基于fpga的衛(wèi)星鏈路時(shí)延模擬裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到衛(wèi)星通信領(lǐng)域，特指一種基于FPGA的衛(wèi)星鏈路時(shí)延模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星鏈路是空天地一體化網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)，也是影響空天地一體化網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵因素?？仗斓匾惑w化網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試、驗(yàn)證及評(píng)估等工作迫切需要建立真實(shí)可信的模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，鏈路模擬技術(shù)是構(gòu)建此類環(huán)境必須解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，開(kāi)展衛(wèi)星鏈路模擬器的研制具有重要的意義。
[0003]衛(wèi)星鏈路具備長(zhǎng)延時(shí)、高誤碼、非對(duì)稱等鮮明特性，時(shí)延模擬是衛(wèi)星鏈路模擬器的重要功能之一。在空間環(huán)境中，衛(wèi)星鏈路中節(jié)點(diǎn)之間的傳輸距離較長(zhǎng)，如低軌道衛(wèi)星LEO (Low Earth Orbit)距地面通信站的距離通常為2000公里，中軌道衛(wèi)星ME0(MediumEarth Orbit)距地面通信站的距離超過(guò)了 10000公里，高軌道衛(wèi)星GEO (Geostat1naryEarth Orbit)距離地球35860公里，因此鏈路的傳輸延遲較大。
[0004]目前幾種典型的衛(wèi)星鏈路模擬工具如下:
[0005](1) Spirent 網(wǎng)絡(luò)模擬器；
[0006]思博倫公司主要生產(chǎn)無(wú)線通信測(cè)試產(chǎn)品，其產(chǎn)品可為許多無(wú)線通信系統(tǒng)提供當(dāng)前業(yè)界最精確與先進(jìn)的測(cè)試方案，
[0007]SR5500/SR5500-M是使用最廣泛的信道仿真器。在測(cè)試無(wú)線接收機(jī)的進(jìn)程中，SR5500信道仿真器可對(duì)RF干擾與衰退效果進(jìn)行重現(xiàn)，且SR5500信道仿真器能夠?qū)o(wú)線信道中負(fù)載帶寬的陰影衰退、快衰落、與信道丟失等特性進(jìn)行精確地模擬仿真。由于SR5500-M信道仿真器能夠提供靈活的、模塊化的測(cè)試配置，因此SR5500-M信道仿真器不僅可以同時(shí)對(duì)多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行并行測(cè)試，而且也可對(duì)大規(guī)模項(xiàng)目進(jìn)行聯(lián)合測(cè)試。
[0008](2) Dummynet 與 NIST Net ；
[0009]Dummynet的用途分兩方面，一方面是用于網(wǎng)絡(luò)帶寬的控制；另一方面是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試。它雖然運(yùn)行在FreeBSD上，但對(duì)于其他的協(xié)議棧也具有很好的移植性。它的工作原理是使用IPFW數(shù)據(jù)包過(guò)濾器，通過(guò)協(xié)議棧的方式攔截?cái)?shù)據(jù)包，對(duì)鏈路傳播延遲、帶寬、丟包等特性的模擬是通過(guò)一個(gè)或多個(gè)管道來(lái)完成的。
[0010]NIST Net是一款基于Linux系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的開(kāi)源工具，它可對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的許多特性進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的模擬與仿真，比如，NIST Net可對(duì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路延時(shí)進(jìn)行有效的模擬；能夠真實(shí)的反應(yīng)出網(wǎng)絡(luò)鏈路的數(shù)據(jù)信號(hào)抖動(dòng)特性；也可對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的丟包現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確無(wú)誤的模擬。為IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的研究提供了準(zhǔn)確有效的研究方法。NIST Net是做為L(zhǎng)inux內(nèi)核的一個(gè)可動(dòng)態(tài)加載的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其體系結(jié)構(gòu)主要包含兩部分:一組為可加載的內(nèi)核模塊；另一組為用戶使用界面。
[0011]上述傳統(tǒng)技術(shù)方案所存在的問(wèn)題歸納如下:
[0012](1)基于專用ASIC設(shè)計(jì)的硬件時(shí)延模擬器雖然精度高、功能強(qiáng)，但價(jià)格過(guò)于昂貴，且缺乏可編程擴(kuò)展能力。
