专利汇可以提供一种基于时分多址接入空间动态网络的数据传输测试方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于时分多址接入空间动态网络的数据传输测试方法。技术方案是先构建一个由网络数据半实物测试装置和被测卫星组成的测试环境,网络数据半实物测试装置对被测试卫星的测试场景进行试验配置和任务规划、判断被测卫星是否在轨,如果在轨则计算“虚拟指向星”轨道数据,否则直接产生测试数据,并分发数据到网络数据半实物测试装置各 软件 ;被测试卫星的建链指向软件确定每个时隙连接的目标 节点 ,并计算链路指向;最后对被测试卫星的数据传输进行测试性能评估。采用本发明可以实现在一套 硬件 设备上、在卫星在不改变自身状态的前提下,且在地面测试阶段和卫星在轨阶段完成时分多址接入空间动态网络的网络协议测试。,下面是一种基于时分多址接入空间动态网络的数据传输测试方法专利的具体信息内容。
1.一种基于时分多址接入空间动态网络的数据传输测试方法,其特征在于包括以下步骤:
第一步:构建一个测试环境:
测试环境由网络数据半实物测试装置和被测卫星组成,被测卫星和网络数据半实物测试装置通过数据传输链路或管理控制链路连接,数据传输链路传输时分多址接入空间动态网络中的各种测试数据,管理控制链路传输辅助参数信息;被测卫星在采用网络数据半实物验证装置进行测试时的状态和该卫星的在轨状态完全一致;
被测卫星和网络数据半实物测试装置模拟的虚拟卫星共同构成一个时分多址接入空间动态网络,每个参与测试的被测试卫星和虚拟卫星共同组成时分多址接入空间动态网络中的节点,分别称为被测卫星节点和虚拟卫星节点,这两种节点在时分多址接入空间动态网络中的数据传输功能完全相同,只是节点的存在位置不同;虚拟卫星指由网络数据半实物测试装置模拟的在完成时分多址接入空间动态网络数据传输功能时和真实卫星功能完全相同的卫星;时分多址接入空间动态网络的节点数量为N+1,N为虚拟卫星节点的数量;
被测卫星上的硬件分为卫星射频子系统和卫星控制子系统,卫星控制子系统和卫星射频子系统之间通过数据总线连接;卫星控制子系统中的星载计算机安装有建链指向软件、通信协议栈处理软件;卫星射频子系统对时分多址接入空间动态网络中的数据进行调制、数模转换、上变频操作,通过天线将调制后的射频信号发射,被测卫星通过卫星射频子系统和网络数据半实物验证装置相连;被测卫星的建链指向软件根据从网络数据半实物测试装置获得的辅助参数信息中的建链发起节点运动轨道、目标节点运动轨道、当前时间,计算出当前时隙卫星射频子系统的建链指向;被测卫星的通信协议栈处理软件对测试数据进行接收、转发和发送;
网络数据半实物测试装置是对被测试卫星运行时分多址接入空间动态网络数据传输方式正确性进行测试的装置,由测试装置射频子系统和测试装置控制子系统组成,测试装置控制子系统和测试装置射频子系统之间通过数据总线连接;测试装置控制子系统由测试管理软件、测试配置与规划软件、测试数据产生软件、测试数据交互控制软件、虚拟卫星通信协议栈处理软件、测试项目性能分析软件、时间同步软件、测试配置与规划软件参数配置文件、测试数据产生软件参数配置文件、测试管理软件参数配置文件组成。
测试装置射频子系统与卫星射频子系统结构一样,负责将时分多址接入空间动态网络中的数据进行调制、数模转换、上变频操作,通过天线将调制后的射频信号发射出去;测试装置射频子系统和被测卫星射频子系统通过无线链路相连;
测试配置与规划软件参数配置文件有1项,2个域,分别为测试的虚拟卫星数量、参与测试的虚拟卫星编号;
测试数据产生软件参数配置文件有Q项,其中Q≤N×(N-1)/2,每一项有6个域,分别为数据的发送节点、数据的接收节点、数据种类、数据帧数量、发送优先级、是否重传;
测试管理软件参数配置文件共1项,3个域,分别为被测卫星是否在轨、被测卫星轨道、网络数据半实物测试装置的位置;
