CN116709357A - 一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统，包括场景生成单元、空间仿真单元、网络模拟单元和空间网络分析单元。本发明能够通过场景构建单元，以简短的配置文件，自动生成空间网络复杂场景；同时通过网络模拟单元模拟出数以千计、资源隔离的虚拟容器作为网络节点，高保真的还原出一个真实节点组成的网络环境；最后，还能以自定义的高通量数据交互协议实现两个单元同步交互与异步交互过程，对网络架构中的具体指标进行可视化演示与过程验证。

Description

一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统

技术领域

本发明涉及通信网络仿真模拟技术领域，具体涉及一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统。

背景技术

随着全球通信产业蓬勃发展，人类对下一代通信系统提出了三个愿景：更高的带宽来支撑多媒体网络应用；更大的范围来实现全球任意地点互通；更快的时延来实现端到端的即时互动。而作为世界上两个最成功的通信系统，移动蜂窝网络和因特网为新一代通信系统做出了一系列部署：在5G网络已经逐渐扩大范围的同时，3GPP为主的6G网络研究提出将基站部署在近地轨道实现全球宽带高速互联；于此同时，IETF组织也对下一代Internet进行了设计，其中就包括以近地轨道卫星部署为转发节点，实现新一代分组转发网络。可见，空间部署通信节点的空间网络系统已经成为未来通信系统演化的主要趋势，基于此通信系统之上，不仅能为现有通信系统互补，对远海舰船、高速铁路列车、高空民航客机提供宽带服务，还能为世界接近37％偏远地区人口提供通信接入。另外，对一些现有通信系统难以支持的特殊终端，例如卫星、临近空间飞行器等，在空间网络支撑下，能够极大拓展业务水平，实现包括实时星对地综合观测、高超声速飞行器超长距实时遥控等现阶段难以完成的任务。

巨星座下的空间网络的部署是一个长期的过程，从轨位频率申请到正式为用户提供接入服务可能要持续数年之久，且成本巨大，因此在部署甚至研制之前就能准确模拟仿真网络设施，准确描述网络过程的模拟仿真系统对实际系统的部署具有巨大意义。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统，在可控环境内高保真的运行一个网络系统，从而使得在系统部署前能进行详细的设计、评估，提供详细的网络过程，以此降低空间网络部署过程中的试错成本。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统，包括：

场景生成单元，用于根据配置文件产生空间网络的网络节点和网络结构，生成空间网络场景；并根据空间网络的实体ID和显示时刻生成摘要数据；

空间仿真单元，用于获取场景生成单元生成空间网络场景的生成数据，根据生成数据对空间网络的网络实体和网络过程进行可视化显示，叠加到场景生成单元生成的空间网络场景中；

网络模拟单元，用于根据场景生成单元生成的空间网络场景中实体的摘要数据，构建并绑定与空间网络对应的计算机网络，对空间网络的节点进行虚拟化，将每个节点运行宿主机内核，并根据与空间仿真单元进行交互获取的空间网络内各个节点的运动数据调整空间链路模型参数；

空间网络分析单元，用于对根据场景生成单元生成的空间网络场景进行场景数据结构化和实例数据结构层次化表示，并根据空间网络的传输数据进行时延分析、吞吐量分析和网络协议分析。

可选地，所述场景生成单元生成的空间网络场景中组成实体包括转发卫星、地面站、移动站、星间链路、星地链路、星空链路、层间链路和随遇星间链路；

所述转发卫星根据配置文件中T/P/F/i参数生成所有卫星TLE数据，并根据TLE数据解算得到卫星时刻-位置序列；

所述地面站绑定对应的3D模型并输入经纬度地址信息；

所述移动站绑定对应的3D模型并输入起点和终点的位置、时刻信息，以赫米特插值得到完整曲线；

所述星间链路建立在卫星之间，包括同轨星间链路和邻轨星间链路；所述同轨星间链路读取所有卫星的摘要信息，将轨道号一致且相位差1的卫星之间连接，并保存邻接数据；所述邻轨星间链路输入相位因子和构建数量，构建时将轨号差1，相位差F的N颗卫星连接，并保存邻接数据；根据卫星的邻接信息构建运动实体ISL，且两端的运动模式绑定在连接的两个卫星上，实现卫星运动过程中链路同步运动；

