專利名稱：分布式半實物網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)及其半實物接口控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接口控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是帶半實物接口的分布式半實物網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)中的接口控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有分布式仿真系統(tǒng)基本都是采用HLA的架構(gòu)進行設(shè)計的，并應(yīng)用運行支撐環(huán)境RTI完成整個系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分發(fā)、時間管理等功能。HLA作為高層體系結(jié)構(gòu)已在分布式仿真系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，其基本特點是使用運行支撐環(huán)境RTI將不同的仿真應(yīng)用互連在一起，實現(xiàn)不同仿真應(yīng)用的聯(lián)合仿真。RTI相當于中間件，屏蔽上層仿真應(yīng)用的差異，使其能夠互連，并完成整個分布式仿真系統(tǒng)的時間管理、對象管理、數(shù)據(jù)分發(fā)管理等六大功能?；贖LA體系結(jié)構(gòu)的半實物接口實現(xiàn)的基本方法是在實物系統(tǒng)側(cè)增加一個半實物接口系統(tǒng)，并布置在一臺具有雙網(wǎng)卡的計算機上，計算機上的一張網(wǎng)卡連接運行HLA/RTI的仿真環(huán)境，實現(xiàn)與其他仿真系統(tǒng)的互連互通， 一張網(wǎng)卡連接實物系統(tǒng)，實現(xiàn)與實物系統(tǒng)的互連互通。此時，半實物接口系統(tǒng)相當于一種仿真應(yīng)用，主要完成實物和仿真系統(tǒng)之間信息格式的轉(zhuǎn)換，以及路由信息的配置，此種半實物接口控制技術(shù)在分布式網(wǎng)絡(luò)仿真中的缺點主要如下
1. 不滿足大數(shù)據(jù)量的仿真要求。由于網(wǎng)絡(luò)仿真規(guī)模很大， 一臺計算機滿足不了要求，一般使用分布式的仿真結(jié)構(gòu)，而不同的仿真系統(tǒng)之間，以及仿真系統(tǒng)與實物系統(tǒng)之間又需要交互大量的業(yè)務(wù)和路由信息。因此基于HLA架構(gòu)的半實物接口不能滿足網(wǎng)絡(luò)。
2. 業(yè)務(wù)信息正確傳輸困難。由于不能完整地交互路由信息，因此就很難實現(xiàn)仿真系統(tǒng)之間、實物系統(tǒng)之間，以及兩者之間的業(yè)務(wù)信息正確傳送。
3. 配置不方便。由于采用帶有雙網(wǎng)卡的計算機完成仿真系統(tǒng)與實物系統(tǒng)之間的互連，那么在有多個實物系統(tǒng)接入的情況下，就需要配置多臺計算機，應(yīng)用起來不是很方便，并且造成浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在不改變模擬、實物系統(tǒng)任何設(shè)置的情況下，將仿真、實物等不同的仿真應(yīng)用互連，實現(xiàn)不同實體之間大數(shù)據(jù)量信息互通，能夠有效完成不同仿真應(yīng)用的時間同步推進，保證事件的有序交互，而且能夠方便實現(xiàn)對仿真運行控制的分布式半實物網(wǎng) 絡(luò)仿真系統(tǒng)及其半實物接口控制方法。 本發(fā)明包括具體內(nèi)容如下
分布式半實物網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)物理實物系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)，其中，網(wǎng)絡(luò)物理 實物系統(tǒng)包括基于軍事通信網(wǎng)的若干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點及其通信連接設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)包括若干運 行有網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的仿真PC機，網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)中每一仿真PC機均帶有半實物接口；半實物網(wǎng) 絡(luò)仿真系統(tǒng)還包括管控PC機、時間服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，時間服務(wù)器要對管控PC機、數(shù)據(jù)服 務(wù)器和仿真PC機進行授時，使系統(tǒng)時間達到一致，管控PC機完成對整個半實物網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng) 的運行控制和運行狀態(tài)監(jiān)控，數(shù)據(jù)服務(wù)器實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的收集和分析。
半實物接口完成網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)之間以及網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)物理實物系統(tǒng)之間的信息解 析和傳輸、時間管理功能，它一方面根據(jù)時間服務(wù)器提供的統(tǒng)一時間基準，控制仿真系統(tǒng)的 運行速度，實現(xiàn)仿真系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的同步運行；另一方面負責仿真系統(tǒng)的信息傳入和傳出 ，完成仿真系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的信息解析和交換；
一該半實物接口通過固定時間切換運行的方法實現(xiàn)時間管理，在半實物網(wǎng)絡(luò)仿真啟動以 后，由半實物接口控制仿真PC機中的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件運行1秒時間以后，物理實物網(wǎng)絡(luò)節(jié)點運 行1秒時間，依次執(zhí)行直到仿真結(jié)束；
