一种异构卫星通信系统试验验证与集成试验平台的制作方法

1.本发明涉及一种异构卫星通信系统试验验证与集成试验平台，属于异构卫星通信试验设计领域。


背景技术：

2.随着航天技术的发展，卫星应用的趋势正逐渐从单星、星座模式向网络化的方向发展。异构通信系统是由不同轨道上多种类型的卫星系统，互通互连构成的智能化体系，其目的是把整个空间资源统一整合，实现各种资源的全面共享，从而有效地提供计算、存储、通信以及侦察、导航定位、预警等服务功能。异构通信系统在信息时代将发挥越来越重要的作用，尤其是军事领域，通过卫星获取、传输、处理和分发不间断的、及时准确的信息对于未来战争和军事行动具有重大意义。
3.由于空间中的卫星以及星际通信、星地通信链路都是高成本的网络资源，且入轨后的资源通常是不可扩充的，对于这些资源必须得到可靠而准确的全面控制及使用。且不同的卫星通信系统采用不同的通信体制与技术标准，使用有效的技术手段实现多系统间资源的共享以及高效异构互联显得极为必要。为更好地掌控网络整体的运行状况，同时最大程度降低空间网络高延迟特性的影响，因此，本项目采用动态的分层次的网络管理体系结构。整个系统设立一个综合管控中心以及若干个二级管控中心，二者协同完成整个地面网络及空间网络的管理、调度。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，后续异构卫星通信系统技术研究的不足，采用二级管控架构，在兼顾当前不同通信系统异构性的同时，设计包括综合管控子系统、网络模拟子系统、智能网关子系统的试验平台，为后续异构卫星通信系统的融合提供理论指导和实施依据。
5.本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
6.一种异构卫星通信系统试验验证与集成试验平台，包括综合管控子系统、网络模拟子系统、智能网关子系统，其中：
7.综合管控子系统：对异构通信网络运行数据及实时流量数据进行组织表征及抽取转换，并为异构通信网络云台态势及趋势分析提供数据源；对多元异构数据进行互补集成，并获取当前网络状态的判断结果，基于机器学习方法，通过数据分析为异构通信网络的态势分析、趋势分析、风险评估提供依据及算法支撑；
8.智能网关子系统：基于ims架构进行信令及业务转换，对不同异构通信网络间业务进行落地交换及转接，进行统一会话管理、业务控制及资源分配；
9.网络模拟子系统：基于openstack平台进行不同子网络的部署。
10.所述网络模拟子系统部署的子网络间相互隔离，并创建不同类型且虚实互联的终端。
11.所述综合管控子系统通过地面骨干核心网与卫星中央站、各业务网系区域站联通以进行会话控制、资源管理、qos管理、虚拟网络运营支撑、系统管控，并对异构通信网络运行过程中所得数据进行收集存储及统计分析，根据分析结果建立面向卫星通信任务的性能指标体系，并构建评估模型，完成异构通信网络的运行效能评估。
12.所述智能网关子系统基于ims架构进行信令及业务转换，进行统一会话管理、业务控制及资源分配过程中，支持sip协议、ss7信令网协议、rtp/rtcp协议、sigtran协议及h.248协议。
13.所述网络模拟子系统通过模拟不同的卫星通信网络，配合综合管控子系统及智能网关子系统完成业务传输、网络配置参数生成、卫星信道资源分配、系统运行信息采集、系统运行评估，对异构卫星通信系统进行合理性验证。
14.验证过程中，于openstack环境中创建指定数量虚拟云主机，模拟各终端及子网络，通过各子网络体系中的vlan技术进行子网络划分，通过openswitch进行子网络主机的互通。
15.所述综合管控子系统、网络模拟子系统、智能网关子系统组成的试验平台采用二级管控架构，包括一级管控结构、二级管控结构，于一级管控结构内对异构卫星通信网络资源进行分析、整合与共享，通过综合管控子系统实现。
16.所述二级管控结构包括各子网络体系区域站，根据当前网络状态实时调整所处卫星系统中网络资源的分配，通过网络模拟子系统、智能网关子系统实现。
17.本发明与现有技术相比的优点在于：
