基于Exata的数据链通信教学平台设计

针对军事院校数据链通信课程中实际操作装备较少的问题,研究并设计了一种基于Exata的数据链半实物网络仿真平台。首先介绍了Exata的网路仿真工具的结构与特点,然后通过设计一种基于TMDA协议、多节点的Link16的数据链半实物网络模型过程,详细论述了基于Exata仿真平台的大规模、半实物数据链通信装备组网过程,得到了实验结果。仿真结果表明,该平台满足了数据链通信教学中的应用,可以通过观看网络运行动画、分析组网仿真数据,让学生更容易、更深入地理解数据链通信传输的流程,有效提高了教学效果。

EXata平台下宽带TDMA战术数据链网络仿真方法研究

以基于IP业务的宽带TDMA战术数据链网络的仿真需求为驱动,以EXata网络仿真系统为平台,分析了EXata的仿真机制及其TDMA协议实现机制,归纳总结了EXata在仿真基于IP业务的宽带TDMA战术数据链网络时存在的问题及其原因,提出了一种基于微时隙组合的仿真方法。仿真实例表明:所提仿真方法打破了EXata的TDMA实现机制对节点传输能力的限制,满足了宽带TDMA战术数据链网络中节点业务传输需求,使得EXata对基于IP业务的宽带TDMA战术数据链网络进行仿真时能够得到较理想的仿真结果,为未来战术数据链的网络仿真研究提供了参考与借鉴。

基于Exata的网络通信协议仿真

Exata是针对无线通信技术而设计的先进网络仿真系统,具有很高精确度和效率。文章详细研究了Exata仿真体系架构及其通信协议实现方法,在此基础上设计了一种移动Ad Hoc网络(MANET)MAC层协议,通过Exata平台对该协议进行了仿真,仿真结果表明该协议满足设计指标。

基于Docker和EXata的大规模无人机网络仿真系统

大规模无人机网络中,每个节点运行的程序可能不同,产生的流量动态变化难以预测,而在主流仿真平台,如商用平台EXata,节点的流量需要事先给定,难以仿真真实网络的流量负载。虽然使用半实物仿真可解决此问题,但直接将物理节点映射到仿真环境中需要大量物理节点,所需硬件资源较多。为了进行网络应用调试和推演智能优化算法的研究,需要耗费很多的时间用于调试和维护全部由物理节点构成的仿真环境。针对此问题,提出了一种基于Docker和EXata的大规模无人机网络的仿真方法。轻量级的Docker容器技术提高了服务器效率并降低服务器资源消耗和许可成本,可以模拟无人机节点中的大部分软件应用。EXata可以仿真多种无线应用环境,可以和真实网络中的人、设备、软件进行实时通信,其精确程度可以和真实网络媲美。该系统建立了Docker节点与EXata内节点间流量映射关系,通过对通信、视频传输、边缘计算这3种应用负载场景在EXata内的无线仿真网络运行状况的分析,阐明了该系统的功能和应用方法。

一种实时控制的EXata移动模型设计与实现

近年来,EXata仿真软件在无线网络仿真领域得到了越来越多的重视,除了独立进行网络仿真之外,它还可以与其他软件配合进行大系统的仿真实验。节点移动是影响无线网络性能的重要因素,EXata支持多种移动模型,但这些模型都是在仿真开始前依据预定的规则产生节点移动轨迹,无法对节点的移动进行实时控制,影响了其在大系统仿真实验中的应用。该文设计并实现了一种EXata实时控制移动的模型,可以利用UDP通信实时接收移动指令并控制仿真节点的移动,同时提出原地踏步策略解决了EXata软件位置管理模块未开放所导致的节点必须连续运动的问题。仿真结果表明,所提移动模型可以实时控制中大规模无线网络中仿真节点的准确移动。

基于EXata的半实物仿真功能设计与实现

通信网络半实物仿真是一种极为重要的设计辅助手段,通过引入实物节点,仿真网络可实时地与实物节点进行互联互通,保证仿真与实装设备协议的匹配度。EXata作为网络仿真领域十分常用的仿真平台,具有人机界面友好、操作灵活简便的半实物仿真功能特点,然而在与之连接的实物平台业务类型不属于EXata自带业务时,与EXata虚拟网络进行数据交互时业务数据将不被识别并丢弃,对EXata半实物仿真实现原理进行深入剖析后,设计开发了一种通用应用对外部业务数据进行识别,并通过开发外部接口实现对仿真网络数据的获取与分发控制。

