一种通信信道仿真装置的制作方法

本实用新型涉及通信信道仿真技术，适用于在复杂电磁环境下多个通信节点间的通话、数传的带宽、丢包等效果仿真，特别涉及一种通信信道仿真装置。

背景技术：

进入21世纪，随着通信技术的迅速发展，网络也走进千家万户，人们对于网络的依赖更加强烈，但同时也面临着巨大的挑战，通信方式的多样化给用户带来极大的方便同时也给用户带来各种安全隐患。人们接收的信息量越来越丰富，对信息安全和保密性就提出更高的要求。信息化技术在军事领域的广泛应用，势必引起新的军事革命和战争形式。信息化战争最终将取代机械化战争，成为未来战争的基本形态。

信息化战争指主要使用以信息技术为主导的武器装备系统、以信息为主要资源、以信息化军队为主体、以信息中心战为主要作战方式，以争夺信息资源为直接目标，并以相应的军事理论为指导的战争。信息化战争与以往战争最大的不同点，就在于信息的地位和作用发生了变化。信息作为一种新型资源，改变了物质和能量的作用方式，进而改变了作战制胜机理，无可争议地成为生成战斗力的新的主导资源。

复杂电磁环境下作战，是建立在机械化作战基础上并嵌入了复杂电磁环境下信息化因素的军事对抗行为，是机械化作战向复杂电磁环境下信息化作战过渡期间的一种特殊状态。由于信息时代的到来和不断深入发展，未来相当长的历史时期，世界绝大多数作战行动都将在复杂电磁环境下信息化的背景下发生。随着复杂电磁环境下信息化因素嵌入量的增多，信息因素对作战的影响将逐步加大，直至形成复杂电磁环境下信息化作战体系之间的对抗，将人类战争完全引向复杂电磁环境下信息化。

复杂电磁环境仿真已成为当前研究的热点，目前研究大多都是基于复杂电磁环境特点，采用扩频技术、信道编码技术、变速跳频技术、智能限幅技术、自适应调零天线技术、自适应干扰抑制技术、智能自动增益控制等技术手段实现仿真。目前技术只是对复杂电磁环境的单一方面进行仿真和抗干扰，不能全面地仿真复杂电磁环境下通信链路和带宽状况；不能逼真地呈现复杂电磁环境下信息化战争的特点。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种复杂电磁环境下话音数据传输效果仿真装置。能够仿真实战条件下红蓝双方的电磁对抗情况；能够仿真战场自然天电环境模拟（如雨雪、太阳磁爆、电离扰动等），战场地理环境模拟（如地形、地物等）对通信链路的影响；能够依据不同干扰类型自动生成干扰等级，产生相应仿真效果。解决复杂电磁环境下通信信道仿真问题，为复杂电磁环境下通信抗干扰提供有力依据。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的。一种通信信道仿真装置，包括核心板，所述核心板的RGMII0口与第一网络交换芯片的 RGMII口相连，RGMII1口与千兆PHY芯片的RGMII口相连；第一网络交换芯片与第二网络交换芯片通过Serdes口互联，第一网络交换芯片、第二网络交换芯片和千兆PHY芯片均连接有千兆网口，用于支持不同网段通信；SD卡和调试串口分别与核心板互联，SD卡用于系统存储，调试串口用于开发者调试；核心板、千兆PHY芯片、第一网络交换芯片和第二网络交换芯片通过MDC/MDIO口互联。

本实用新型基于Linux操作系统采用TC构建软流控的硬件平台，能够实现多个通信节点间在复杂电磁环境下的通话效果模拟，以及通信节点间在复杂电磁环境下数传的带宽、丢包等效果模拟，可满足复杂网络拓扑下网关接入功能，实现各种部队编组的武器装备模拟训练。安装简单，使用方便，可广泛应用于部队训练的使用需求。

附图说明

图1是本实用新型的系统硬件框图；

图2是本实用新型的单节点通信示意图；

图3是本实用新型的多节点无线通信示意图；

图4是本实用新型的多节点有线通信示意图。

图中：1-核心板，2-第一网络交换芯片，3-千兆PHY芯片，4-调试串口，5-千兆网口，6-SD卡，7-第二网络交换芯片。

具体实施方式

以下结合实施例并对照附图对本实用新型进行详细说明。参见图1，一种通信信道仿真装置，核心板1的RGMII0口与第一网络交换芯片2的 RGMII口相连，RGMII1口与千兆PHY芯片3的RGMII口相连；第一网络交换芯片2与第二网络交换芯片7通过Serdes口互联，第一网络交换芯片2、第二网络交换芯片7和千兆PHY芯片3均连接有千兆网口5，用于支持不同网段通信；SD卡6和调试串口4分别与核心板1互联，SD卡6用于系统存储，调试串口4用于开发者调试；核心板1、千兆PHY芯片3、第一网络交换芯片2和第二网络交换芯片7通过MDC/MDIO口互联。

实施例：

本实用新型通过对现有技术中的软硬件同时优化，硬件核心板1采用CPU TL5728核心板，其集成双ARM Cortex-A15，主频达到1.5GHz，内存8G，外设接口丰富，集成千兆网、PCIE、USB3.0、UART、SPI、I2C、SATA及工业控制总线等接口。第一、第二网络交换芯片2、7采用MARVELL最新推出的高集成度的千兆网络交换芯片88E6390，其包括八个千兆网口、二个SERDES口、一个RGMII口等接口。千兆PHY芯片3采用KSZ9031，接口用于数据与计算机的传输接口，保证了数据传输带宽和传输速度。

