一種半實(shí)物仿真系統(tǒng)及其通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半實(shí)物仿真技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種半實(shí)物仿真系統(tǒng)及其通
?目方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半實(shí)物仿真，也稱為硬件在回路仿真(Hardware In The Loop，HITL)，是在軟件模擬環(huán)境中加入實(shí)物，使用虛擬化技術(shù)把仿真測試中一些模塊/部件用軟件實(shí)現(xiàn)，而將重要的模塊用硬件實(shí)現(xiàn)，在減少經(jīng)費(fèi)投入的同時(shí)盡可能逼近真實(shí)結(jié)果。半實(shí)物網(wǎng)絡(luò)仿真是半實(shí)物仿真在網(wǎng)絡(luò)仿真軟件上的實(shí)現(xiàn)，將外部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備映射為仿真網(wǎng)絡(luò)中的特殊節(jié)點(diǎn)或設(shè)備，并使用真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)仿真試驗(yàn)，數(shù)據(jù)融合到仿真網(wǎng)絡(luò)中，可以較真實(shí)地還原網(wǎng)絡(luò)規(guī)律和網(wǎng)絡(luò)行為，為組網(wǎng)和通信協(xié)議的研究提供較為精確的結(jié)果。
[0003]半實(shí)物網(wǎng)絡(luò)仿真通常使用外部接口技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，外部接口包括分布式接口和專用接口兩類。分布式接口通常采用高層體系架構(gòu)(High Level Architecture，HLA)接口模塊，將仿真環(huán)境作為HLA標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)邦成員加入聯(lián)邦中，通過HLA聯(lián)邦體系架構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境與外部的實(shí)際設(shè)備連接起來實(shí)現(xiàn)協(xié)同的半實(shí)物仿真。專用接口是利用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件提供或自主開發(fā)的外部接口模塊，將多個物理網(wǎng)絡(luò)接口映射到虛擬網(wǎng)絡(luò)中不同的網(wǎng)絡(luò)地址，從而使得物理設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)仿真能進(jìn)行交互，如OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的系統(tǒng)在環(huán)(System In TheLoop，SITL)接口、VRNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的分布式系統(tǒng)在環(huán)(Distributed System In TheLoop，DSITL)接口。基于HLA的分布式半實(shí)物仿真相對簡單，但是需要HLA接口模塊和HLA仿真環(huán)境的支持，無法用于網(wǎng)絡(luò)仿真與實(shí)物節(jié)點(diǎn)的直連仿真。所以，網(wǎng)絡(luò)仿真通常采用專用的外部接口模塊進(jìn)行外部互聯(lián)與半實(shí)物仿真。
[0004]采用專用接口的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，通常將外部的實(shí)物終端設(shè)備映射為網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境中的終端節(jié)點(diǎn)，終端節(jié)點(diǎn)之間通過虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境交換業(yè)務(wù)信息。由于終端節(jié)點(diǎn)不參與網(wǎng)絡(luò)自組織過程，因此現(xiàn)有的半實(shí)物仿真系統(tǒng)無法滿足自組網(wǎng)的半實(shí)物仿真需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種半實(shí)物仿真系統(tǒng)及其通信方法，以實(shí)現(xiàn)終端節(jié)點(diǎn)能夠參與網(wǎng)絡(luò)自組織過程，滿足自組網(wǎng)的半實(shí)物仿真需求。
[0006]—種半實(shí)物仿真系統(tǒng)，包括:PC機(jī)、第一實(shí)體物理層設(shè)備、第二實(shí)體物理層設(shè)備和半實(shí)物仿真接口，其中，所述第一實(shí)體物理層設(shè)備和所述第二實(shí)體物理層設(shè)備相同；
[0007]所述第一實(shí)體物理層設(shè)備和所述第二實(shí)體物理層設(shè)備連接，所述第一實(shí)體物理層設(shè)備和所述第二實(shí)體物理層設(shè)備中作為發(fā)射端的設(shè)備對接收到的業(yè)務(wù)信息依次進(jìn)行基帶信號、中頻信號和射頻信號處理，并將處理后的業(yè)務(wù)信息通過射頻信號發(fā)送至所述第一實(shí)體物理層設(shè)備和所述第二實(shí)體物理層設(shè)備中作為接收端的設(shè)備；
