本发明涉及信息通信的技术领域，尤其是指一种光传输网半实物实时仿真系统及方法。
背景技术：
光传输网通信速率一般比较高，通信网络运营商常用的传输设备一般在10gbps以上，配置业务数据量也比较大，单节点电交叉数据量可达到几十gbps。因此用主频几ghz的计算机对光传输网多个电交叉节点进行实时网络仿真有一定难度。虽然实时光传输网仿真较难，但是仍然有一些光传输网静态的仿真模拟系统，包括专门针对传输网规划设计的静态计算，针对传输网网络拓扑结构和业务配置方式优化的评估，以及针对传输网资源分配预演的网管平台仿真等。
随着信息化的推进，各行业网络通信的需求都极大地增长。而一些关系国计民生的特殊领域，如电网、军队、政法、石油、铁路、银行等行业部门，为了保障主要业务系统安全稳定运行以及涉密信息的安全可靠，往往选择建设私有专网（privatenetwork）满足内部业务的信息通信需求。行业专网一般具有以下特征：（1）行业内业务数据量一般不大；（2）某些业务对实时性要求比较高，对传输时延比较敏感，包括如数据采集、远程控制、授权认证等业务；（3）传输网业务配置时需要考虑网络可靠性和稳定性，业务通信失效时对直接业务系统会有巨大的动态连锁影响；（4）行业专网建设升级速度一般低于通信运营商的网络，且具有设备采购年代不同，供应商多厂家不同的特点。
现有对于行业专网中受到通信线路影响的处理方式是在生产环境中直接调整，这种盲目调整，会导致在整个行业专网内引入潜在风险。
技术实现要素：
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中针对低速光传输网出现问题时在生产环境中盲目调整，导致引入潜在风险的问题从而提供一种可以实现大规模实施仿真模拟，避免盲目调整的光传输网半实物实时仿真系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明的一种光传输网半实物实时仿真系统，包括光传输设备，所述光传输设备用网管系统配置成环网网元，并且在所述光传输设备的槽位板卡上外接业务设备，还包括仿真模拟计算机，所述仿真模拟计算机中设有传输网模拟器，所述传输网模拟器中设有离散事件模拟软件，所述模拟软件中配制传输网节点，所述光传输设备的线路侧接口通过半实物抓包设备与所述传输网节点连接，所述半实物抓包设备抓取所述光传输设备中传输的业务数据，且所述业务数据被封装成以太网数据包，通过以太网接口发送给传输网模拟器，所述传输网模拟器中部署传输网模拟拓扑，用所述离散事件模拟软件模拟传输网每个节点的上路、下路和电交叉行为，再利用所述传输网节点通过以太网口把数据业务发送给所述半实物抓包设备，所述半实物抓包设备抓取到所述传输网模拟拓扑发来的数据后，提取业务数据，在消除业务数据先后到达的时延抖动后，将业务数据填充进传输网数据帧的对应时隙和虚容器中，所述传输网数据帧在下一个真实节点中接收业务数据，完成整个光传输网环网通信的联合仿真。
在本发明的一个实施例中，所述仿真模拟计算机的以太网出口映射到服务器物理ge端口，所述ge端口再与所述半实物抓包设备连接。
在本发明的一个实施例中，所述仿真模拟计算机的另一个网口与服务器内部虚拟化环境中的虚拟交换机相连。
在本发明的一个实施例中，所述模拟软件中，将模拟的光传输网业务数据封装在以太网数据包中，通过边缘传输网节点发送给相邻的仿真模拟计算机。
在本发明的一个实施例中，所述边缘传输网节点作为发送端，在以太网数据包中添加时间戳。
在本发明的一个实施例中，所述边缘传输网节点作为接收端，所述接收端设置接收缓冲区，设置线路固定传输时延。
在本发明的一个实施例中，所述业务设备包括e1接口、fe接口。
在本发明的一个实施例中，所述传输网节点相互连接形成环形拓扑、链状拓扑或由基本拓扑交叉嵌套组成的复杂拓扑。