所述星地链路建立在卫星与地面站之间，通过设定卫星和地面站ID，根据卫星轨迹数据得到天线辐射面运动方程，并联立地面站位置方程解算地面站弧线穿过卫星天线辐射方向图的两个点时刻，得到地面站进、出卫星照射的时刻；

所述星空链路建立在卫星与移动站之间，通过设定卫星和移动站ID，根据卫星轨迹数据得到天线辐射面运动方程，并联立移动站位置方程解算移动站弧线穿过卫星天线辐射方向图的两个点时刻，得到移动站进、出卫星照射的时刻；

所述层间链路建立在不同壳层的卫星之间，通过设定不同层的两个卫星，根据高层卫星轨迹数据得到天线辐射面运动方程，并联立下层卫星位置方程解算低层卫星穿过高层卫星天线辐射方向图的两个点时刻，得到低层卫星进、出高层卫星照射的时刻；

所述随遇星间链路建立在随遇卫星之间，通过获取同层卫星的信息，遍历所有卫星，任取两个的轨迹方程，根据卫星轨迹数据解算卫星之间进入和退出接入距离的时刻，得到卫星对等接入时刻。

可选地，所述空间仿真单元包括图形用户界面、空间网络仿真核心和单元交互模块；

所述图形用户界面用于显示场景生成单元生成的空间网络场景中的所有节点和链路，在载入过程中将同类节点构建实体树，调节根节点的可见性；并对每一帧图像按照仿真时刻、调度优先级表现在场景中，使得网络数据对网络过程实现全局过程和节点细粒度状态的可视化；

所述空间网络仿真核心用于对空间网络中实体节点进行运动学建模，仿真实体节点在不同时间的位姿、速度、坐标；同时提供实体第一人称当前视图、第三人称2D平面视图以及第三人称全局3D视图，显示场景内实体的具体状态；

所述单元交互模块用于基于SOCKET与网络模拟单元进行进程通信，并通过仿真单元交互协议与网络模拟单元进行仿真模拟数据传输。

可选地，所述单元交互模块通过仿真单元交互协议与网络模拟单元进行仿真模拟数据传输具体包括：

网络模拟单元请求空间仿真单元构建的场景实体的位姿、姿态、链路拓扑信息；以及网络模拟单元向空间仿真单元推送空间网络中路由路径、链路吞吐量、节点接入交互信息的过程信息。

可选地，所述网络模拟单元包括核心子系统模块、命令行模块、API模块、空间链路模拟模块和过程模块；

所述核心子系统模块用于根据场景实体的摘要数据，构建网络命名空间相互独立的虚拟实体，并将其与场景实体相互绑定；并根据所有实体之间的拓扑关系，构建虚拟链路；

所述命令行模块用于通过拓展mininet命令集实现用户与网络模拟单元的交互，并对空间仿真单元进行间接操作的拓展；

所述API模块通过开启一个独立线程承载Websocket服务器，并通过自定义仿真单元数据交互协议实现网络模拟单元与外部程序和空间仿真单元的高通量数据交互；

所述空间链路模拟模块用于抽象出虚拟网卡安装在链路两端节点上，对所有动态链路的长度以多维数组存储，通过并行方式计算对应的传播时延和天线指向物理层参数，以线程为单位对场景内每一个链路进行实例化，并时刻更新链路参数；