本实用新型中核心板1、第一网络交换芯片2、第二网络交换芯片7、千兆PHY芯片3和SD卡6构成了整个装置的核心处理模块（参见图1）。

核心板1是整个系统控制核心，它执行预先固化的软件，完成网络接口模块的控制；完成控制命令、语音包和数据包等的数据传输；完成系统中各部分状态的控制与检测；完成网络通信协议处理。

第一、第二网络交换芯片2、7包括2路集成的Serdes接口，可用于两片网络交换芯片级联；8路千兆PHY口，直接通过隔离变压器完成8路网络链路接入等；P0口直接与核心板1 RGMII0口互连，完成以太网数据的收发；网络交换芯片同时能够控制8路网络信号的状态指示灯。

千兆PHY芯片3采用KSZ9031芯片，其是一种完全集成10/100/1000Mbps以太网、PHY（物理层）收发器，用于通过标准CAT5非屏蔽双绞线电缆发送和接收数据。通过RGMII口直接与核心板1 RGMII1互联，完成以太网数据传输；能够自动选择最高链路建立速率和双工（半/全）的自动协商功能；适用于链路、活动和速率的可编程LED输出；能够自动检测和修正对交换、对偏斜和对极性。

其它还设置有电源通断指示灯、核心板1运行状态指示灯和16路链路状态指示灯。

图2为单节点通信仿真示例，通信信道仿真装置通过网口分别连接超短波电台模拟器和通信控制计算机，超短波电台模拟器内部固化嵌入式软件，通信控制计算机部署通信管理软件和通信控制软件。能够为信道设备网内单体设备提供15路网络链路接入；能够对链路的带宽进行模拟；能够仿真复杂电磁环境下的通信链路状况。

图3为多节点无线通信仿真示例，每个节点内部的单体设备模拟器通过网口与通信信道仿真装置连接，各节点之间通信信道仿真装置通过网关口与三层网络交换机任意网口连接，通信控制计算机与三层网络交换机连接，超短波电台模拟器和通信网络控制模拟器内部固化嵌入式软件，席位计算机部署通信管理软件，通信控制计算机部署通信控制软件。能够仿真多个节点无线通信方式下，通信信道带宽和复杂电磁环境下的通信链路状况。

图4为多节点有线通信仿真示例，每个节点内部的单体设备模拟器通过网口与通信信道仿真装置连接，各节点之间通信信道仿真装置通过网关口与三层网络交换机任意网口连接，高速有线数话同传模拟器通过被复线连接，通信控制计算机与三层网络交换机连接。超短波电台模拟器、高速有线数话同传模拟器和通信网络控制模拟器内部固化嵌入式软件，席位计算机部署通信管理软件，通信控制计算机部署通信控制软件。能够仿真多个节点有线通信方式下，通信信道带宽和复杂电磁环境下的通信链路状况。

本实用新型通信信道仿真装置内部固化了C语言通信仿真软件，版本号：V1.00.00。实现通信设备在复杂电磁环境下的通信效果仿真，依据分节点环境参数、位置信息、干扰源种类形成相应等级的干扰效果。主要由数据交换模块、转发控制模块、网络规划模块、干扰参数设置模块、干扰等级生成模块和电磁干扰展示模块组成。

各功能模块职责如下：

数据交换模块主要完成了节点之间的数传数据、话音数据以及协议信令数据的交换传输的功能，统一将节点内通信设备模拟器的数据流传输到三层网络交换机进行节点间数据交互。

转发控制模块是实现干扰抗干扰效果仿真、故障效果仿真关键功能模块，由于在通信组网中，所有的节点内通信设备模拟器都接在通信信道仿真装置上，所有的数据都统一经由通信信道仿真装置转发给三层网络交换机，对于有线和无线信道的数据，在通信信道仿真装置底层网络数据处理采用QoS技术进行流量控制处理来管理信道带宽的模拟仿真，使得不同的通信设备模拟器采用不同的链路带宽。同时对Linux内核的协议栈部分代码进行二次开发，实现可以响应复杂电磁环境下的干扰、故障信令，对干扰、故障效果进行仿真模拟，采用的是对指定设备IP地址的话音数据包进行丢包处理，即产生话音断断续续的效果，进行改包则可以产生话音不清晰的效果。

对于数传链路仿真效果，根据组网拓扑下发组网建链信令，对节点之间的数传通信链路的通断进行控制。

网络规划模块对配置方案、单体设备模拟器、网络拓扑等参数进行标绘、规划，对各分节点在地图上进行标绘，赋予每个分节点地理位置信息。

干扰参数设置模块能够动态设置电磁干扰种类（单频干扰、多频干扰、梳状干扰、线性调频干扰、波形跟踪干扰、延时转发干扰）和各类干扰参数（自然天电环境、战场地理环境）。

干扰等级生成模块依据不同的干扰类型和干扰参数将干扰等级划分为10个级别，生成相应的干扰模型，参照OPNET软件生成干扰等级。

电磁干扰展示模块依据生成的干扰等级模型，通过话音和数据进行干扰效果展示以及电磁频谱显示。