18.(1)本发明提供的一种异构卫星通信系统试验验证与集成试验平台，通过二级管控架构，一级资源管控为资源综合调度管控中心，二级资源管控为网络模拟器中的各网系区域站，实现了异构卫星通信系统之间资源的共享，在二级资源管控侧尽可能保留当前各卫星通信系统机制，在资源综合调度管控中心侧可以实现对异构卫星通信网络资源的分析、整合与共享，解决了现有技术中系统之间资源不共享导致资源的不均衡的问题；
19.(2)本发明在网络模拟子系统中模拟大规模、不同类型卫星通信终端的同时，接入部分真实终端进行试验验证，在openstack架构下模拟了sdn，将虚拟节点和真实节点联系起来，实现大规模虚实终端互联，并采用云计算平台中的虚拟机及轻量级容器仿真现实异构卫星通信系统中各类终端节点，利用先进的云资源管理技术，实例能快速创建和撤销。
附图说明
20.图1为发明提供的二级管控架构示意图；
21.图2为发明提供的二级管控架构功能流程示意图；
22.图3为发明提供的试验平台结构示意图；
具体实施方式
23.一种异构卫星通信系统试验验证与集成试验平台，为关键技术试验验证与集成试验提供平台，成果可为后续异构卫星通信系统中关键技术的试验验证提供系统方案、试验方法等方面的支撑，整体结构如下：
24.包括综合管控子系统、网络模拟子系统、智能网关子系统，其中：
25.综合管控子系统：对异构通信网络运行数据及实时流量数据进行组织表征及抽取转换，并为异构通信网络云台态势及趋势分析提供数据源；对多元异构数据进行互补集成，并获取当前网络状态的判断结果，基于机器学习方法，通过数据分析为异构通信网络的态势分析、趋势分析、风险评估提供依据及算法支撑；
26.智能网关子系统：基于ims架构进行信令及业务转换，对不同异构通信网络间业务进行落地交换及转接，进行统一会话管理、业务控制及资源分配；
27.网络模拟子系统：基于openstack平台进行不同子网络的部署。
28.其中，网络模拟子系统部署的子网络间相互隔离，并创建不同类型且虚实互联的终端；
29.综合管控子系统通过地面骨干核心网与卫星中央站、各业务网系区域站联通以进行会话控制、资源管理、qos管理、虚拟网络运营支撑、系统管控，并对异构通信网络运行过程中所得数据进行收集存储及统计分析，根据分析结果建立面向卫星通信任务的性能指标体系，并构建评估模型，完成异构通信网络的运行效能评估；
30.智能网关子系统基于ims架构进行信令及业务转换，进行统一会话管理、业务控制及资源分配过程中，支持sip协议、ss7信令网协议、rtp/rtcp协议、sigtran协议及h.248协议；
31.网络模拟子系统通过模拟不同的卫星通信网络，配合综合管控子系统及智能网关子系统完成业务传输、网络配置参数生成、卫星信道资源分配、系统运行信息采集、系统运行评估，对异构卫星通信系统进行合理性验证；
32.验证过程中，于openstack环境中创建指定数量虚拟云主机，模拟各终端及子网络，通过各子网络体系中的vlan技术进行子网络划分，通过openswitch进行子网络主机的互通；
33.综合管控子系统、网络模拟子系统、智能网关子系统组成的试验平台采用二级管控架构，包括一级管控结构、二级管控结构，于一级管控结构内对异构卫星通信网络资源进行分析、整合与共享，通过综合管控子系统实现；二级管控结构包括各子网络体系区域站，根据当前网络状态实时调整所处卫星系统中网络资源的分配，通过网络模拟子系统、智能网关子系统实现。
34.下面根据具体实施例进行进一步说明：
35.在当前实施例中，构卫星通信系统关键技术试验验证与集成试验台的平台方案由综合管控子系统、网络模拟子系统和智能网关子系统。方案中：采用二级管控架构，一级资源管控为资源综合调度管控中心，对异构卫星通信网络资源进行分析、整合与共享，二级资源管控为网络模拟器中的各网系区域站，根据当前网络状态实时调整所处卫星系统中网络资源的分配；综合管控子系统采用基于云的云平台和大数据分析的数据处理技术，通过预处理对异构通信网络运行数据和实时流量数据进行组织表征和抽取转换后，为通信网运行态势和趋势分析提供了数据源，数据融合进一步对多元异构数据进行互补集成，从而获取对当前网络状态的正确判断，之后利用数据分析技术，基于机器学习等方法为态势分析、趋势分析以及风险评估提供理论依据和算法支撑；智能网关子系统基于ims架构进行信令和业务的转换，以及不同网系间业务的落地交换和转接，从而解决异构卫星网络之间、卫星网络与地面网络之间的互通问题，实现统一的会话管理、业务控制和资源分配；网络模拟子系