所述过程模块用于根据预设的过程脚本实现端到端过程、实例演示过程、连通性测试过程以及记录过程。

可选地，所述空间网络分析单元对根据场景生成单元生成的空间网络场景进行场景数据结构化和实例数据结构层次化表示具体为：

将场景数据和网络过程数据按照时间-连接数-链路或节点数量的三维度结构进行层次化。

可选地，所述空间网络分析单元根据空间网络的传输数据进行时延分析具体为：

首先载入过程实例，获取其中的路由信息，得到每一跳经过的卫星编号；然后根据卫星编号查询所在时刻的位置，得到路径长度，计算传播时延。

可选地，所述空间网络分析单元根据空间网络的传输数据进行吞吐量分析具体为：

根据CON_TEST过程得到的多个端到端点对及其路由，计算路由之间的点到点链路容量瓶颈；然后将所有瓶颈链路容量求和，得到系统吞吐量的一次统计结果。

本发明具有以下有益效果：

本发明能够通过场景构建单元，以简短的配置文件，自动生成空间网络复杂场景(包括空间网络节点\链路以及配置的流量模型)。同时，支持包含可视化用户交互界面和后台数据下载、调用的空间仿真单元，以及支持高动态、大尺度空间通信仿真的网络模拟单元。另外，依托于操作系统中的虚拟化技术，可以通过Linux下的网络命名系统，以宿主机的内核为准，模拟出数以千计、资源隔离的虚拟容器作为网络节点，高保真的还原出一个真实节点组成的网络环境。最后，还能以自定义的高通量数据交互协议实现两个单元同步交互与异步交互过程，支持在空间网络中开发新的网络设施架构、网络协议架构和网络管理架构，提供空间网络协议高保真实验平台，并对网络架构中的具体指标进行可视化演示与过程验证。

附图说明

图1为本发明的一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统的结构示意图；

图2为本发明的一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统的模拟示意图；

图3为本发明的网络过程模块和空间网络分析单元交互示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统，包括：

场景生成单元，用于根据配置文件产生空间网络的网络节点和网络结构，生成空间网络场景；并根据空间网络的实体ID和显示时刻生成摘要数据；

空间仿真单元，用于获取场景生成单元生成空间网络场景的生成数据，根据生成数据对空间网络的网络实体和网络过程进行可视化显示，叠加到场景生成单元生成的空间网络场景中；

网络模拟单元，用于根据场景生成单元生成的空间网络场景中实体的摘要数据，构建并绑定与空间网络对应的计算机网络，对空间网络的节点进行虚拟化，将每个节点运行宿主机内核，并根据与空间仿真单元进行交互获取的空间网络内各个节点的运动数据调整空间链路模型参数；

空间网络分析单元，用于对根据场景生成单元生成的空间网络场景进行场景数据结构化和实例数据结构层次化表示，并根据空间网络的传输数据进行时延分析、吞吐量分析和网络协议分析。

在本发明的一个可选实施例中，场景生成单元主要根据配置文件，产生具体的空间网络场景，包含其主要产生空间网络所涉及的网络节点与网络结构，并以czml格式保存为字符数据，其生成的空间网络场景的组成实体包括：转发节点\卫星(SATs)，地面站(GSes)，移动站(MSes)，链路的场景。其中链路又包括星间链路(ISLs)，星地链路(GSLs)，星空链路(MSLs)，随遇星间链路(eISLs)，层间链路(lISLs)。

转发节点\卫星根据配置文件中T/P/F/i参数生成所有卫星TLE数据，并根据TLE数据解算得到卫星时刻-位置序列，保存为CZML格式数据。其ID以三个字段，即星座球层号-轨道号-相位号，来唯一标识，在默认全局视角中以球形质点表示，并默认配备雷达张角指向地球球心，角度自定义的收发器。

地面站绑定对应的3D模型并输入经纬度地址信息，并以文本输入名称以及经纬度地址，保存为CZML格式数据，通过仿真单元核心根据czml文件构建实体以锥形体表现在场景中。

移动站绑定对应的3D模型，并以文本输入起点终点位置、时刻，以赫米特插值得到完整曲线后保存为CZML格式数据，通过仿真单元核心根据czml文件构建实体表现在场景中；

