本技术介绍了一种针对低轨卫星微云边缘计算的半实物仿真系统及其方法。该系统由卫星边缘计算原理样机、数字样机和半实物仿真平台构成,旨在模拟卫星边缘计算环境,以实现高效、精确的仿真测试。
背景技术
近年来,边缘计算技术已经成为地面5G/6G移动通信网络研究的热点,开放的边缘计算架构和软硬件开发平台发展较为成熟,“边缘计算+云服务中心”的云边协同模式已被应用到智能驾驶、智慧工厂、智慧城市等智能化数字化信息系统中。为了提高天基系统的计算和通信能力,越来越多的研究人员考虑将边缘计算直接应用于低轨卫星上,通过多星组网实现分布式卫星集群算力聚合,构建天基算力网络即天基边缘微云,与地面云计算中心协同完成天基信息在轨实时处理与高效分发,为陆海空各类用户终端提供更快速和更高质量的服务。
不同于地面边缘微云,基于低轨卫星的天基边缘微云具有大时空尺度、高动态性以及资源受限等特点。高速移动的低轨卫星不仅会导致边缘微云内部节点连接关系时变,还会导致边缘微云与地面云计算中心、用户终端节点的连接都处于动态变化中,边缘微云内部节点需要进行频繁动态更新,服务连续性保障是天基边缘微云构建必须考虑的问题。此外,卫星边节点体积较小,计算、存储、能耗等资源受限,边节点之间、云边之间必须进行协作才能提高任务完成效率与资源利用效率。
针对上述问题,一些研究工作重点关注天基边缘微云体系架构设计、服务高效迁移与协同智能计算方案研究,并利用数字仿真软件验证天基边缘微云系统性能。然而,数字仿真软件所采用的虚拟数字模型并不能完全模拟真实物理模型,只能提供近似结果,其可信度难以验证。另一方面,少数研究工作通过研制卫星边缘计算原理样机,并搭建地面试验系统完成天基边缘微云系统性能测试验证。该试验验证系统可以获得更加真实可靠的实验数据,但是建设代价高、周期长、风险大,并且针对大规模低轨卫星星群边缘微云开展全实物试验也是不现实的。半实物仿真方法能够综合数字仿真和实物试验的优势,通过在数字仿真的基础上将一部分功能或模块用实物代替的方式,实现数字模型与物理模型的联动仿真,以较低的成本实现真实准确的大规模低轨卫星星群边缘微云系统性能仿真验证。
实现思路