下传输,通过在网络中封装唯一的IP地址,可以实现数据包在网络中的传输。
其中最底层的cellularNic模块为5G核心NR功能模块,其内部协议框架如图6A所示。从上到下依次为IP2NIC->PDCP->RIC->MAC->PHY,并且由于需要保留5G两种部署模式,即SA(standalone,独立部署)和ENDC(E-UTRA/NR Dual Connectivity,双链接)所以分为了带有nr的一路以及原始LTE的链路。
其中IP2NIC的主要功能为上层的IP协议转换到下层的nic模块消息格式,PDCP层主要作用是在传输路径上执行报头压缩并为数据包分配/创建连接标识符(CID)。其中创建的其中CID和UEID的键值对是全网唯一的,从而可以实现消息的标识。除此之外会对消息的LCID(Logical Connection Identifier逻辑链接标识符)进行解析或封装,即对上层IP数据封装LCID字段,并将封装好的消息下发;对下层数据解压缩PDCP字段,将解析后的数据发送到上层。
RLC层主要作用实现传输缓冲区,主要可以设置为透明传输、确认与未确认传输模式三种模式。主要实现不管传输的是什么样数据组合,都应当在链路上正确传输,保证数据链路层的透明传输。
MAC层主要是实现时隙分配的作用。通过参数的设置来实现时隙持续时间、子真的时隙数量等。其中参数设置表如下表所示:
时隙 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
TTI持续时间 | 1 | 0.5 | 0.25 | 0.125 | 0.0625 |
子帧TTI个数 | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 |
除此之外,通过MAC层的设计可以实现频分复用(FDD)、时分复用(TDD),从而实现多路复用。只需要通过设置不同的时隙配置以及时隙配置来实现该效果。
最下层的PHY层为物理链路层,在该层主要实现信道功能,主要实现信噪比的计算no为干扰源功率,ng为高斯噪声功率,P为信号功率。
除此之外在该层通过误包率(BLER)曲线,可以通过标准3GPP文档中的获得到的误码率曲线来实现转换为正确接受RB(Resource Block,资源包)的概率,也就是说可以模拟真实5G协议中的已经测量好的误码率来进行仿真。
GnodeB
GnodeB是从LTE的基站EnodeB演进而来,加入了NR以支持5G新功能,其核心实现方案与UE模块相近,其中核心5G模块主要在celularNic模块中实现,其celularNic模块的整体架构如图7所示。
与UE相比,在该模块中pppMEHostlf与ppplf主要实现了基站之间的通信,而appRece与后续网关相接通过应用层协议实现两个网络的兼容与接入。其他模块实现机理与UE相近。
通过UE和GnodeB模块就实现了整体的5G核心架构。
经上述构建得到的综合电子系统5G混合组网的性能仿真平台,通过基于5G通信的网关模块实现的主要功能为5G消息与AFDX消息的转换;其中涉及到帧格式转换、优先级转换以及地址转换。
对于到达的消息需要实现消息类型的判断;
(一)如果是5G消息,执行以下步骤:
将5G消息解析,解析出5G消息中的核心帧长度、帧发送时刻、数据类型、以及必要AFDX消息。按照5G通信协议实现帧格式转换。
针对5G消息对应vlid消息设置不同的消息对应的优先级类型。
针对5G通信协议中vlid以及目的地将对应ip转换为端系统。
(二)如果是AFDX消息,执行以下步骤:
将AFDX消息解析,解析AFDX消息中核心帧长度、帧发送时刻、数据类型、以及必要5G消息。按照对应规则实现帧格式转换,触发5G消息的发送。
针对AFDX消息对应vlid消息设置不同的消息对应的优先级类型。
针对AFDX通信协议中vlid以及目的地将对应端系统转换为ip地址。
Claims (2)
1.一种综合电子系统5G混合组网的性能仿真平台,包括有5G通信网络模块与航电AFDX网络模块;其特征在于:还设置了基于5G通信的网关模块;
所述基于5G通信的网关模块由帧格式转换单元(10)、优先级类型设置单元(20)、地址转换单元(30)和AFDX网络消息分析模块(40)构成;
所述基于5G通信的网关模块用于实现5G通信网络模块与航电AFDX网络模块之间的网络转换协议;
将5G网络的消息在所述基于5G通信的网关模块中进行协议转换,完成将5G信息无损的在航电AFDX网络中传输;对于到达的消息需要实现消息类型的判断:
(一)如果是5G消息,执行以下步骤:
将5G消息解析,解析出5G消息中的核心帧长度、帧发送时刻、数据类型、以及必要AFDX消息;按照5G通信协议对应规则实现帧格式转换;
针对5G消息对应vlid消息设置不同的消息对应的优先级类型;
针对5G通信协议中vlid以及目的地将对应ip转换为端系统;
(二)如果是AFDX消息,执行以下步骤:
将AFDX消息解析,解析AFDX消息中核心帧长度、帧发送时刻、数据类型、以及必要5G消息;按照对应规则实现帧格式转换,触发5G消息的发送;
针对AFDX消息对应vlid消息设置不同的消息对应的优先级类型;
针对AFDX通信协议中vlid以及目的地将对应端系统转换为ip地址;
所述基于5G通信的网关模块用于模拟了5G的NR特性中的用户设备UE以及基站gNodeB;
其中UE部分按照TCP/IP网络架构,实现了从物理层到应用层全部协议层;从上往下依次为:
应用层实现不同类型的消息收发;
运输层实现了两个应用之间的字节流传输协议;
网络层实现了IPv4协议族,用于完成数据包在网络中的传输;
最底层实现了带有nr的一路以及原始LTE的链路部署。
2.依据权利要求1的基于5G通信的网关模块,构建综合电子系统5G混合组网的性能仿真平台的具体配置包括以下步骤:
步骤一:设计需要实现的网络拓扑架构;
步骤二:对网络进行子网划分;
步骤三:消息路由配置;
步骤四:网络路由配置;
其特征在于:
在步骤一的步骤11中,依据航电AFDX网络拓扑架构中交换机个数、以及每个交换机上连接的端系统个数建立网络;并对端系统之间的消息配置,消息的导入通过xml配置导入或跟直接在ini文件中配置;
步骤12,设计协议地址;
在完成步骤11之后需要考虑真实的物理位置,以便不同交换机和端系统之间进行放置,通过修改网络文件AFDX5GNR.ned,其中主要修改内容为以下5个模块:gNodeB、NRUe、exchangeModule、SimpleNode、Switch,分别对应为5G基站、无线连接端系统、网关、有线连接端系统、核心路由交换机;
在步骤二的步骤21中,配置通过ue的masterId、nrMasterId、macNodeId和macCellId来生效;通过配置与基站相同的id号匹配到同一子网;