星间链路建立在卫星之间，包括同轨星间链路和邻轨星间链路；其中同轨星间链路读取所有卫星的摘要信息，将轨道号一致且相位差1的卫星之间连接，并保存邻接数据；邻轨星间链路根据输入的相位因子和构建数量，构建时将轨号差1，相位差F的N颗卫星连接，并保存邻接数据；根据卫星的邻接信息构建运动实体ISL，且两端的运动模式绑定在连接的两个卫星上，实现卫星运动过程中链路同步运动；

星地链路建立在卫星与地面站之间，通过设定卫星和地面站ID，根据卫星安装的天线性质计算天线辐射曲面方程S(x,y,z)＝0，然后通过卫星位置曲线参数方程x₁(t),y₁(t),z₁(t)(已知，为卫星轨迹)，联立地面站位置曲线参数方程x₂(t),y₂(t),z₂(t)，求解地面站相对卫星位置x'(t),y'(t),z'(t)，并将其带入天线辐射曲面方程，求解S[x'(t),y'(t),z'(t)]＝0，得到地面站弧线穿过卫星天线辐射方向图的两个位置以及相应的点时刻，即为地面站进、出卫星照射的时刻，将其保存为CZML格式数据。

星空链路建立在卫星与移动站之间，通过设定卫星和移动站ID，根据卫星轨迹数据得到天线辐射面运动方程S(t)，并联立移动站位置方程M(t)，解算方程S(t)–M(t)＝0得到移动站弧线穿过卫星天线辐射方向图的两个点时刻，进而求解得到移动站进、出卫星照射的时刻，将其保存为CZML格式数据。

层间链路建立在不同壳层的卫星之间，通过设定不同层的两个卫星，根据高层卫星轨迹数据得到天线辐射面运动方程S1(t)，并联立下层卫星位置方程S2(t)＝0，解算方程S1(t)–S2(t)＝0得到低层卫星穿过高层卫星天线辐射方向图的两个点时刻，得到低层卫星进、出高层卫星照射的时刻，将其保存为CZML格式数据。

随遇星间链路建立在随遇卫星之间，通过获取同层卫星的信息，遍历所有卫星，任取两个的轨迹方程S1(t)＝0,S2(t)＝0，根据卫星轨迹数据解算方程S1(t)–S2(t)<D得到卫星之间进入和退出接入距离的时刻，得到卫星对等接入时刻。

上述实体构建会将实体ID，显示时刻等小规模的数据生成摘要文件，用以给空间网络分析单元提供摘要信息。

在本发明的一个可选实施例中，空间仿真单元主要对场景构建单元的生成数据进行可视化，以及与网络模拟单元交互相关数据，展示网络过程，包括图形用户界面、空间网络仿真核心和单元交互模块。

图形用户界面用于显示场景生成单元生成的空间网络场景中的所有节点和链路，在载入过程中将同类节点构建实体树，调节根节点的可见性，从而实现对轨道、轨迹、标签、实体选择性高亮；并对每一帧图像，调用onTick()方法中对事件队列中的新增事件，按照仿真时刻、调度优先级表现在场景中，使得网络数据能对网络过程实现可视化，包括链路吞吐量、路由转发显示等全局过程以及节点细粒度状态例如包括开始发送数据、结束发送数据包等。

空间网络仿真核心用于对空间网络中实体节点进行运动学建模，仿真实体节点在不同时间的位姿、速度、坐标；同时提供实体第一人称当前视图、第三人称2D平面视图以及第三人称全局3D视图，显示场景内实体的具体状态；

单元交互模块用于基于SOCKET与网络模拟单元进行进程通信，并通过仿真单元交互协议与网络模拟单元进行仿真模拟数据传输。在仿真模拟过程中，网络模拟单元请求空间仿真单元构建的场景实体的位姿、姿态、链路拓扑信息；以及网络模拟单元向空间仿真单元推送空间网络中路由路径、链路吞吐量、节点接入交互信息的过程信息。