测试配置与规划软件根据测试配置与规划软件参数配置文件确定参与测试的虚拟卫星数量N与编号,同被测卫星一起,生成建链规划表、路由表、测试状态配置表,将建链规划表、路由表、测试状态配置表发送给测试管理软件;测试配置与规划软件同时生成时分多址接入空间动态网络中节点理想状态信息,并将节点理想状态信息输出给测试管理软件,所述理想状态信息指测试配置与规划软件按照虚拟卫星通信协议栈处理软件的流程推演出的各节点在不同的时隙的测试数据种类、数量、接收数据数量、发送数据数量、转发数据数量;
测试数据产生软件根据测试数据产生软件参数配置文件产生测试数据,将测试数据发送给测试管理软件;
测试管理软件将从测试配置与规划软件收到的虚拟卫星的建链规划表、路由表、测试状态配置表下发至测试数据交互控制软件,将被测卫星的建链规划表和路由表由卫星管理链路上注至被测卫星,将从测试配置与规划软件收到的节点理想状态信息发送至测试项目性能评估与分析软件;
测试管理软件为每一个虚拟卫星分配独立的存储区;各虚拟卫星节点数据缓冲区按照建链规划表中的时隙编号,存储各节点的接收数据、发送数据、转发数据,当节点接收数据时,称节点处于接收状态;当节点发送数据时,称节点处于发送状态;当节点转发数据时,称节点处于转发状态;
测试管理软件根据测试管理软件参数配置文件确定被测卫星是否在轨,如果在轨则计算“虚拟指向星”轨道,否则不计算;“虚拟指向星”存在于被测卫星和网络数据半实物测试装置连接线的延长线上,并和被测卫星分处于地球两端,当被测卫星指向“虚拟指向星”时,链路被地球遮挡,实际位于其链路指向的网络数据半实物测试装置接收到无线信号,并和被测卫星建立无线链路;测试管理软件将从外部获取的被测卫星轨道和“虚拟指向星”轨道一起通过管理控制链路上注至被测卫星;
测试数据交互控制软件对从测试管理软件收到的测试数据在网络数据半实物测试装置和被测卫星之间进行分配和传输,并将测试数据进行存储,供虚拟卫星通信协议栈处理软件使用;测试数据交互控制软件根据从测试管理软件接收的测试状态配置表、每个虚拟卫星的建链规划表和路由表确定虚拟卫星节点和被测卫星之间的连接关系和数据传输关系;并将网络数据半实物测试装置中运行的虚拟卫星节点发送的测试数据发送给被测卫星,同时接收被测卫星发送的测试数据;测试数据交互控制软件收集测试过程中各节点在不同的时隙的测试数据种类、数量、接收数据数量、发送数据数量、转发数据数量这些信息,形成节点实际状态信息,将节点实际状态信息发送至测试管理软件,测试管理软件将节点实际状态信息发送至测试项目性能评估软件;
虚拟卫星通信协议栈处理软件对每一个虚拟卫星节点维护不同的数据缓冲区,按照建链规划表和路由表确定的连接顺序和数据发送通道对上一个连接节点发出的测试数据进行接收、并将测试数据发送给下一个连接节点,保证虚拟卫星节点在数据协议执行方面和被测卫星一致;
测试项目性能评估与分析软件对被测试卫星的总体测试性能评估与分析,测试性能评估与分析软件从测试配置与规划软件收到的节点理想状态信息,从测试数据交互控制软件的测试数据,从虚拟卫星通信协议栈处理软件获取各虚拟卫星节点实际状态;将各虚拟卫星节点状态、测试数据和节点理想状态信息进行对比,对被测卫星是否具备基于时分多址接入空间动态网络的数据传输能力给出结论;
时间同步软件为参与测试的各软件提供统一的时隙,保持各硬件软件之间的时间同步;
第二步:测试装置控制子系统对被测卫星的测试场景进行试验配置和任务规划,方法是:
2.1测试配置与规划软件根据测试配置与规划软件参数配置文件确定参与本次试验的虚拟卫星的数量N和虚拟卫星的编号;
2.2测试配置与规划软件针对试验场景,根据卫星轨道计算得到卫星之间的链接关系和数据传输路径,构建建链规划表、路由表,并根据虚拟卫星数量、编号、连接关系构建测试状态配置表;测试状态配置表由表头和表体组成:表头由起始时刻和终止时刻两个域组成,起始时刻指测试状态配置表生效的时刻,终止时刻指所属测试状态配置表失效的时刻;
表体有P项,P=(终止时刻-起始时刻)/时隙,即建链规划表有效时间长度为P个时隙;
