ebem卫星仿真

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mob64ca13fa6a3c 2025-01-08 06:14:21

因功能要求，需要在Exata上移植一个网络层协议，并且验证路由表的正确性，实现卫星之间数据包可达。

介绍

Exata是一款网络仿真软件，主要用于仿真卫星通信网络。它由美国北卡罗来纳州立大学计算机科学系的研究人员开发，旨在模拟和评估卫星通信网络在各种条件下的性能。

Exata软件能够模拟各种卫星通信网络，包括地球轨道卫星网络、地面站网络、航空器网络和海洋平台网络。它支持不同的网络拓扑结构和协议，并能够模拟各种不同的信道和干扰条件。

使用Exata进行卫星通信仿真，可以评估网络性能和带宽利用率、确定网络拓扑结构和协议、预测网络覆盖范围和可靠性、分析网络容量和负载平衡等。Exata还可以通过可视化工具实时显示仿真结果，帮助用户更直观地理解和分析网络性能。

一般来说，路由器的三层指的是物理层、数据链路层和网络层。物理层主要负责物理传输介质的传输；数据链路层负责将数据封装成帧并进行错误检测和纠正；而网络层则负责网络之间的路由选择和地址转换。

在卫星组网中，每颗卫星既是接受服务的主机，同时也是路由器。

具体的网络层内部模块如下：

ebem卫星仿真_路由表

按照功能分类，可以划分为以下几个部分：

初始化模块：初始化各种参数，包括路由表、路由表项存活时间、路由表周期广播时间、路由表触发广播时间等。另外还有函数对数据包的发送功率、延迟、优先级等参数进行初始化，我在项目中暂时没有用到。
上行模块（本项目协议栈丢弃了传输层，网络层直接对接应用层）：网络层接收数据包给应用层、应用层发送数据包给网络层。这一步中，IP协议会为上行数据包解析IP包头，为下行数据包添加IP包头。
路由功能模块：接收数据链路层的上行包，以及应用层的下行包，查找路由表确定下一跳发送的卫星节点。
路由表更新模块：包括定时更新和触发更新。定时更新通过设置定时器实现，周期性地广播当前卫星的所有路由表信息。当卫星收到了一个路由包，就会解析并且更新自己的路由表，如果发现某一项路由表项失效，就会调用触发更新广播自身的路由表。另外，路由表项的生存时间由定时器控制，当路由表项超时后，也会调用触发更新。
下行模块：网络层发送数据包给数据链路层，数据链路层发送数据包给网络层。这一步中，数据链路层会为上行数据包解析mac包头，IP协议会为下行数据包添加IP包头。

该项目中，路由表使用双向链表存储表项。路由功能模块向路由表查询后，得到如下的结构体指针。

下图是一个6节点卫星拓扑：

ebem卫星仿真_ebem卫星仿真_02

运行仿真，打印出节点1的具体路由表。可以发现，节点1到节点6、4、2、5都是一跳可达，而到节点3需要两跳，经过节点2转发。