在当今数字化飞速发展的时代，通信技术的每一次突破都可能引发全球性的变革。而低轨卫星网络作为未来 B5G/6G 全球通信的重要组成部分，正以其独特的优势吸引着全球科研人员的目光。南京大学的一项新专利——一种超大规模低轨卫星网络的高效并行仿真方法与系统，或许将成为推动这一领域发展的关键力量。

低轨卫星网络的挑战与机遇

低轨卫星网络具有覆盖范围广、不受地理限制等显著优势，能够为全球用户提供无缝连接。然而，卫星的高速移动导致网络拓扑频繁变化、数据链路的间歇性连接中断以及星地链路的频繁切换，这些特性使得低轨卫星网络的仿真变得极为复杂。传统的单处理器仿真引擎已无法满足大规模低轨卫星网络的仿真需求，设计高效的并行仿真系统成为当务之急。

高效并行仿真方法的创新

南京大学的这项专利提出了一种全新的高效并行仿真方法。该方法通过将仿真时间分为若干个时隙，预测各个时隙卫星网络的动态变化信息，包括拓扑结构及链路延迟和星地链路切换情况。然后，根据拓扑预测信息与指定的仿真进程数量，将低轨卫星网络拓扑划分到指定数量仿真进程中，实现仿真任务在仿真进程间的负载均衡。这一过程不仅提高了计算资源的利用效率，还加快了整个仿真速度。

在拓扑构造方面，仿真进程根据拓扑划分信息与网络拓扑预测文件，进行卫星网络下多仿真进程的拓扑构造。对于实节点安装全部仿真所需协议与应用，对于虚节点仅安装 IP 协议。同时，设定周期性的拓扑更新事件，包括链路间信道延迟更新与星地链路连接切换事件，确保仿真过程的准确性和实时性。

并行保守同步算法的关键作用

在并行仿真过程中，保持各仿真进程拓扑一致性以及仿真事件执行顺序符合因果性顺序至关重要。为此，专利中提出了一种基于时隙更新的卫星网络动态场景下并行保守同步算法。各仿真进程计算可并行仿真时间，并行执行内部事件队列中时间戳小于等于此时间的所有事件。在拓扑更新事件发生时，重新计算最小信道延迟值，并进入同步状态，以维护各仿真进程内的拓扑一致性。这种算法不仅保证了仿真进程的高效并行执行，还确保了仿真结果的准确性和可靠性。

系统与应用前景

除了仿真方法，该专利还提供了一种超大规模低轨卫星网络的高效并行仿真系统。该系统包括拓扑预测模块、拓扑划分模块、拓扑构造模块和仿真同步模块，能够实现从拓扑预测到仿真执行的全流程自动化。此外，系统还包括仿真统计模块，用于统计实节点在仿真过程内产生的日志信息，形成单独的数据统计文件，并由主进程汇总得到总数据统计文件，为后续的分析和优化提供了有力支持。

这一创新的并行仿真技术和系统，为超大规模低轨卫星网络的研究和开发提供了强大的工具。它不仅能够显著提高仿真的效率和准确性，还能帮助科研人员更好地理解和优化低轨卫星网络的性能。随着技术的不断发展和应用，相信低轨卫星网络将在未来的全球通信中发挥越来越重要的作用，而南京大学的这项专利无疑为这一进程注入了新的动力。