表体由5个域组成,5个域分别为时隙编号、当前时隙的仿真节点号、当前时隙的收发状态、链路数据速率、链路编码方式;时隙指起始时刻与终止时刻之间的时间段;
2.3测试配置与规划软件按照虚拟卫星通信协议栈处理软件的流程推演出各节点在不同的时隙的测试数据种类、数量、接收数据数量、发送数据数量、转发数据数量等信息,生成节点理想状态信息,将节点理想状态信息发送给测试管理软件;
2.4测试配置与规划软件将测试状态配置表、建链规划表、路由表、节点理想状态信息输出给测试管理软件;第三步:测试数据产生软件产生测试数据,并将测试数据发送至测试管理软件;
第四步:测试管理软件根据测试管理软件参数配置文件中的“被测卫星是否在轨”域判断被测卫星是否在轨,如果在轨,执行第五步,否则执行第六步;
第五步:测试管理软件计算“虚拟指向星”轨道数据,并将“虚拟指向星”轨道数据发送到被测卫星;
第六步:测试管理软件分发数据文件到网络数据半实物测试装置中其它的软件:
6.1测试管理软件将测试状态配置表、虚拟卫星的建链规划表和路由表、测试数据文件通过数据总线发送到测试数据交互控制软件;
6.2测试管理软件根据参加测试的虚拟卫星数量N,在测试装置控制子系统为每一个虚拟卫星分配独立的存储区,同时在测试装置射频子系统设置一个射频数据处理缓冲区;
6.3测试管理软件将被测卫星的建链规划表、路由表、被测卫星轨道通过管理控制链路发送至被测卫星;
6.4测试管理软件将节点理想状态信息发送到测试性能分析与评估软件;
第七步:网络数据半实物测试装置的时间同步软件提供时间节拍,保持星地时间同步,并提供建立节拍所需要的时隙;第八步:网络数据半实物测试装置对网络数据半实物测试装置中的虚拟卫星和被测卫星进行交互控制:
8.1测试数据交互控制软件读取时间同步软件提供的时隙;
8.2测试数据交互控制软件根据测试状态配置表的“仿真节点号”项确定本时隙和被测卫星节点有链接关系的虚拟卫星节点;
8.3测试数据交互控制软件读取当前虚拟卫星节点的建链规划表和路由表,确定虚拟卫星节点和被测卫星之间的连接关系和数据传输关系;测试数据交互控制软件根据测试状态配置表的“仿真节点号”,在第三步产生的测试数据中确定当前虚拟卫星节点作为发送节点发送的测试数据,当前虚拟卫星节点指在某一特定时刻和被测卫星相连接的一颗虚拟卫星;
8.4虚拟卫星通信协议栈处理软件接收、发送或转发测试数据,并将需要发送的测试数据通过内部总线传送到网络数据半实物测试装置的测试数据交互控制软件;
8.5测试管理软件将当前虚拟卫星节点的发送数据下发至测试装置射频子系统;
8.6测试装置射频子系统将需要发送的测试数据调制后,以射频信号的方式通过天线或者有线方式和被测试卫星建立链路,将当前虚拟卫星节点的发送数据发送给被测卫星;
8.7测试数据交互控制软件将节点实际状态信息发送至测试管理软件;
8.8测试管理软件将节点实际状态信息发送至测试性能评估与分析软件;
第九步:被测卫星的建链指向软件读取建链规划表和路由表,确定每个时隙连接的目标节点,并根据被测卫星轨道和“虚拟指向星”星历计算链路指向;卫星通信协议栈处理软件根据星历计算链路指向确定本节点发送的数据、本节点转发的数据、本节点接收的数据,并将数据发送到卫星射频子系统,通过射频子系统将数据发送到网络数据半实物测试装置;
第十步:测试性能评估与分析软件对被测卫星在时分多址接入空间动态网络中的数据传输进行测试性能评估与分析:测试性能评估与分析软件读取节点理想状态信息、节点实际状态信息,比较同一个时隙中每一个节点的实际状态信息和理想状态信息;如果有任何一个节点的实际状态信息和理想状态信息不一致,即可判定被测卫星时分多址接入空间动态网络中数据传输不正确;若所有节点的实际状态信息和理想状态信息完全一致,即可判定被测卫星时分多址接入空间动态网络中数据传输正确,并得出被测卫星在时分多址接入空间动态网络中数据传输正确的结论。