一半實物接口對業(yè)務(wù)信息和路由信息的處理方法都是采用IP數(shù)據(jù)包的處理方式，完成信 息內(nèi)容的解析和格式轉(zhuǎn)換，仿真系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)到實物系統(tǒng)的過程為
1) 數(shù)據(jù)發(fā)送請求一當仿真系統(tǒng)需要向?qū)嵨锵到y(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先構(gòu)造仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 包格式，并向半實物接口發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸請求；
2) 信息解析一當運行控制權(quán)在半實物接口時，半實物接口獲取仿真系統(tǒng)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù) ，即業(yè)務(wù)信息或路由信息，解析數(shù)據(jù)包格式及內(nèi)容；
3) 數(shù)據(jù)包構(gòu)建一半實物接口根據(jù)仿真數(shù)據(jù)信息類型創(chuàng)建符合大小、類型、內(nèi)容等要求 的實際的IP數(shù)據(jù)包，并根據(jù)路由表內(nèi)容，確定目的地址，封裝在IP數(shù)據(jù)包中，實現(xiàn)整個數(shù)據(jù) 包的構(gòu)建；
4) 數(shù)據(jù)發(fā)送一在完成數(shù)據(jù)包構(gòu)建后，將數(shù)據(jù)包發(fā)往實物系統(tǒng)；
5) 數(shù)據(jù)接收一實物系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)包后，完成數(shù)據(jù)包解封和數(shù)據(jù)內(nèi)容解析，并交由上 層應(yīng)用程序處理；
實物系統(tǒng)發(fā)往仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在半實物接口的處理方式是上述過程的逆過程。 仿真系統(tǒng)是使用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件實現(xiàn)對實物系統(tǒng)中的通信車、指揮車、戰(zhàn)斗車等車輛，車中的信息終端、互聯(lián)網(wǎng)控制器、ATM交換機、短波電臺、超短波電臺、高速數(shù)據(jù)電臺等設(shè)備 ，設(shè)備的TCP、 UDP、 0SPF、 RIP、 TDMA、 ALOHA等各層協(xié)議，以及通信環(huán)境的建模和仿真，共 同構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)運行的虛擬環(huán)境。在仿真系統(tǒng)中，各種車輛通過短波、超短波、微波的無線傳輸 手段，以及光纖、背負線等有線傳輸手段實現(xiàn)相互之間的互連互通。其中仿真系統(tǒng)和實物系 統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？筛鶕?jù)需要進行布置，如果需要仿真的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模過大，可以將其分布在不同 的計算機上運行。
仿真系統(tǒng)與實物系統(tǒng)之間交互網(wǎng)絡(luò)仿真必須的路由信息和業(yè)務(wù)信息，路由信息包括鄰 居發(fā)現(xiàn)、路由更新等，業(yè)務(wù)信息包括指控信息、自由文書、態(tài)勢信息等。
本發(fā)明的基本思想是在整個系統(tǒng)通過NTP方式完成時間同步的基礎(chǔ)上，采用時間驅(qū)動的 方式推進仿真運行，使仿真系統(tǒng)和實物系統(tǒng)的運行保持一致。在信息交互時將事件發(fā)生的時 間作為時戳攜帶在交互消息中，仿真系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)通過對時戳的解析完成事件進行排隊， 確定事件處理的先后順序，此時事件的隊列一般是順序隊列，按先入先出的方式進行處理。 仿真系統(tǒng)與實物系統(tǒng)的交互信息中不含時間戳，但是在通過局域網(wǎng)構(gòu)建仿真環(huán)境的情況下， 時間基本按照先后順序到達，不存在因果錯亂事件等現(xiàn)象。接口控制技術(shù)的主要功能是完成 仿真系統(tǒng)與實物/模擬系統(tǒng)的接口轉(zhuǎn)換和控制，進行信息格式轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)其相互之間的業(yè)務(wù) 和路由信息交互，完成雙向代理功能，保證仿真系統(tǒng)與實物/模擬系統(tǒng)在時間和事件上協(xié)調(diào) 一致、同步推進。它一方面對仿真系統(tǒng)提供實物/模擬系統(tǒng)的仿真鏡像，把實物系統(tǒng)作為仿 真系統(tǒng)的一個內(nèi)部成員，完成與仿真系統(tǒng)一樣的功能；另一方面對實物系統(tǒng)提供虛擬網(wǎng)絡(luò)， 使仿真系統(tǒng)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)對實物系統(tǒng)就象一個真實的網(wǎng)絡(luò)一樣。半實物接口能夠完成仿真系 統(tǒng)內(nèi)部和外部控制權(quán)的轉(zhuǎn)換。當控制權(quán)在仿真系統(tǒng)內(nèi)部時，仿真系統(tǒng)按步長推進仿真系統(tǒng)向 前執(zhí)行，并處理仿真事件和外部控制傳入的信息，仿真系統(tǒng)外部事件暫停執(zhí)行；當控制權(quán)在 外部控制時，處理外部事件和仿真系統(tǒng)傳出的信息，仿真系統(tǒng)暫停執(zhí)行。
本發(fā)明的有益效果