本发明还公开了一种光传输网半实物实时仿真方法，包括如下步骤：抓取传输的业务数据，且所述业务数据被封装成以太网数据包，通过以太网接口发出；通过模拟传输网每个节点的上路、下路和电交叉行为处理所述业务数据，再通过以太网口将数据业务发出；抓取发出的数据后，提取业务数据，在消除业务数据先后到达的时延抖动后，对业务数据进行填充；在下一个真实节点中接收业务数据，至此完成了整个光传输网环网通信的联合仿真。
本发明还公开了一种光传输网半实物实时仿真方法，包括如下步骤：抓取传输的业务数据，且所述业务数据被封装成以太网数据包，通过以太网接口发出；抓取由通过模拟传输网每个节点的上路、下路和电交叉行为处理所述业务数据后再通过以太网口将数据业务发出的数据，提取业务数据，在消除业务数据先后到达的时延抖动后，对业务数据进行填充，在下一个真实节点中接收业务数据。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的光传输网半实物实时仿真系统及方法，用实时的离散事件模拟软件，仿真小范围光传输网传输行为，将电交叉事件映射到des事件中，将一个模拟软件中的des规模缩小，保证实时完成；将仿真的传输网业务封装进以太网数据包，利用以太网接口扩展连接多个仿真计算机，扩大实时仿真传输网的规模；将所述光传输设备和所述半实物抓包设备连接，从传输网抓取业务数据，封入以太网数据包，利用以太网接口和半实物抓包设备，将低速光传输设备和仿真模拟计算机连接，进行光传输行为实时仿真模拟，从而实现针对低速光传输网，使所述真实设备和虚拟设备相结合的大规模实时仿真模拟。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明光传输网半实物实时仿真系统示意图；
图2是本发明大规模光传输网仿真拓扑示意图；
图3是本发明光传输网实时仿真拓扑示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种光传输网半实物实时仿真系统，包括光传输设备10，所述光传输设备10用网管系统配置成环网网元，并且在所述光传输设备10的槽位板卡上外接业务设备，所述仿真系统还包括仿真模拟计算机20，所述仿真模拟计算机20中设有传输网模拟器，所述传输网模拟器中设有离散事件模拟软件，所述模拟软件中配制传输网节点21，所述光传输设备10的线路侧接口通过半实物抓包设备30与所述传输网节点21连接，所述半实物抓包设备30抓取所述光传输设备10中传输的业务数据，且所述业务数据被封装成以太网数据包，通过以太网接口发送给传输网模拟器，所述传输网模拟器中部署传输网模拟拓扑，用所述离散事件模拟软件模拟传输网每个节点的上路、下路和电交叉行为，再利用所述传输网节点21通过以太网口把数据业务发送给所述半实物抓包设备30，所述半实物抓包设备30抓取到所述传输网模拟拓扑发来的数据后，提取业务数据，在消除业务数据先后到达的时延抖动后，将业务数据填充进传输网数据帧的对应时隙和虚容器中，所述传输网数据帧在下一个真实节点中接收业务数据，完成整个光传输网环网通信的联合仿真。
本实施例所述光传输网半实物实时仿真系统，包括光传输设备10、仿真模拟计算机20以及半实物抓包设备30，其中所述光传输设备10用网管系统配置成环网网元，并且在所述光传输设备10的槽位板卡上外接业务设备，所述仿真模拟计算机20中设有传输网模拟器，所述传输网模拟器中设有离散事件模拟软件，在所述模拟软件中将对业务时隙的电交叉处理映射为离散模拟事件，所述模拟软件中配制传输网节点21，在模拟软件中单个电交叉离散事件被触发后，所述传输网节点21针对业务作电交叉处理时只更改业务交叉信息，并不在所述仿真模拟计算机20的内存中进行业务数据的复制和发送，因此极大的缩短了业务电交叉的离散事件处理时间，所述光传输设备10的线路侧接口通过半实物抓包设备30与所述传输网节点21连接，所述半实物抓包设备30可将在光传输网传输线路侧的stm-64/stm-16等数据帧中的业务信息抓取出来，并封装成以太网数据包发送给所述仿真模拟计算机20，另外，所述半实物抓包设备30将所述传输网节点21中输出的业务数据按照网管业务配置信息填充进传输网帧结构中，传向真实传输设备节点