在本发明的一个可选实施例中，网络模拟单元主要根据构建的空间网络场景，对空间网络中的节点进行虚拟化，包括核心子系统模块、命令行模块、API模块、空间链路模拟模块和过程模块。

核心子系统模块用于采用操作系统虚拟化技术，根据场景实体的摘要数据，构建网络命名空间相互独立的虚拟实体，并将其与场景实体相互绑定；并根据所有实体之间的拓扑关系，构建虚拟链路；

命令行模块为用户和网络模拟单元的交互接口，用于通过拓展mininet命令集实现用户与网络模拟单元的交互，并对空间仿真单元进行间接操作的拓展，例如空间部分的开始和停止，图层的显示、隐藏等。

API模块通过开启一个独立线程承载Websocket服务器，并通过自定义仿真单元数据交互协议实现网络模拟单元与外部程序和空间仿真单元的高通量数据交互。协议包含SET,GET,POST,PIP共计四种命令，其中SET命令是从API模块向空间仿真单元传输，包含仿真时间设置、跟踪实体设置、相机位姿设置等功能；GET命令从API模块向空间仿真单元传输，包含请求实体(卫星、地面站移动站、链路等)的位姿、速度等信息；POST命令从空间仿真单元向API模块传输，一般用来相应GET命令，可以传输实体的ID、位姿和速度等信息；PIP命令从空间仿真单元向API模块传输，一般传输场景初始信息。

空间链路模拟仿真中，基于linux中的netem模块，开发ISLem，实现对ISL星间链路的模拟(包含随遇链路)；基于wmediumd，mac80211_hwsim等无线测试模块，开发wmediumd2，mac_space_edge_hwsim模块实现边缘链路包括GSL，MSL等链路的仿真；在ISLem中，其用于抽象出虚拟网卡安装在链路两端节点上，对所有星间链路的参数按照固定时间间隔，以线程为单位对场景内每一个链路进行实例化，读取共享文件(来自API模块)中对应链路及其参数，例如传播时延或链路容量，实现链路动态更新，从而提高仿真模拟保真度；在边缘链路中，传播时延变化不大，wmediumd2模块根据节点位姿计算相对信号强度，并根据提前读入的边缘链路摘要文件来实现节点关联，将链路底层属性传递到网络上层协议从而实现影响整体性能。

过程模块用于根据预设的过程脚本实现端到端过程(E2E)、实例演示过程(REPLAY)、连通性测试(CON_TEST)过程以及记录过程(RECORD)。端到端过程输入两个节点ID，得到仿真时长内节点情况，并保存为路由路径文件；演示过程根据输入的事件列表，按照事件的仿真时刻异步的演示网络过程；连通性测试对多个端到端点对进行路由，收集节点位置信息和路由路径信息，保存为序列文件，记录过程主要将不包含网络过程的空间内实体需要状态按给定时刻保存为实例，用以提供给网络分析单元进行特定指标的统计以及分析，例如随遇链路的数量、带宽分布等。

在本发明的一个可选实施例中，空间网络分析单元主要对空间网络的场景、网络过程产生的相关数据进行可视化以及比较。包括场景数据结构、实例数据结构层次化表示，时延分析，吞吐量分析，网络协议分析等，从而满足对不同网络栈协议，例如切换策略、路由策略的分析验证以及比较。

空间网络分析单元对根据场景生成单元生成的空间网络场景进行场景数据结构化和实例数据结构层次化表示具体为：

将场景数据和网络过程数据按照时间-连接数-链路或节点数量的三维度结构进行层次化。具体而言，将所有数据都可以按照TxCxM的结构进行组织，其中T为时间维度，C为连接数维度，M为链路数量维度或者节点数量维度，如果维度不齐通过无效值补全。