本分布式半實物網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)及其半實物接口控制方法提供一種在不改變模擬、實物系 統(tǒng)任何設(shè)置的情況下，將仿真、實物等不同的仿真應(yīng)用互連；本發(fā)明摒棄RTI，直接采用 TCP/IP技術(shù)實現(xiàn)仿真系統(tǒng)與其它仿真應(yīng)用的互通，因此在局域網(wǎng)環(huán)境下，完全能夠滿足仿真 要求，特別是對大數(shù)據(jù)量交互需求的分布式網(wǎng)絡(luò)仿真。在滿足路由信息交互的情況下，能夠 保證信息業(yè)務(wù)的正確傳送；能夠有效完成不同仿真應(yīng)用的時間一致推進，而且能夠方便實現(xiàn) 對仿真運行的控制，每一仿真PC機均帶有半實物接口，系統(tǒng)可擴展性強。如果需要增加仿真 系統(tǒng)，只需要將本系統(tǒng)安裝在運行仿真系統(tǒng)的計算機上即可，并且不受仿真系統(tǒng)與實物系統(tǒng)布置多少的限制。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中
圖l是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的實施例的信息交換示意圖3是本發(fā)明的實施例的帶半實物接口的分布式半實物網(wǎng)絡(luò)仿真流程圖。
具體實施例方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征 和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述， 均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。g卩，除非特別敘述，每個特征只是一 系列等效或類似特征中的一個例子而已。
本實施例包括接入局域網(wǎng)的實物節(jié)點A、實物節(jié)點B和運行有網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的仿真PC機， 參見附圖2所示。另外還包括接入前述局域網(wǎng)的管控PC機、時間服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，仿真 PC機帶有半實物接口，所述時間服務(wù)器要對管控PC機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、仿真PC機和半實物接口 進行授時，使系統(tǒng)時間達到一致，管控PC機完成對整個半實物網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)的啟動、監(jiān)控和 控制，所述半實物接口負責實現(xiàn)接入局域網(wǎng)的若干實物網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和若干運行有網(wǎng)絡(luò)仿真軟件 的仿真PC機之間的時間管理、路由信息交換和信息格式轉(zhuǎn)換，且該半實物接口通過固定時間 切換運行的方法實現(xiàn)時間管理，在仿真啟動以后，由半實物接口控制仿真PC機運行1秒時間 后，實物網(wǎng)絡(luò)節(jié)點運行l(wèi)秒時間，依次執(zhí)行直到仿真結(jié)束。
如圖2所示，在仿真系統(tǒng)開始時，控制權(quán)在管控PC機，解析仿真業(yè)務(wù)，將控制權(quán)交給仿 真系統(tǒng)，外部信息傳入仿真PC機，仿真PC機系統(tǒng)執(zhí)行仿真業(yè)務(wù)。執(zhí)行時間l秒安排中斷，傳 出信息到實物節(jié)點A、實物節(jié)點B，此時控制權(quán)交到仿真PC機外部實物節(jié)點，執(zhí)行時間l秒控 制權(quán)交回仿真PC機，直到業(yè)務(wù)加載完畢或者管控PC機終止仿真系統(tǒng)運行。
實物節(jié)點A的用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過IP處理模塊處理后輸出IP數(shù)據(jù)包，當IP數(shù)據(jù)包經(jīng)過半實物接 口處理后數(shù)據(jù)被還原并被重新封裝為仿真系統(tǒng)所使用的報文頭，該報文以仿真系統(tǒng)的報文格 式在仿真系統(tǒng)中傳輸，最后再經(jīng)過半實物接口處理后，仿真報文格式重新轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)包格 式，并以該格式輸出，最后實物節(jié)點B解析IP數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)交給用戶程序處理。
半實物接口向?qū)嵨锕?jié)點A、實物節(jié)點B提供仿真PC機內(nèi)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件中虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的路由信息表。同時，半實物接口也向仿真PC機內(nèi)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件中虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供實物節(jié)點A 、實物節(jié)點B的路由信息表。
數(shù)據(jù)服務(wù)器記錄分布式半實物網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)在整個仿真過程中各種仿真對象的性能統(tǒng)計 信息，如MAC層接入時延、業(yè)務(wù)端到端時延、丟包率、路由收斂時間等，分析仿真對象網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)的性能。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式
。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征 或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.分布式半實物網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)物理實物系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)，其中，網(wǎng)絡(luò)物理實物系統(tǒng)包括基于軍事通信網(wǎng)的若干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點及其通信連接設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)包括若干運行有網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的仿真PC機，其特征在于--網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)中每一仿真PC機均帶有半實物接口；--半實物網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)還包括管控PC機、時間服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，時間服務(wù)器要對管控PC機、數(shù)據(jù)服務(wù)器和仿真PC機進行授時，使系統(tǒng)時間達到一致，管控PC機完成對整個半實物網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)的運行控制和運行狀態(tài)監(jiān)控，數(shù)據(jù)服務(wù)器實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的收集和分析。
