数据链/ 通信网络仿真验证系统

hirain

        随着数据链网络和战术互联网的快速发展，军用无线通信系统由初期的点对点逐渐发展为点对多点/ 多点对多点并能有效结合不同接入机制、路由机制、业务应用的无线自组织网络系统。为此，需要将组网策略、网络规划、资源管理、协议设计等上层与体系相关内容结合到原有的无线通信系统开发中去。基于离散事件的网络仿真，正是实现对协议、算法、流程控制、跨层设计等网络核心要素进行考量的重要工具。
        数据链/ 通信网络仿真验证系统基于事件驱动的网络仿真模式，提供标准和定制化的底层、链路层、网络层、传输层与应用层协议栈体系，并支持无线模块真件、复杂电磁环境通信效能评估验证系统、数据链/ 通信终端模拟测试系统接入的半实物网络仿真以及与其他仿真工具结合的联合仿真。

解决方案
总体方案
        数据链/ 通信网络仿真验证系统可提供构建完整的通信网络协议栈的能力，为用户网络协议栈的自主开发及性能测试提供支持，并可验证与实物的物理连接能力以及构建复杂联合仿真场景的能力，非常适合空军、海军、导弹、卫星数据链及组网、陆军战术电台组网、电子对抗系统、指控系统网络以及传感器网络等军事通信网络系统的建模与仿真。
        数据链/ 通信网络仿真验证系统架构如下图所示：



        数据链/ 通信网络仿真验证系统由网络通信设计仿真子系统、网络安全设计仿真子系统、模型库与外部系统接口组成。网络通信设计仿真子系统是整个系统的核心，内部集成多种编辑器、分析工具，并整合大量协议模型库与节点模型库，方便用户直接使用；网络安全设计仿真子系统是安全类协议设计建模与网络攻击行为分析的插件工具，可与网络通信设计仿真子系统进行内部联动；外部系统接口根据所使用的具体外部系统软硬件提供了分布式联合仿真接口与半实物仿真接口。
        分布式联合仿真接口根据目标仿真环境，可采用DDS 中间件或润科通用提供的NCom 接口库。半实物仿真接口基于润科通用自主知识产权的通信终端在环半实物仿真技术——HITL 接口软件，可与各类数据链/ 通信终端、电台设备及模拟器设备进行联动，验证在真实底层硬件设备及波形上网络协议的实际效能。

主要功能
•  提供图形化、模块化的网络协议栈建模能力
•  提供基于离散事件仿真的数字网络仿真能力
•  提供仿真输出的剪裁和定制以及仿真结果的图形化分析
•  支持对移动属性、节点轨迹的预配置与自定义
• 支持与复杂电磁环境下通信效能评估验证系统、数据链 /通信终端模拟测试系统以及其他仿真软件（如：MATLAB/Simulink、Presagis Stage 等）的联动

主要特点
•  具备基于 HITL 的半实物接口模块，可结合数据链 / 通信终端模拟器或实装、无线信道模拟器、干扰模拟器等外部实物设备搭建半实物仿真，从而验证真实环境和真实链路通道下的协议和组网性能，支持“实代码”仿真，便于协议的移植
•  具备联合仿真接口模块，支持与多种软件的实时联合仿真（如：Stage、VAPS、VegaPrime、WirelessInsite）
•  支持基于 DDS 的分布式仿真
•  模块代码对于实际系统有较好的可移植性
•  具有友好美观的图形界面，支持图形化建模，具有强大的数据统计展示系统
•  提供多种网络协议模型（如：HTTP、FTP、RTP、TCP、UDP、IP、ARP、AODV、DYMO、DSDV、DSR、ZRP、TDMA、CSMA/CA、SPMA 等）、节点模型（如：航天器、UAV、地面站、战车等）及移动模型
• 支持 OPNET、OMNEST、QualNet等多种网络仿真软件

应用& 案例
航天科工某所多飞行器协同自组织网络验证系统
        为了针对航天器上数据链设备型号升级工程，使多个飞行器节点可以通过其具备组网功能，航天科工某所需要建设一套完善的组网波形与组网过程开发验证平台。

        润科通用为该客户提供了多飞行器协同组网的软硬件验证平台，其中硬件上基于数据链/ 通信终端模拟测试系统实现了全协议栈组网波形，软件上围绕数据链/ 通信网络仿真验证系统进行定制：
• 实现了基于网络仿真软件 OPNET的虚拟协议原型与飞行器间数据链实物终端的半实物联合仿真
• 仿真中整合了虚拟战场仿真（基于Presagis Stage）、三维视景仿真（基于Presagis VapsXT），实现了虚拟战场-自组织网络-三维视景相结合的体系化仿真
• 仿真中整合了无线信道模拟与通信干扰模拟，针对真件间的空口传输模拟了真实复杂电磁环境，使得网络仿真更为真实
        该系统是国内首个将自组织网络仿真与数据链终端完全整合的自组织网络仿真验证平台，在网络仿真中将自组网中的少量真件节点与大量虚拟节点相结合，既解决了全部使用真件所带来的验证成本高昂的不足，又解决了全部使用虚拟节点仿真所带来的真实性低的问题，为军用自组织网络研发提供了新思路与新手段。