2.如权利要求1所述的一种基于时分多址接入空间动态网络的数据传输测试方法,其特征在于所述测试数据指N个虚拟卫星和被测卫星间链路网络业务模拟数据、星座轨道与星间观测数据、遥控、遥测数据;所述辅助参数信息,辅助参数信息包含:建链规划表、路由表、建链发起节点运动轨道、目标节点运动轨道、系统时间。
3.如权利要求1所述的一种基于时分多址接入空间动态网络的数据传输测试方法,其特征在于第一步所述测试配置与规划软件参数配置文件中测试的虚拟卫星数量即N的数值;测试数据产生软件参数配置文件中的数据的发送节点指测试数据传输的起始节点,数据的接收节点指测试数据传输的目的节点,数据种类指遥控数据或者遥测数据,数据帧数量指传输的测试数据帧数量,以数据帧为单位,发送优先级是0-15之间的数,15优先级最高,是否重传域为0表示重传,为1表示不重传;测试管理软件参数配置文件被测卫星是否在轨域为0表示在轨,为1表示不在轨,网络数据半实物测试装置的位置指网络数据半实物测试装置的物理坐标。
4.如权利要求1所述的一种基于时分多址接入空间动态网络的数据传输测试方法,其特征在于第二步所述测试状态配置表的表体形如:
1)时隙编号:以1为起始,顺序增加,最大值为P;
2)仿真节点号:网络数据半实物测试装置在本时隙仿真的虚拟卫星编号;
3)收发状态:虚拟卫星编号所对应的虚拟卫星节点在本时隙的状态,有接收和发送两个状态;
4)链路数据速率:虚拟卫星和被测卫星射频链路对应的数据传输速率;
5)链路编码方式:虚拟卫星和被测卫星射频链路对应的调制编码方式。
5.如权利要求1所述的一种基于时分多址接入空间动态网络的数据传输测试方法,其特征在于第三步所述测试数据产生软件产生测试数据,并将测试数据发送至测试管理软件的方法是:
3.1测试数据产生软件从测试数据产生软件参数配置文件读取数据的发送节点、接收节点、数据种类、数据帧数量、发送优先级、是否重传参数;
3.2测试数据产生软件根据测试数据产生软件参数配置文件产生N个虚拟卫星和被测卫星节点的测试数据,测试数据存贮在测试数据文件中;
3.3测试数据产生软件将测试数据文件通过数据总线发送至测试管理软件。
6.如权利要求1所述的一种基于时分多址接入空间动态网络的数据传输测试方法,其特征在于第五步所述测试管理软件计算“虚拟指向星”轨道数据,并将“虚拟指向星”轨道数据发送到被测卫星的方法是;
5.1测试管理软件从测试管理软件参数配置文件读取被测卫星轨道;
5.2测试管理软件从测试管理软件参数配置文件读取网络数据半实物测试装置的位置;
5.3测试管理软件计算“虚拟指向星”轨道数据:根据被测卫星轨道和网络数据半实物测试装置的位置计算出被测卫星建链指向;再根据建链指向的延长线计算出“虚拟指向星”的位置并拟合出“虚拟指向星”轨道;
5.4测试管理软件将“虚拟指向星”轨道通过管理控制链路发送到被测卫星。
7.如权利要求1所述的一种基于时分多址接入空间动态网络的数据传输测试方法,其特征在于第6.2步所述为每一个虚拟卫星分配独立的存储区大小按照P×M×每帧字节数进行设置,单位为字节;在测试装置射频子系统设置的射频数据处理缓冲区大小按照N×P×M×每帧字节数进行设置,单位为字节,M为每时隙传输的最大数据帧数。
8.如权利要求1所述的一种基于时分多址接入空间动态网络的数据传输测试方法,其特征在于第七步所述网络数据半实物测试装置的时间同步软件提供时间节拍的方法是:
7.1时间同步软件得到外部传送来的协调世界时即UTC时间;
7.2时间同步软件将UTC时间播发到被测卫星和网络数据半实物测试装置的其它软件。
9.如权利要求1所述的一种基于时分多址接入空间动态网络的数据传输测试方法,其特征在于第八步所述虚拟卫星通信协议栈处理软件接收、发送或转发测试数据是采用专利申请号201510004471.4一种基于时分多址接入空间动态网络的可靠数据传输方法第一步至第四步所述的传输方法。
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