[发明专利]一种天地一体化卫星通信网络仿真系统及方法

说明书

本发明实施例提供了一种天地一体化卫星通信网络仿真系统及方法，该方法应用于天地一体化卫星通信网络仿真系统中的拓扑管理模块，包括：初始化LEO卫星通信网络的拓扑结构；根据预先设定的更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构；根据预先设定的仿真时间区间，判断是否需要结束LEO卫星通信网络的仿真，如果否，返回所述定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的步骤；如果是，结束仿真。本发明实施例通过定时更新LEO卫星通信网络的拓扑结构，实现了百万级用户节点的LEO卫星通信网络仿真，解决了天地一体化卫星通信网络中百万级大规模用户的移动性管理问题。

技术领域

本发明涉及卫星通信仿真技术领域，特别是涉及一种天地一体化卫星通信网络仿真系统及方法。

背景技术

目前，天地一体化卫星通信网络还处于研究阶段。其中，LEO(Low Earth Orbit，低地球轨道)卫星通信以通信时间延迟小、安全性好、实用性高等诸多优点，成为建设天地一体化卫星通信网络的重要组成部分。

LEO卫星相对于地面高速移动，对目标区域的覆盖具有时段性，使得卫星通信网络中终端与各卫星之间的切换十分频繁，并且随着用户数量的不断增加，每个LEO卫星覆盖区域下的用户数量十分庞大。为了保证切换过程中保持正常通信，LEO卫星通信网络需要对数量庞大的终端进行移动性管理。

可见，卫星通信网络完全不同于地面上的各种通信网，其构成复杂、环境特殊、内部节点变化频繁、拓扑构成不稳定等特性给天地一体化卫星通信网络的研究增大了难度。

目前，针对地面通信系统，常用的仿真系统是EXata网络仿真系统，该仿真系统是当前市场中最能够实现高精度、全实时、多节点的网络仿真系统，能够仿真上百个节点的大型无线网络。然而，LEO卫星通信网络中，每个卫星覆盖区域下的用户数量高达百万级别，EXata网络仿真系统默认采用单核任务处理方式，即使通过编写代码使其使用多核处理方式，仿真效率仍然很低。因此，EXata网络仿真平台无法实现天地一体化卫星通信网络中百万级大规模用户的移动性管理。

因此，为了更好地研究天地一体化通信网络，亟需构建一种能够实现百万级大规模用户的移动性管理的综合性的天地一体化卫仿真系统。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种天地一体化卫星通信网络仿真系统及方法，以实现天地一体化卫星通信网络中百万级大规模用户的移动性管理。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种天地一体化卫星通信网络仿真系统，包括：拓扑管理模块、节点管理模块、时间管理模块、任务队列、多线程管理模块和消息处理模块；其中，

所述拓扑管理模块，用于在仿真开始、仿真结束及定时接收更新的拓扑连接关系文件，根据所述拓扑连接关系文件，生成节点动作指令发送至节点管理模块；所述节点动作指令，包括：新节点加入指令、节点删除指令、连接链路加入指令、连接链路状态改变指令和连接链路删除指令；

所述节点管理模块，用于接收到节点动作指令后，生成对应的节点任务消息发送至任务队列；

所述时间管理模块，用于按照预先设定的仿真时间区间以及所述更新LEO卫星通信网络的拓扑结构的时间间隔，生成对应的时间任务消息发送至任务队列；所述时间任务消息，包括：用于触发所述拓扑管理模块开始仿真的第一时间任务消息、触发所述拓扑管理模块结束仿真的第二时间任务消息和触发所述拓扑管理模块更新LEO卫星通信网络拓扑结构的第三时间任务消息；

所述多线程管理模块，用于实时监听任务队列，当监听到节点任务消息和/或时间任务消息后，根据任务消息的种类种类，将该任务消息发送给预设用于处理该种类任务消息的第一线程，以使第一线程调用预设的与该任务消息对应的消息处理模块，对任务消息进行处理。

可选的，所述拓扑管理模块，包括：