统基于openstack平台，在openstack上部署不同子网，不同子网之间互相隔离，同一子网可创建不同类型、虚实互联的大规模终端。平台工作特性具体为：
36.(1)综合管控子系统通过地面骨干核心网与卫星中央站、各业务网系区域站联通，主要实现系统的会话控制、资源管理、qos管理、虚拟网络运营支撑以及系统管控等功能。采用基于云服务和大数据分析技术，对系统运行中产生的海量数据进行有效合理的收集存储和统计分析，建立面向任务的性能指标体系，制定合理的效能评价准则，并构建多层次评估模型，实现异构通信网络的运行效能评估。
37.(2)智能网关子系统基于ims架构，实现信令和业务的转换，以及不同网系间业务的落地交换和转接，从而解决异构卫星网络之间、卫星网络与地面网络之间的互通问题，实现统一的会话管理、业务控制和资源分配。包括sip协议、ss7信令网协议、rtp/rtcp协议、sigtran协议以及h.248协议。
38.(3)网络模拟子系统通过模拟不同的卫星通信网络，配合综合管控子系统和智能网关子系统完成业务传输、网络配置参数生成、卫星信道资源分配、系统运行信息采集、系统运行评估等功能，最终实现异构卫星通信系统关键技术的合理性验证。在openstack环境中创建多台虚拟云主机，模拟多个终端和子网其他单元，通过其网络体系中的vlan技术实现各个子网的划分，通过openswitch实现各网系中主机的互通。
39.通过上述方案对异构卫星通信网络中的关键技术进行验证，根据系统总体架构设计，具体实施方式为：
40.(1)综合管控子系统包含管控中心软件和可视化运营单元两大部分。可视化运营单元的功能是通过界面接口实现与异构系统综合管控中心的人机交互，以及系统相关状态的实时动态显示。该单元包含两部分：后端管理软件和前端界面，共同完成对整个系统的监视运维、资源展示和虚拟网络运营支撑等功能。管控中心软件通过地面骨干核心网与卫星中央站、各业务子网区域站实现联通，采用基于云服务和大数据分析技术，获取系统运行中产生的海量数据，进行有效合理的收集存储和统计分析，建立面向任务的性能指标体系，制定合理的效能评价准则，并构建多层次评估模型，实现异构通信网络的运行效能评估。
41.(2)智能网关部署于资源综合管控子系统和各业务子网区域站，基于ims架构，提供协议和媒体转换等功能，实现不同子网间的业务转接和路由。业务数据在媒体网关之间传输，即通过地面网络传输时，均采用rtp/rtcp协议。而关口站和互联网关之间传输的业务数据格式由用户终端类型决定，如果用户终端为传统pstn/isdn终端，则二者之间传输的是pcm信号，由媒体网关提供媒体流的转换、语音压缩、回声抵消和数字检测等功能后，通过rtp协议在地面网络传输，路由至被叫网络互联网关。如果用户终端为sip终端，则关口站和互联网关之间传输采用rtp/rtcp协议，无需媒体网关转换。
42.(3)网络模拟器负责构建多种卫星通信系统组成的异构通信网络，包括对卫星中央站、区域站(二级网络管控)、卫星载荷、用户终端等的模拟。通过openstack创建若干虚拟机，一部分虚拟机作为sdn控制器，另一部分虚拟机作为sdn转发设备，即在openstack架构下模拟了sdn，或者使用物理主机实现控制器功能，控制器拥有全局网络视图，将虚拟节点和真实节点联系起来，实现大规模虚实终端互联。采用云计算平台中的虚拟机及轻量级容器仿真现实异构卫星通信系统中各类终端节点，利用先进的云资源管理技术，实例能快速创建和撤销。
43.本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
44.本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。