空间网络分析单元根据空间网络的传输数据进行时延分析具体为：

首先载入过程实例，获取其中的路由信息，得到每一跳经过的卫星编号；然后根据卫星编号查询所在时刻的位置，得到路径长度，计算传播时延。

空间网络分析单元根据空间网络的传输数据进行吞吐量分析具体为：

根据CON_TEST过程得到的多个端到端点对及其路由，计算路由之间的点到点链路容量瓶颈；然后将所有瓶颈链路容量求和，得到系统吞吐量的一次统计结果。

空间网络分析单元根据空间网络的传输数据进行协议分析具体为：对特定节点运行modprobe程序加载编辑好的协议模块，并在端点通过iperf制造流量，期间通过探针收集场景内链路的吞吐情况，并记录在LOG文件中。在流量场景模拟后分析得到的LOG文件即为分析单元的输入，可以得到具体指标的图表。在协议代码中调整不同协议参数，并比较性能，实现协议分析。

本发明能够通过场景构建单元，以简短的配置文件，自动生成空间网络复杂场景(包括空间网络节点\链路以及配置的流量模型)。同时，支持包含可视化用户交互界面和后台数据下载、调用的空间仿真单元，以及支持高动态、大尺度空间通信仿真的网络模拟单元。另外，依托于操作系统中的虚拟化技术，可以通过Linux下的网络命名系统，以宿主机的内核为准，模拟出数以千计、资源隔离的虚拟容器作为网络节点，高保真的还原出一个真实节点组成的网络环境。最后，还能以自定义的高通量数据交互协议实现两个单元同步交互与异步交互过程，支持在空间网络中开发新的网络设施架构、网络协议架构和网络管理架构，提供空间网络协议高保真实验平台，并对网络架构中的具体指标进行可视化演示与过程验证。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统，其特征在于，包括：

场景生成单元，用于根据配置文件产生空间网络的网络节点和网络结构，生成空间网络场景；并根据空间网络的实体ID和显示时刻生成摘要数据；

空间仿真单元，用于获取场景生成单元生成空间网络场景的生成数据，根据生成数据对空间网络的网络实体和网络过程进行可视化显示，叠加到场景生成单元生成的空间网络场景中；

网络模拟单元，用于根据场景生成单元生成的空间网络场景中实体的摘要数据，构建并绑定与空间网络对应的计算机网络，对空间网络的节点进行虚拟化，将每个节点运行宿主机内核，并根据与空间仿真单元进行交互获取的空间网络内各个节点的运动数据调整空间链路模型参数；

空间网络分析单元，用于对根据场景生成单元生成的空间网络场景进行场景数据结构化和实例数据结构层次化表示，并根据空间网络的传输数据进行时延分析、吞吐量分析和网络协议分析。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统，其特征在于，所述场景生成单元生成的空间网络场景中组成实体包括转发卫星、地面站、移动站、星间链路、星地链路、星空链路、层间链路和随遇星间链路；

所述转发卫星根据配置文件中T/P/F/i参数生成所有卫星TLE数据，并根据TLE数据解算得到卫星时刻-位置序列；

所述地面站绑定对应的3D模型并输入经纬度地址信息；

所述移动站绑定对应的3D模型并输入起点和终点的位置、时刻信息，以赫米特插值得到完整曲线；

所述星间链路建立在卫星之间，包括同轨星间链路和邻轨星间链路；所述同轨星间链路读取所有卫星的摘要信息，将轨道号一致且相位差1的卫星之间连接，并保存邻接数据；所述邻轨星间链路输入相位因子和构建数量，构建时将轨号差1，相位差F的N颗卫星连接，并保存邻接数据；根据卫星的邻接信息构建运动实体ISL，且两端的运动模式绑定在连接的两个卫星上，实现卫星运动过程中链路同步运动；

所述星地链路建立在卫星与地面站之间，通过设定卫星和地面站ID，根据卫星轨迹数据得到天线辐射面运动方程，并联立地面站位置方程解算地面站弧线穿过卫星天线辐射方向图的两个点时刻，得到地面站进、出卫星照射的时刻；

所述星空链路建立在卫星与移动站之间，通过设定卫星和移动站ID，根据卫星轨迹数据得到天线辐射面运动方程，并联立移动站位置方程解算移动站弧线穿过卫星天线辐射方向图的两个点时刻，得到移动站进、出卫星照射的时刻；