[0013](2)基于軟件實(shí)現(xiàn)的時(shí)延模擬器雖然在靈活性方面具有較大的優(yōu)勢(shì)，但無(wú)法提供高精度、高性能的時(shí)延模擬能力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0014]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種精度高、操作靈活、成本低廉的基于FPGA的衛(wèi)星鏈路時(shí)延模擬裝置。
[0015]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0016]一種基于FPGA的衛(wèi)星鏈路時(shí)延模擬裝置，它包括:
[0017]IP報(bào)文判別模塊，用來(lái)通過(guò)入控單元接收輸入的報(bào)文、將IP報(bào)文輸出；
[0018]延時(shí)控制模塊，用來(lái)接收IP報(bào)文判別模塊送來(lái)的IP報(bào)文，經(jīng)過(guò)延時(shí)處理后送出；
[0019]輸出輪詢模塊，用來(lái)配合延時(shí)控制模塊及出控模塊完成報(bào)文的輸出。
[0020]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):經(jīng)IP報(bào)文判別模塊的非IP報(bào)文直接送入輸出輪詢模塊完成報(bào)文輸出。
[0021]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述延時(shí)控制模塊的模擬操作對(duì)象為連續(xù)多個(gè)以太網(wǎng)IP數(shù)據(jù)報(bào)文的鏈路傳輸延時(shí)；所述延時(shí)控制模塊用來(lái)對(duì)衛(wèi)星鏈路固定延時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確地模擬，而且對(duì)鏈路中可變延時(shí)進(jìn)行有效地模擬。
[0022]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述延時(shí)控制模塊內(nèi)部模擬參數(shù)將由用戶通過(guò)配置總線進(jìn)行設(shè)置。
[0023]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述延時(shí)控制模塊包括雙端口 RAM、延時(shí)參數(shù)有效個(gè)數(shù)寄存器、每個(gè)延時(shí)參數(shù)有效時(shí)間寄存器及延時(shí)處理單元，所述雙端口 RAM、延時(shí)參數(shù)有效個(gè)數(shù)寄存器、每個(gè)延時(shí)參數(shù)有效時(shí)間寄存器均與讀寫(xiě)配置總線相連，進(jìn)行延時(shí)參數(shù)的配置作業(yè)；IP報(bào)文輸入后，由所述延時(shí)處理單元中的延時(shí)處理機(jī)制來(lái)進(jìn)行延時(shí)處理，直至完成報(bào)文數(shù)據(jù)的輸出。
[0024]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述延時(shí)處理單元中的延時(shí)處理機(jī)制是采用狀態(tài)機(jī)循環(huán)跳轉(zhuǎn)等待的方式實(shí)現(xiàn)鏈路報(bào)文延時(shí)功能。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明的基于FPGA的衛(wèi)星鏈路時(shí)延模擬裝置，精度高、操作靈活、成本低廉，能同時(shí)具備高精度、高速、靈活可編程的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明不僅能對(duì)衛(wèi)星鏈路固定延時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確地模擬，而且可對(duì)鏈路中可變延時(shí)進(jìn)行有效地模擬。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中延時(shí)控制模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中的工作原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的基于FPGA的衛(wèi)星鏈路時(shí)延模擬裝置，包括:
[0031]IP報(bào)文判別模塊，用來(lái)通過(guò)入控單元接收輸入的報(bào)文、將IP報(bào)文輸出；
[0032]延時(shí)控制模塊，用來(lái)接收IP報(bào)文判別模塊送來(lái)的IP報(bào)文，經(jīng)過(guò)延時(shí)處理后送出；延時(shí)控制模塊的模擬操作對(duì)象為連續(xù)多個(gè)以太網(wǎng)IP數(shù)據(jù)報(bào)文的鏈路傳輸延時(shí)。此模塊不僅能對(duì)衛(wèi)星鏈路固定延時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確地模擬，而且可對(duì)鏈路中可變延時(shí)進(jìn)行有效地模擬。模塊內(nèi)部模擬參數(shù)將由用戶通過(guò)配置總線進(jìn)行設(shè)置。
[0033]輸出輪詢模塊，用來(lái)配合延時(shí)控制模塊及出控模塊完成報(bào)文的輸出。
[0034]經(jīng)IP報(bào)文判別模塊的非IP報(bào)文直接送入輸出輪詢模塊