步骤22,通过配置子网,将航电AFDX网络模块中不同区域进行划分,从而符合航电AFDX网络环境下金属隔舱的隔离作用,由于封闭金属隔舱的存在,无线路由消息无法进行跨域通信;因此在一个金属隔舱内便是一个封闭子网;子网之间通过路由交换进行通信;
在步骤三中,消息路由的配置包括有无线连接端系统和有线连接端系统;
有线端系统消息配置包括有numRCSApps、rcSFlow[j].vlID、rcSFlow[j].packetLength、rcSFlow[j].priority、rcSFlow[j].rcBAG和rcSFlow[j].serviceRate;
无线端系统消息配置包括有numApps、app[k].PacketSize、app[k].destAddress、app[k].typename、app[k].localPort和app[k].destPort;
在配置完消息之后仍需要对核心路由器配置路由信息,从而保证消息在路由器之间正确的路由:其中:
路由消息通过修改rcVLList来实现;
基于5G通信的网关模块的消息路由配置通过esVLList实现;
VoipIDAndPortList用于Gnb内部接收器的路由转发策略;
在航电AFDX网络中运行基于5G通信的网关模块得到的仿真文件记为Result文件;在下一次运行基于5G通信的网关模块时通过打开Result文件夹下的“.sca文件”和“.vec文件”实现综合电子系统5G混合组网的性能仿真。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210522782X | 2022-05-13 | ||
CN202210522782 | 2022-05-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116567685A true CN116567685A (zh) | 2023-08-08 |
Family
ID=87499701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310538122.5A Pending CN116567685A (zh) | 2022-05-13 | 2023-05-12 | 综合电子系统5g混合组网的性能仿真平台 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116567685A (zh) |
-
2023
- 2023-05-12 CN CN202310538122.5A patent/CN116567685A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105814941B (zh) | 用于多连接通信的一体化子层 | |
US8160106B2 (en) | Method, device and system for transmitting Ethernet packets | |
CN107517488A (zh) | 报文处理的方法及设备 | |
CN106063366A (zh) | 用于便于6lowpan数据访问的有源天线元件(aae)实现 | |
US9219537B2 (en) | Method and system for transmitting information in relay communication network | |
CN105981417A (zh) | 用于便于6lowpan数据访问的基于微微-rru的网络实现 | |
CN104735001A (zh) | 软件定义网络中的链路发现方法、装置及系统 | |
US20050083833A1 (en) | System and method for providing communications in a network using a redundant switching architecture | |
US20220337367A1 (en) | System and method for multicast /broadcast service data | |
CN109428949A (zh) | 一种基于sdn实现arp代理的方法和装置 | |
JP2022531749A (ja) | 移動無線通信システム及び移動無線通信システム構成によって提供される時間依存ネットワーキングイーサネットブリッジによってイーサネットフレームを転送するための方法 | |
US11165893B2 (en) | Techniques for packet data conversion | |
CN105993159A (zh) | 用于便于6lowpan数据访问的基带单元(bbu)实现 | |
US11234163B1 (en) | Dynamic eCPRI header compression | |
US20230379081A1 (en) | Frer support of wireless communication system operable as tsn bridge | |
CN105451272A (zh) | 数据交互方法、基带处理单元、射频拉远单元及中继单元 | |
CN105284184B (zh) | 一种数据传输方法、装置及网络系统 | |
CN109951458B (zh) | 一种应用于模拟ICP环境的RapidIO/FC协议转换系统及方法 | |
CN116567685A (zh) | 综合电子系统5g混合组网的性能仿真平台 | |
Herrmann et al. | A gigabit udp/ip network stack in fpga | |
US20020174203A1 (en) | Method of forwarding data packets in communications-network routers | |
WO2014167294A1 (en) | System and method for data transmission | |
CN105981349A (zh) | 用于提供6lowpan数据访问的系统、方法、设备、装置以及关联的计算机可读介质 | |
CN102308666B (zh) | 针对本地疏导的链路层交换 | |
CA2427924C (en) | Method for transmitting packets over circuit-switched network |
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 |