[发明专利]基于开源防火墙和移动代理技术的卫星网模拟平台构建方法

说明书

技术领域

本发明是一种用于构建卫星网模拟平台的方法。主要用于解决模拟卫星网的运行情况和测试 相关加载的仿真(如测试卫星网路由算法的仿真)的问题，属于模拟平台构建技术领域。

背景技术

卫星网是将不同轨道上不同种类的卫星，按照空间信息资源的最大有效综合利用的原则，通 过星间无线通信链路互联互通，有机构成的太空无线通信体系。卫星网可以综合多种航天系统， 包括资源探测、预警、导航定位、通信广播、空间防御与对抗、侦查系统、环境与灾害监测等， 具有自主运行和管理能力以及智能化的信息获取、储存、处理和分发能力。卫星网的明显标志是： 实现了不同航天系统间的信息融合和不同用户间的信息共享，实现了星上信息处理，建立了星间 信息交换链路，可以在一段时间内自主运行和管理。

与地面通信设施相比，卫星网络通信具有覆盖范围广，尤其是可以覆盖地面网络难以铺设的广 大地区(如海洋、沙漠、极地等)，不受地面自然灾害影响，通信费用与距离无关，以及卫星地面 站安装简单、快捷等特点，可以满足用户对高清晰电视、会议电视、高数据传输、可视电话、图 像点播和远程教育等业务不断增加的需求。因此它在长途通信系统中起着重要作用，越来越受到 人们的重视，并将会成为下一代因特网(NGI，Next Generation Internet)的基本组成部分.因此对 卫星网络技术的研究，已经逐渐成为研究领域的一个热点。

对卫星网技术的深入研究，以及对卫星网新技术的开发，都亟待需要试验环境来验证、分析 研究得到的新理论和新技术。若使用空间卫星网实物进行模拟，代价太大，而且由于卫星网所处 空间环境的特殊性，使得难以在地面对卫星网进行实物模拟，于是出现了卫星网模拟平台。

卫星网模拟平台是一个模拟卫星网运行情况的软硬件相结合的平台，它可以模拟卫星的属性 和行为、卫星网拓扑结构的变化、卫星之间通信链路的通断以及数据的传输延时。并且在这个平 台上，可以加载研究中得到的新技术(如卫星网路由算法)，分析与验证新技术的有效性与性能。 通过仿真试验得到的模拟数据，可以发现新技术存在的不足，不断对新技术进行改进和完善。因 此，卫星网模拟平台，可以提高对卫星网技术研究和开发的效率，缩短研究和开发周期，有效地 降低开发成本。

卫星网中的数据通信具有如下的特点：

■由于卫星在太空轨道的高速运行，卫星网络的拓扑结构周期性地高速动态变化

■卫星之间的距离较远，造成了卫星之间数据传输的高延时特性。

■卫星之间的开放无线通信链路，容易受到太空环境因素(如电离层闪烁、宇宙噪声、 太阳噪声)的影响，导致数据传输的通信链路的通断。

目前已经出现了几种卫星网仿真平台，如STK(Satellite Tool Kit，一种商用的航天、卫星 仿真工具)，NS(Network Simulator，一种开源的网络模拟器软件)，OPNET(一种商业网络仿 真软件)。它们侧重于对卫星网路由算法的模拟或对卫星星座、轨道的设计，都使用单机模式。 此外，它们都使用数学计算的方式来模拟卫星之间的通信，而不是使用实际信道来模拟。

STK：STK软件，仅仅提供了对卫星网星座和卫星运行轨道的设计，不能够模拟卫星网络的运 行变化情况，并且不能在该仿真平台上加载其他仿真，如对卫星网路由算法的模拟。

NS：NS是一种开源的网络路由算法模拟软件，目前支持极地轨道卫星星座(如铱星系统)路 由算法的模拟。用户可以根据自己的算法，对原有的代码进行修改，完成自己设计的算法的模拟。 NS采用的是分裂对象模型和离散事件驱动的仿真机制，周期性地更新网络拓扑结构。目前NS所进 行的网络模拟，都是在单机上进行。NS对卫星之间通信的模拟，采用数学计算的方式来进行，而 不是采用实际的通信信道来模拟卫星之间的通信。

OPNET：目前OPNET上所进行的针对卫星网的仿真，都是根据卫星网拓扑结构周期性的变化特 点，采用拓扑快照的方法，将卫星网的拓扑结构按照周期划分为相对小的多个时隙，每个时隙对 应一个网络拓扑结构。在这些时隙内，卫星网的拓扑结构没有变化。然后根据不同时隙内，卫星 网的拓扑结构，来搭建多个网络。在新的时隙到来时，通过切换拓扑结构，来实现对卫星网运行 情况的模拟。与NS一样，OPNET也是在单机上进行网络模拟，并采用数学计算的方式对卫星间通信 进行模拟。