2 分布式半實物網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)的半實物接口控制方法，其特征在于:半實物接口完成網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)之間以及網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)物理實物系統(tǒng)之間的信息解析和傳輸、時間管理功能，它一方面根據(jù)時間服務(wù)器提供的統(tǒng)一時間基準，控制仿真系統(tǒng)的運行速度，實現(xiàn)仿真系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的同步運行；另一方面負責仿真系統(tǒng)的信息傳入和傳出，完成仿真系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的信息解析和交換；一該半實物接口通過固定時間切換運行的方法實現(xiàn)時間管理，在半實物網(wǎng)絡(luò)仿真啟動以后，由半實物接口控制仿真PC機中的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件運行1秒時間以后，物理實物網(wǎng)絡(luò)節(jié)點運行1秒時間，依次執(zhí)行直到仿真結(jié)束；一半實物接口對業(yè)務(wù)信息和路由信息的處理方法都是采用IP數(shù)據(jù)包的處理方式，完成信息內(nèi)容的解析和格式轉(zhuǎn)換，仿真系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)到實物系統(tǒng)的過程為1) 數(shù)據(jù)發(fā)送請求一當仿真系統(tǒng)需要向?qū)嵨锵到y(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先構(gòu)造仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包格式，并向半實物接口發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸請求；2) 信息解析一當運行控制權(quán)在半實物接口時，半實物接口獲取仿真系統(tǒng)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，即業(yè)務(wù)信息或路由信息，解析數(shù)據(jù)包格式及內(nèi)容；3) 數(shù)據(jù)包構(gòu)建一半實物接口根據(jù)仿真數(shù)據(jù)信息類型創(chuàng)建符合大小、類型、內(nèi)容等要求的實際的IP數(shù)據(jù)包，并根據(jù)路由表內(nèi)容，確定目的地址，封裝在IP數(shù)據(jù)包中，實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)包的構(gòu)建；[ 4) 數(shù)據(jù)發(fā)送一在完成數(shù)據(jù)包構(gòu)建后，將數(shù)據(jù)包發(fā)往實物系統(tǒng)；[5) 數(shù)據(jù)接收一實物系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)包后，完成數(shù)據(jù)包解封和數(shù)據(jù)內(nèi)容解析，并交由上層應(yīng)用程序處理；實物系統(tǒng)發(fā)往仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在半實物接口的處理方式是上述過程的逆過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分布式半實物網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)及其半實物接口控制方法，包括網(wǎng)絡(luò)物理實物系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)，其中，網(wǎng)絡(luò)物理實物系統(tǒng)包括基于軍事通信網(wǎng)的若干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點及其通信連接設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)包括若干運行有網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的仿真PC機，網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)中每一仿真PC機均帶有半實物接口；半實物接口完成網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)之間以及網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)物理實物系統(tǒng)之間的信息解析和傳輸、時間管理功能，在不改變模擬、實物系統(tǒng)任何設(shè)置的情況下，將仿真、實物等不同的仿真應(yīng)用互連，每一仿真PC機均帶有半實物接口，系統(tǒng)可擴展性強。
文檔編號H04L12/26GK101645813SQ200910306658
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者張建軍, 張海峰, 王中武, 田永春, 范喜全, 濤 韋 申請人:中國電子科技集團公司第三十研究所