，从而进行虚实结合的光传输网实时仿真模拟，实现扩充仿真的传输网规模，不但可以进行实时的光传输网仿真，便于和实时性很高的真实物理系统进行耦合仿真，如电力系统的pmu、wams等设备系统；而且可以进行复杂网络拓扑的大规模实时仿真，为受通信线路影响的复杂受控系统，提供了实时模拟其行为反应的可能；另外，还可以为传输网网络拓扑调整提供一种测试预演手段，避免在生产环境中盲目调整，避免引入潜在的风险，具体地，所述半实物抓包设备30抓取所述光传输设备10中传输的业务数据，且所述业务数据被封装成以太网数据包，通过以太网接口发送给传输网模拟器，所述传输网模拟器中部署传输网模拟拓扑，用所述离散事件模拟软件模拟传输网每个节点的上路、下路和电交叉行为来处理所述业务数据，再利用所述传输网节点21通过以太网口把数据业务发送给所述半实物抓包设备30，所述半实物抓包设备30抓取到所述传输网模拟拓扑发来的数据后，提取业务数据，在消除业务数据先后到达的时延抖动后，将业务数据填充进传输网数据帧的对应时隙和虚容器中，所述传输网数据帧在下一个真实节点中接收业务数据，完成整个光传输网环网通信的联合仿真。
所述仿真模拟计算机20之间通过以太网互相连接，其中每台仿真模拟计算机20模拟少量传输网业务交叉节点，从而可以实现大规模传输网实时仿真。所述仿真模拟计算机20配制有两个网口，其中一个网口是以太网出口，且所述以太网出口映射到服务器的物理ge端口，所述ge端口再与所述半实物抓包设备30连接，从而实现所述仿真模拟计算机20与所述半实物抓包设备30的连接；所述仿真模拟计算机20的另一个网口与服务器内部虚拟化环境中的虚拟交换机相连，由于其它的所述仿真模拟计算机20也连接到所述虚拟交换机上，因此所述仿真模拟计算机20之间就可以实现在服务器内部互联。
所述半实物抓包设备30上设有以太网半实物接口，所述以太网半实物接口具有抓业务封包以及解包填充传输数据帧，将仿真的传输网业务封装进以太网数据包，利用所述以太网半实物接口扩展连接多个仿真模拟计算机20，扩大实时仿真传输网的规模。所述半实物抓包设备30也可以外接测量仪器仪表，由内嵌探针亦可抓取传输网性能数据，做性能测试，该功能可以为网络拓扑、业务配置方式优化提供真实的测量结果。
所述模拟软件中，将模拟的光传输网业务数据封装在以太网数据包中，通过边缘传输网节点21a发送给相邻的仿真模拟计算机20，有利于进行光传输网的网络拓扑扩展，扩大实时仿真传输网的规模。所述边缘传输网节点21a作为发送端，在以太网数据包中添加时间。所述边缘传输网节点21a作为接收端，所述接收端设置接收缓冲区，设置线路固定传输时延，避免以太网传输时带来时延抖动，保证相邻仿真模拟计算机20之间的传输层数据帧同步。
如图2所示，在一台8路192内核的仿真服务器中，分配4台4cpu、8g内存、双千兆网口的仿真模拟计算机20，所述仿真模拟计算机20中分别安装离散事件模拟软件，每个模拟软件中配置3个传输网节点21，通过配置模拟软件的半实物接口组成12节点的环网。所述传输网节点21相互连接形成环形拓扑、链状拓扑或由基本拓扑交叉嵌套组成的复杂拓扑等，从而有利于保护传输的业务信号，其中所述环形拓扑还包括交叠和嵌套结构。
如图3所示，在仿真服务器中分配1台仿真模拟计算机20，所述仿真模拟计算机20配置4个仿真节点，所述仿真模拟计算机20的以太网出口映射到服务器的物理ge端口，所述ge端口再与所述半实物抓包设备30连接，从而实现所述仿真模拟计算机20与所述半实物抓包设备30的连接。所述光传输设备10用网管系统配置成环网网元，并且在所述光传输设备10的槽位板卡上外接fe接口和e1接口，将所述光传输设备10的线路侧接口和半实物抓包设备30连接，按照上述拓扑配置后，通过虚实混合实时仿真系统后fe业务设备之间和e1业务设备之间均可以建立通信连接。
所述业务设备包括e1接口、fe接口及其它业务接口，所述光传输设备10通过所述e1接口可以连接电话等设备，所述光传输设备10通过所述fe接口可以连接电脑等设备，所述传输网帧结构中填充e1、fe的业务数据。