所述层间链路建立在不同壳层的卫星之间，通过设定不同层的两个卫星，根据高层卫星轨迹数据得到天线辐射面运动方程，并联立下层卫星位置方程解算低层卫星穿过高层卫星天线辐射方向图的两个点时刻，得到低层卫星进、出高层卫星照射的时刻；

所述随遇星间链路建立在随遇卫星之间，通过获取同层卫星的信息，遍历所有卫星，任取两个的轨迹方程，根据卫星轨迹数据解算卫星之间进入和退出接入距离的时刻，得到卫星对等接入时刻。

3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统，其特征在于，所述空间仿真单元包括图形用户界面、空间网络仿真核心和单元交互模块；

所述图形用户界面用于显示场景生成单元生成的空间网络场景中的所有节点和链路，在载入过程中将同类节点构建实体树，调节根节点的可见性；并对每一帧图像按照仿真时刻、调度优先级表现在场景中，使得网络数据对网络过程实现全局过程和节点细粒度状态的可视化；

所述空间网络仿真核心用于对空间网络中实体节点进行运动学建模，仿真实体节点在不同时间的位姿、速度、坐标；同时提供实体第一人称当前视图、第三人称2D平面视图以及第三人称全局3D视图，显示场景内实体的具体状态；

所述单元交互模块用于基于SOCKET与网络模拟单元进行进程通信，并通过仿真单元交互协议与网络模拟单元进行仿真模拟数据传输。

4.根据权利要求3所述的一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统，其特征在于，所述单元交互模块通过仿真单元交互协议与网络模拟单元进行仿真模拟数据传输具体包括：

网络模拟单元请求空间仿真单元构建的场景实体的位姿、姿态、链路拓扑信息；以及网络模拟单元向空间仿真单元推送空间网络中路由路径、链路吞吐量、节点接入交互信息的过程信息。

5.根据权利要求4所述的一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统，其特征在于，所述网络模拟单元包括核心子系统模块、命令行模块、API模块、空间链路模拟模块和过程模块；

所述核心子系统模块用于根据场景实体的摘要数据，构建网络命名空间相互独立的虚拟实体，并将其与场景实体相互绑定；并根据所有实体之间的拓扑关系，构建虚拟链路；

所述命令行模块用于通过拓展mininet命令集实现用户与网络模拟单元的交互，并对空间仿真单元进行间接操作的拓展；

所述API模块通过开启一个独立线程承载Websocket服务器，并通过自定义仿真单元数据交互协议实现网络模拟单元与外部程序和空间仿真单元的高通量数据交互；

所述空间链路模拟模块用于抽象出虚拟网卡安装在链路两端节点上，对所有动态链路的长度以多维数组存储，通过并行方式计算对应的传播时延和天线指向物理层参数，以线程为单位对场景内每一个链路进行实例化，并时刻更新链路参数；

所述过程模块用于根据预设的过程脚本实现端到端过程、实例演示过程、连通性测试过程以及记录过程。

6.根据权利要求5所述的一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统，其特征在于，所述空间网络分析单元对根据场景生成单元生成的空间网络场景进行场景数据结构化和实例数据结构层次化表示具体为：

将场景数据和网络过程数据按照时间-连接数-链路或节点数量的三维度结构进行层次化。

7.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统，其特征在于，所述空间网络分析单元根据空间网络的传输数据进行时延分析具体为：

首先载入过程实例，获取其中的路由信息，得到每一跳经过的卫星编号；然后根据卫星编号查询所在时刻的位置，得到路径长度，计算传播时延。

8.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化技术的空间网络仿真模拟系统，其特征在于，所述空间网络分析单元根据空间网络的传输数据进行吞吐量分析具体为：

根据CON_TEST过程得到的多个端到端点对及其路由，计算路由之间的点到点链路容量瓶颈；然后将所有瓶颈链路容量求和，得到系统吞吐量的一次统计结果。