[0008]所述半實(shí)物仿真接口分別與所述PC機(jī)、所述第一實(shí)體物理層設(shè)備和所述第二實(shí)體物理層設(shè)備連接，所述半實(shí)物仿真接口用于對所述第一實(shí)體物理層設(shè)備和所述第二實(shí)體物理層設(shè)備進(jìn)行鏈路控制與調(diào)度，并實(shí)現(xiàn)所述PC機(jī)發(fā)送的虛擬數(shù)據(jù)包與所述第一實(shí)體物理層設(shè)備和所述第二實(shí)體物理層設(shè)備發(fā)送的實(shí)體數(shù)據(jù)包之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換；
[0009]所述PC機(jī)包含有虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境，所述PC機(jī)通過所述虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)劃，虛擬節(jié)點(diǎn)和映射節(jié)點(diǎn)的定義，并根據(jù)對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境參數(shù)以及所述虛擬節(jié)點(diǎn)和所述映射節(jié)點(diǎn)的模型參數(shù)的配置結(jié)果進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)仿真，其中，所述虛擬節(jié)點(diǎn)包括應(yīng)用層模型、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型、虛擬物理層模型和節(jié)點(diǎn)移動模型;所述映射節(jié)點(diǎn)包括應(yīng)用層模型、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型、虛擬物理層模型、實(shí)體物理層模型和節(jié)點(diǎn)移動模型。
[0010]優(yōu)選的，所述第一實(shí)體物理層設(shè)備和所述第二實(shí)體物理層設(shè)備通過射頻線纜連接。
[0011]優(yōu)選的，所述第一實(shí)體物理層設(shè)備和所述第二實(shí)體物理層設(shè)備通過信道模擬器連接。
[0012]—種半實(shí)物仿真系統(tǒng)的通信方法，包括:
[0013]選定虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境中的虛擬節(jié)點(diǎn)或映射節(jié)點(diǎn)中的一個作為源節(jié)點(diǎn)；
[0014]在所述源節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用層模型生成業(yè)務(wù)信息，并將所述業(yè)務(wù)信息發(fā)送給所述源節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型；
[0015]通過所述應(yīng)用層模型向所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送請求，觸發(fā)所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型生成組網(wǎng)控制信息；
[0016]通過所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型根據(jù)所述組網(wǎng)控制信息在虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境中進(jìn)行傳播和分布式計(jì)算，完成網(wǎng)絡(luò)自組織過程；
[0017]由所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型對所述業(yè)務(wù)信息進(jìn)行協(xié)議封裝，并將協(xié)議封裝后的業(yè)務(wù)信息發(fā)送至所述源節(jié)點(diǎn)的物理層模型，所述物理層模型為虛擬物理層模型或?qū)嶓w物理層模型；
[0018]通過所述物理層模型將所述協(xié)議封裝后的業(yè)務(wù)信息發(fā)送至與所述源節(jié)點(diǎn)相鄰的其他節(jié)點(diǎn)的物理層模型，所述其他節(jié)點(diǎn)的物理層模型為虛擬物理層模型或?qū)嶓w物理層模型；
[0019]控制所述其他節(jié)點(diǎn)通過各自的物理層模型將所述協(xié)議封裝后的業(yè)務(wù)信息發(fā)送至各自的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型；
[0020]通過所述其他節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型對所述協(xié)議封裝后的業(yè)務(wù)信息進(jìn)行協(xié)議解析，得到解析后的業(yè)務(wù)信息；
[0021 ]根據(jù)所述解析后的業(yè)務(wù)信息中包含的目的地址，將所述解析后的業(yè)務(wù)信息發(fā)送至目的節(jié)點(diǎn)，所述目的節(jié)點(diǎn)為虛擬節(jié)點(diǎn)或映射節(jié)點(diǎn)。
[0022]優(yōu)選的，通過所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型根據(jù)所述組網(wǎng)控制信息在虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境中進(jìn)行傳播和分布式計(jì)算，完成網(wǎng)絡(luò)自組織過程包括:
[0023]通過所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型將所述組網(wǎng)控制信息發(fā)送給所述源節(jié)點(diǎn)的虛擬物理層模型；
[0024]通過所述虛擬物理層模型將所述組網(wǎng)控制信息發(fā)送至廣播無線信道模型，以通過所述廣播無線信道模型將所述組網(wǎng)控制信息發(fā)送至與所述源節(jié)點(diǎn)相鄰的其他節(jié)點(diǎn)；
[0025]在所述其他節(jié)點(diǎn)接收到所述組網(wǎng)控制信息后，通過所述其他節(jié)點(diǎn)的虛擬物理層模型將所述組網(wǎng)控制信息發(fā)送至各自的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型；
[0026]通過所述其他節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型根據(jù)各自對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)移動模型以及所述組網(wǎng)控制信息完成網(wǎng)絡(luò)自組織計(jì)算過程，得到自組織計(jì)算結(jié)果；
[0027]根據(jù)所述自組織計(jì)算結(jié)果判斷是否繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)所述組網(wǎng)控制信息；
[0028]如果是，則通過所述其他節(jié)點(diǎn)重新發(fā)送所述組網(wǎng)控制信息；
[0029]如果否，則由所述其他節(jié)點(diǎn)將所述自組織計(jì)算結(jié)果保存至本地，并終止控制所述組網(wǎng)控制信息的傳輸。
[0030]優(yōu)選的，由所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型對所述業(yè)務(wù)信息進(jìn)行協(xié)議封裝，并將協(xié)議封裝后的業(yè)務(wù)信息發(fā)送至所述源節(jié)點(diǎn)的物理層模型包括:
[0031]當(dāng)所述源節(jié)點(diǎn)為虛擬節(jié)點(diǎn)時(shí)，由所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型對所述業(yè)務(wù)信息進(jìn)行協(xié)議封裝，并將協(xié)議封裝后的業(yè)務(wù)信息發(fā)送至所述源節(jié)點(diǎn)的虛擬物理層模型；
[0032]當(dāng)所述源節(jié)點(diǎn)為映射節(jié)點(diǎn)時(shí)，由所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型對所述業(yè)務(wù)信息進(jìn)行協(xié)議封裝，并將協(xié)議封裝后的業(yè)務(wù)信息發(fā)送至所述源節(jié)點(diǎn)的實(shí)體物理層模型。
[0033]優(yōu)選的，在將協(xié)議封裝后的業(yè)務(wù)信息發(fā)送至所述源節(jié)點(diǎn)的實(shí)體物理層模型之后，還包括:
[0034]通過所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型向所述實(shí)體物理層模型發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送請求；
[0035]在所述實(shí)體物理層模型接收到所述數(shù)據(jù)發(fā)送請求后，通過所述實(shí)體物理層模型將所述協(xié)議封裝后的業(yè)務(wù)信息發(fā)送至與所述實(shí)體物理層模型對應(yīng)的第一半實(shí)物仿真接口；
[0036]通過所述第一半實(shí)物仿真接口將所述協(xié)議封裝后的業(yè)務(wù)信息轉(zhuǎn)換成實(shí)體數(shù)據(jù)包，并將所述實(shí)體數(shù)據(jù)包發(fā)送至與所述實(shí)體物理層模型對應(yīng)的實(shí)體物理層設(shè)備，所述實(shí)體物理層設(shè)備為所述第一實(shí)體物理層設(shè)備和所述第二實(shí)體物理層設(shè)備中作為發(fā)射端的設(shè)備；
[0037]通過所述實(shí)體物理層設(shè)備對所述實(shí)體數(shù)據(jù)包中包含的業(yè)務(wù)信息依次進(jìn)行基帶信號、中頻信號和射頻信號處理，并將處理后的實(shí)體數(shù)據(jù)包通過射頻信號發(fā)送至所述第一實(shí)體物理層設(shè)備和所述第二實(shí)體物理層設(shè)備中作為接收端的設(shè)備；
[0038]通過所述接收端將所述處理后的實(shí)體數(shù)據(jù)包發(fā)送給與所述接收端對應(yīng)的第二半實(shí)物仿真接口；
[0039]通過所述第二半實(shí)物仿真接口將所述處理后的實(shí)體數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成虛擬數(shù)據(jù)包，并發(fā)送至與所述第二半實(shí)物仿真接口對應(yīng)的實(shí)體物理層模型。
[0040]優(yōu)選的，根據(jù)所述解析后的業(yè)務(wù)信息中包含的目的地址，將所述解析后的業(yè)務(wù)信息發(fā)送至目的節(jié)點(diǎn)包括:
[0041 ]根據(jù)所述解析后的業(yè)務(wù)信息中包含的目的地址，判斷本節(jié)點(diǎn)的地址為所述