基于Exata的航空数据链半实物仿真应用研究

为了更真实地仿真分析航空数据链系统性能,基于Exata仿真框架引入半实物仿真思想,结合航空数据链系统,设计开发了契合战场环境的数据链半实物仿真平台。通过分析Exata的各层模型将其与数据链系统进行模型映射,在此基础上利用实装或VC应用程序的接入,建立数据链半实物底层模型,得到上层所需要的数据,实现航空数据链系统的半实物仿真。仿真结果表明,基于Exata建立的半实物仿真平台能够高效模拟航空数据链系统以及作战场景,并对其性能进行验证,为信息化设备的技术研究提供了系统性试验平台,所建立的系统平台具有较高的可信度和较强的灵活性。

面向无人机频谱侦察的频谱采样性能研究

在部分频谱侦察应用中,无人机集群的采样率必须保持一致。然而在采用无人机自组网(Flying Ad Hoc Network, FANET)作为频谱数据回传方案时,由于无人机间的带宽受限,因此频谱采样率存在上限,超过此上限将导致网络丢包,从而在控制中心观测到不一样的采样率。为了研究影响频谱最大采样率的因素,搭建了基于商用仿真平台EXata的仿真场景,评估了在不同网络场景下各潜在因素对频谱数据采集任务的影响,性能指标包括分组交付率、平均端到端时延和最大频谱采样率,总结出不同场景下的性能差异,以期增加对频谱侦察无人机集群在复杂环境下的性能理解,提高无人机在复杂环境下的效率和生存能力。

态势信息感知下的航空网络动态中继协议

复杂的作战环境造成航空网络的网络拓扑和信道环境复杂多变,给网络连通性的维持带来了挑战。为满足航空网络对网络连通性的需求,提出了一种基于态势信息感知的动态中继协议,并利用Exata网络仿真软件对所提协议性能进行了仿真分析。通过对无中继、固定中继以及采用所提中继协议的3种航空网络远距离航空平台间吞吐量性能进行分析对比,所提协议较好地提升了平台间吞吐量,表明协议能很好地维持航空网络的网络连通性。

战术互联网半实物仿真研究

分析了战术互联网的体系架构、特点及组成,基于EXata仿真框架引入半实物仿真思想,构建了虚实结合的战术互联网仿真场景,实现了真实信息流在仿真网络中的传输,验证了存在干扰时对网络节点信息传输的影响。仿真结果表明,基于EXata构建的半实物仿真平台可有效模拟战术互联网作战场景,为研究战术互联网网络性能提供了试验平台,提高了仿真的可信度。

面向电力通信网的分布式仿真系统

跨区域互联电网的逐步实现,使得与之相应的电力通信网的覆盖范围越来越广,网络架构日趋复杂,现有集中式仿真的计算、存储资源有限,无法满足电力通信网的仿真需求。提出面向电力通信网的分布式仿真系统,利用EXata网络仿真器构建仿真子系统、数据分发服务(Data Distribution Service,DDS)中间件实现仿真子系统间的数据交互,并基于预定义同步时间点的方式同步推进仿真子系统的仿真过程,使各子系统能够协同完成整体网络的仿真。仿真结果表明,相对于集中式仿真,所提出的分布式仿真系统仿真效率更高,能够支持大规模电力通信网的仿真。

一种海洋互联网系统架构及其仿真

随机科技的发展,互联网已经成为人们生活中不可或缺的一部分,陆地互联网已经非常发达,人们在陆地上可以很方便地接入互联网,而比陆地更广阔的是海洋,人类在海洋日益增多的活动需要一种便捷的、可靠的、性价比高的、快速的、覆盖水面水下的海洋互联网服务。目前海洋互联网主要基于卫星通信网络,卫星通信的缺点是价格高,速度慢。首先评估了可以用于构建海洋互联网的主要网络技术,提出了一种由多种网络系统联合组成的海洋互联网系统架构,并用Exata进行了仿真,证明了该架构的优越性和可行性。

一种自适应路径状态探测方法

机会网络中路径寻找在数据分组被转发过程中发挥着极其重要的作用,准确地获取网络路径和节点的相关信息对于路径寻找具有十分重要的意义。目前主要的方法是利用探测包获取相关信息。由于探测包与数据包在长度上的差异,导致数据包在网络中所经历的时延和丢包率与探测包所经历的相差很大,无法将探测结果用来预估数据包可能经历的路径状况。针对上述方法存在的缺点,提出一种自适应路径状态探测方法,使得用探测包所收集的信息能更准确地预估数据包所经历的情况。通过EXata平台仿真验证,该方法具有较好的性能,可以将探测包收集到的探测信息应用到预估数据包的发送过程中。