一种基于SDN的低轨星座在轨大数据处理仿真平台.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116016207A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211594106.XH04L67/1097(2022.01)(22)申请日2022.12.13H04B7/185(2006.01)(71)申请人哈尔滨工业大学（深圳）地址518000广东省深圳市南山区桃源街道深圳大学城哈尔滨工业大学校区(72)发明人张钦宇张智凯顾术实张瑞李树茂(74)专利代理机构深圳市添源创鑫知识产权代理有限公司44855专利代理师朱丽萍(51)Int.Cl.H04L41/14(2022.01)H04L41/12(2022.01)H04L41/044(2022.01)H04L67/1095(2022.01)权利要求书2页说明书9页附图3页(54)发明名称一种基于SDN的低轨星座在轨大数据处理仿真平台(57)摘要本发明公开了一种基于SDN的低轨星座在轨大数据处理仿真平台，包括星座仿真层，网络仿真层和应用仿真层，星座仿真层为仿真平台提供了真实物理环境的仿真，包括卫星轨道，卫星可见性和星间链路参数，星座仿真层的仿真结果为网络仿真层提供网络拓扑构建和网络参数配置的依据；网络仿真层为仿真平台提供了动态的网络环境，包括网络拓扑的变化，卫星节点间带宽和时延的变化，网络仿真层通过网络控制提供API给应用仿真层；应用仿真层利用网络仿真层提供的API实现分布式大数据软件和测试工具。本发明将真实数据流和真实应用部署到仿真平台中，使传统的利用软件模型进行参数计算的网络仿真转变为实际应用和数据流的仿真。CN116016207ACN116016207A权利要求书1/2页1.一种基于SDN的低轨星座在轨大数据处理仿真平台，其特征在于，所述仿真平台包括星座仿真层，网络仿真层和应用仿真层，其中，所述星座仿真层为所述仿真平台提供了真实物理环境的仿真，包括卫星轨道，卫星可见性和星间链路参数，所述星座仿真层的仿真结果为所述网络仿真层提供网络拓扑构建和网络参数配置的依据；所述网络仿真层为所述仿真平台提供了动态的网络环境，包括网络拓扑的变化，卫星节点间带宽和时延的变化，所述网络仿真层通过网络控制提供API给所述应用仿真层；所述应用仿真层利用所述网络仿真层提供的API实现分布式大数据软件和测试工具，所述应用仿真层还用于统计应用指标。2.根据权利要求1所述的基于SDN的低轨星座在轨大数据处理仿真平台，其特征在于，所述星座仿真层的实现采用一个主进程和若干从进程的方式共同仿真，实现过程包括场景配置过程和参数计算过程，其中，所述场景配置过程中，在所述主进程中使用STKEngine配置低轨星座的轨道和卫星参数；在所述参数计算过程中，从STK获取在仿真的每个时隙中每颗卫星之间的可见性和链路参数，所述参数计算过程被拆解成若干部分并利用从进程进行处理。3.根据权利要求2所述的基于SDN的低轨星座在轨大数据处理仿真平台，其特征在于，所述主进程根据若干装有STK的服务器的内核数量将等待被计算的卫星分为若干小组，并将场景文件和需要计算小组的编号分发给各从进程，所述主进程和所述从进程的计算结果通过Socket接口异步传输给所述网络仿真层。4.根据权利要求3所述的基于SDN的低轨星座在轨大数据处理仿真平台，其特征在于，所述网络仿真层采用同步数据接收策略用于接收所述星座仿真层的并行计算数据，所述网络仿真层采用主进程与从进程结构，其中，所述网络仿真层的主进程与所述星座仿真层的主进程通过socket接口获取低轨星座的轨道和卫星参数，启动对应数量的所述网络仿真层的从进程分别与所述星座仿真层的从进程建立连接。5.根据权利要求1所述的基于SDN的低轨星座在轨大数据处理仿真平台，其特征在于，所述网络仿真层采用按时隙仿真策略，将整个仿真时间划分为若干时隙，在每个时隙结束前从所述星座仿真层接收下个时隙的数据参数，将获取到的数据参数用于计算网络拓扑和网络参数配置，生成基于SDN的卫星网络。6.根据权利要求5所述的基于SDN的低轨星座在轨大数据处理仿真平台，其特征在于，生成基于SDN的卫星网络过程中，利用开源的SDN网络仿真工具mininet构建包括主机、SDN交换机和SDN控制器的网络并配置网络参数，将各应用打包成容器镜像接入SDN网络，所述mininet使用OpenvSwitch作为虚拟的卫星节点，按照可见性和链路参数建立网络连接，同时给各OpenvSwitch连接一个docker镜像。7.根据权利要求6所述的基于SDN的低轨星座在轨大数据处理仿真平台，其特征在于，所述网络仿真层通过网络控制提供API给所述应用仿真层，具体实现方法包括：利用Python编写的SDN控制器实现全网数据的监控并控制网络流的调度，将RYU部署到网络中，在Python脚本中使用北向