空间信息网络DTN互联方法研究论文(2)

2020-04-26实用文

4半物理仿真与验证

  4.1实验场景设置

  半物理仿真的目的是用真实的`Internet应用验证DTN互联方法的功能,其实现基于来自OPNETModeler14.5的系统在环(SystemintheLoop,简称SITL)模块,提供物理网络与OPNET仿真网络连接的接口,通过真实数据包与虚拟数据包格式的转换来完成数据包在真实网络与虚拟网络间的流动.图3为半物理仿真场景图,总共使用3台计算机,PC1和PC3分别运行Internet的客户端和服务器,而PC2运行OPNET仿真场景,它具有两个网卡,分别连接到PC1和PC3.OPNET仿真场景中,两个SITL模块用于数据的实虚转换,两个DTN转发节点用作网关,分别为PC1和PC2上的Internet应用提供本地代理以及接入DTN网络的服务.图4为基于OPNET的空间网络域,meo_sat_subnet_4为一颗中轨卫星,geo_subnet_1为一颗同步卫星,它们的轨道通过STK生成然后导入OP-NET中,Groud-sat_subnet_6为地面站,中轨卫星和地面站中分别包含了一个STIL模块和一个DTN网关(To_node_1和To_node_3为SITL模块,DTN_gateway1和DTN_gateway2为星地间综合网关结点),同步卫星中包含一个DTN路由节点.以上场景中中轨卫星与地面站是不可见的,需要通过同步卫星进行路由转发.为了模拟节点移动造成的链路中断,采用OPNET中的节点失效模型,让同步卫星节点在20~30s、40~50s、60~70s、80~90s、100~110s、120~130s等时间段内失效.

  4.2基于Iperf的实验结果与分析

  基于Iperf[16]展开网络性能测试,客户端向服务器端发送数据流,服务器监听接收来自客户端的数据,统计收包速率、丢包率和延迟抖动.客户端向服务器的UDP协议的5001端口发送数据包,发送速率为1Mbps/s,UDP包大小为1kbyte.图5(a)为采用IP互联测试的结果,实线为客户端发送数据,虚线为服务器收到的数据,结果显示在没有端到端连接的这段时间内,客户端发送的数据全部丢失.图5(b)为DTN互联方法的测试结果,结果显示虽然没有端到端的连接,数据仍可以通过保管转发,最终交付给服务器.统计结果显示,使用IP互联方法的丢包率为33%,使用DTN互联方法的丢包率为0.

  4.3VLC视频点播实验结果与分析

  VLC(VideoLANClient)是VideoLAN[17]计划的开源多媒体播放器,它能作为单播或多播的流服务器在IPv4或IPv6的高速网络连接下使用.客户端向服务器的10001端口发送一个视频流.格式为avi,分辨率为1104×622,速率1210kbps.图6(a)为使用IP互联方法传输视频的统计结果,在链路断开时传输的视频流丢失.图6(b)为使用DTN互联方法传输视频的统计结果,可以看到在链路重新连接上时,服务器收到的数据远比客户端发送的数据多,这些多出来的数据就是DTN互联方法在链路断开时间内所保管的视频流数据.

5结语

  开发具有协议代理功能的空间DTN转发节点,实现了其中Bundle层的关键功能,能实现CCS-DS协议体系、TCP/IP协议体系、DTN协议体系的功能一体化.设计半物理仿真环境模拟异构协议空间通信场景,在其中对比了采用传统IP互联方法和本文的DTN互联方法进行UDP数据流和视频流业务传输的性能,结果体现了DTN互联方法在数据保管能力上的优越性.

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