本实施例中，如图1所示，在所述仿真服务器中分配2台仿真模拟计算机20，每台仿真模拟计算机20配置两个网口，每个模拟软件内分别配置3个仿真节点21，将每台仿真模拟计算机20的一个以太网出口映射到服务器的物理ge端口，另一个网口利用虚拟交换机互联，其中两个物理ge端口分别和两个半实物抓包设备30连接。所述光传输设备10用网管系统配置成环网网元，并且在光传输设备10的槽位板卡上外接fe接口和e1接口，将所述光传输设备10的线路侧接口和所述半实物抓包设备30连接，按照上述拓扑配置后，通过虚实混合实时仿真系统后fe业务设备之间和e1业务设备之间均可以建立通信连接。
下面详细介绍如何通过所述光传输网半实物实时仿真系统实现所述光传输设备与仿真软件的联合仿真：
如图1所示，首先，部署联合仿真拓扑，具体地，部署两台光传输设备10和两台半实物抓包设备30，利用622m速率的线路侧端口连接成链状拓扑，这部分为光传输网设备；部署两台仿真模拟计算机20，利用ge以太网接口互相连接，并且和所述半实物抓包设备30连接，这部分模拟光传输网；利用所述半实物抓包设备30进行622m线路侧业务和ge以太网数据包的转换；其次，用所述光传输网设备10的网管软件配置两台光传输设备，配置拓扑结构，配置上路、下路业务；配置所述半实物抓包设备30，使其从622m线路侧数据帧中抓取业务数据，每条业务在添加时间信息和业务配置信息后，封装进以太网数据帧；所述传输网模拟器通过以太网接口接收到业务数据和时间信息后，按照预先配置的拓扑和业务信息进行软件内模拟节点之间的转发；所述边缘传输网节点21a接收到转发数据包后更新时间信息，通过以太网接口发送给下一台接收设备（可能是下一台模拟计算机或者是半实物抓包设备）；所述半实物抓包设备30抓取到以太网数据包后，将其放入fifo（firstinputfirstoutput：先入先出列队）缓冲区中，设置固定的读取时延和读取间隔，以此消除以太网引入的数据时延抖动，以固定周期将fifo中的业务数据重新封装进622m速率的线路侧数据帧中；从所述半实物抓包设备30输出的622m线路侧数据，再次接入真实光传输网设备，从而形成整个环状光传输网拓扑；启动仿真后，从而实现真实传输网设备和虚拟传输网设备的联合仿真。
实施例二
基于同一发明构思，本实施例提供了一种光传输网半实物实时仿真方法，利用实施例一中所述光传输网半实物实时仿真系统实时进行光传输网业务传输仿真，其解决问题的原理与所述光传输网半实物实时仿真系统类似，重复之处不再赘述。
所述光传输网半实物实时仿真方法的步骤为：
抓取传输的业务数据，且所述业务数据被封装成以太网数据包，通过以太网接口发出；
模拟传输网每个节点的上路、下路和电交叉行为处理所述业务数据，再通过以太网口将数据业务发出；
抓取发出的数据后，提取业务数据，在消除业务数据先后到达的时延抖动后，对业务数据进行填充；
在下一个真实节点中接收业务数据，至此完成了整个光传输网环网通信的联合仿真。
实施例三
基于同一发明构思，本实施例提供了一种光传输网半实物实时仿真方法，利用实施例一中所述光传输网半实物实时仿真系统实时进行光传输网业务传输仿真，其解决问题的原理与所述光传输网半实物实时仿真系统类似，重复之处不再赘述。
所述光传输网半实物实时仿真方法的步骤为：
抓取传输的业务数据，且所述业务数据被封装成以太网数据包，通过以太网接口发出；
抓取由通过模拟传输网每个节点的上路、下路和电交叉行为处理所述业务数据后再通过以太网口将数据业务发出的数据，提取业务数据，在消除业务数据先后到达的时延抖动后，对业务数据进行填充，在下一个真实节点中接收业务数据。
另外，在本实施例中，所述消除业务数据先后到达的时延抖动的方法为：在所述半实物抓包设备30中设置固定间隔和固定时延，从而避免以太网传输时带来时延抖动，保证相邻仿真模拟计算机20之间的传输层数据帧同步。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。