一种半实物仿真系统及其通信方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半实物仿真技术领域，更具体的说，涉及一种半实物仿真系统及其通
?目方法。
【背景技术】
[0002]半实物仿真，也称为硬件在回路仿真(Hardware In The Loop，HITL)，是在软件模拟环境中加入实物，使用虚拟化技术把仿真测试中一些模块/部件用软件实现，而将重要的模块用硬件实现，在减少经费投入的同时尽可能逼近真实结果。半实物网络仿真是半实物仿真在网络仿真软件上的实现，将外部网络设备映射为仿真网络中的特殊节点或设备，并使用真实数据进行网络仿真试验，数据融合到仿真网络中，可以较真实地还原网络规律和网络行为，为组网和通信协议的研究提供较为精确的结果。
[0003]半实物网络仿真通常使用外部接口技术来实现，外部接口包括分布式接口和专用接口两类。分布式接口通常采用高层体系架构(High Level Architecture，HLA)接口模块，将仿真环境作为HLA标准联邦成员加入联邦中，通过HLA联邦体系架构将网络仿真环境与外部的实际设备连接起来实现协同的半实物仿真。专用接口是利用网络仿真软件提供或自主开发的外部接口模块，将多个物理网络接口映射到虚拟网络中不同的网络地址，从而使得物理设备和网络仿真能进行交互，如OPNET网络仿真软件的系统在环(System In TheLoop，SITL)接口、VRNET网络仿真软件的分布式系统在环(Distributed System In TheLoop，DSITL)接口。基于HLA的分布式半实物仿真相对简单，但是需要HLA接口模块和HLA仿真环境的支持，无法用于网络仿真与实物节点的直连仿真。所以，网络仿真通常采用专用的外部接口模块进行外部互联与半实物仿真。
[0004]采用专用接口的半实物仿真系统，通常将外部的实物终端设备映射为网络仿真环境中的终端节点，终端节点之间通过虚拟网络仿真环境交换业务信息。由于终端节点不参与网络自组织过程，因此现有的半实物仿真系统无法满足自组网的半实物仿真需求。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种半实物仿真系统及其通信方法，以实现终端节点能够参与网络自组织过程，满足自组网的半实物仿真需求。
[0006]—种半实物仿真系统，包括:PC机、第一实体物理层设备、第二实体物理层设备和半实物仿真接口，其中，所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备相同；
[0007]所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备连接，所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备中作为发射端的设备对接收到的业务信息依次进行基带信号、中频信号和射频信号处理，并将处理后的业务信息通过射频信号发送至所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备中作为接收端的设备；
[0008]所述半实物仿真接口分别与所述PC机、所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备连接，所述半实物仿真接口用于对所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备进行链路控制与调度，并实现所述PC机发送的虚拟数据包与所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备发送的实体数据包之间的协议转换；
[0009]所述PC机包含有虚拟网络仿真环境，所述PC机通过所述虚拟网络仿真环境进行网络拓扑规划，虚拟节点和映射节点的定义，并根据对网络环境参数以及所述虚拟节点和所述映射节点的模型参数的配置结果进行网络仿真，其中，所述虚拟节点包括应用层模型、网络协议模型、虚拟物理层模型和节点移动模型;所述映射节点包括应用层模型、网络协议模型、虚拟物理层模型、实体物理层模型和节点移动模型。
[0010]优选的，所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备通过射频线缆连接。
[0011]优选的，所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备通过信道模拟器连接。
[0012]—种半实物仿真系统的通信方法，包括:
[0013]选定虚拟网络仿真环境中的虚拟节点或映射节点中的一个作为源节点；
[0014]在所述源节点的应用层模型生成业务信息，并将所述业务信息发送给所述源节点的网络协议模型；
[0015]通过所述应用层模型向所述网络协议模型发送数据发送请求，触发所述网络协议模型生成组网控制信息；
[0016]通过所述网络协议模型根据所述组网控制信息在虚拟网络仿真环境中进行传播和分布式计算，完成网络自组织过程；
[0017]由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的物理层模型，所述物理层模型为虚拟物理层模型或实体物理层模型；
[0018]通过所述物理层模型将所述协议封装后的业务信息发送至与所述源节点相邻的其他节点的物理层模型，所述其他节点的物理层模型为虚拟物理层模型或实体物理层模型；
[0019]控制所述其他节点通过各自的物理层模型将所述协议封装后的业务信息发送至各自的网络协议模型；
[0020]通过所述其他节点的网络协议模型对所述协议封装后的业务信息进行协议解析，得到解析后的业务信息；
[0021 ]根据所述解析后的业务信息中包含的目的地址，将所述解析后的业务信息发送至目的节点，所述目的节点为虚拟节点或映射节点。
[0022]优选的，通过所述网络协议模型根据所述组网控制信息在虚拟网络仿真环境中进行传播和分布式计算，完成网络自组织过程包括:
[0023]通过所述网络协议模型将所述组网控制信息发送给所述源节点的虚拟物理层模型；
[0024]通过所述虚拟物理层模型将所述组网控制信息发送至广播无线信道模型，以通过所述广播无线信道模型将所述组网控制信息发送至与所述源节点相邻的其他节点；
[0025]在所述其他节点接收到所述组网控制信息后，通过所述其他节点的虚拟物理层模型将所述组网控制信息发送至各自的网络协议模型；
[0026]通过所述其他节点的网络协议模型根据各自对应的节点移动模型以及所述组网控制信息完成网络自组织计算过程，得到自组织计算结果；
[0027]根据所述自组织计算结果判断是否继续转发所述组网控制信息；
[0028]如果是，则通过所述其他节点重新发送所述组网控制信息；
[0029]如果否，则由所述其他节点将所述自组织计算结果保存至本地，并终止控制所述组网控制信息的传输。
[0030]优选的，由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的物理层模型包括:
[0031]当所述源节点为虚拟节点时，由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的虚拟物理层模型；
[0032]当所述源节点为映射节点时，由所述网络协议模型对所述业务信息进行协议封装，并将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的实体物理层模型。
[0033]优选的，在将协议封装后的业务信息发送至所述源节点的实体物理层模型之后，还包括:
[0034]通过所述网络协议模型向所述实体物理层模型发送数据发送请求；
[0035]在所述实体物理层模型接收到所述数据发送请求后，通过所述实体物理层模型将所述协议封装后的业务信息发送至与所述实体物理层模型对应的第一半实物仿真接口；
[0036]通过所述第一半实物仿真接口将所述协议封装后的业务信息转换成实体数据包，并将所述实体数据包发送至与所述实体物理层模型对应的实体物理层设备，所述实体物理层设备为所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备中作为发射端的设备；
[0037]通过所述实体物理层设备对所述实体数据包中包含的业务信息依次进行基带信号、中频信号和射频信号处理，并将处理后的实体数据包通过射频信号发送至所述第一实体物理层设备和所述第二实体物理层设备中作为接收端的设备；
[0038]通过所述接收端将所述处理后的实体数据包发送给与所述接收端对应的第二半实物仿真接口；
[0039]通过所述第二半实物仿真接口将所述处理后的实体数据包转换成虚拟数据包，并发送至与所述第二半实物仿真接口对应的实体物理层模型。
[0040]优选的，根据所述解析后的业务信息中包含的目的地址，将所述解析后的业务信息发送至目的节点包括:
[0041 ]根据所述解析后的业务信息中包含的目的地址，判断本节点的地址为所述