Using SERENADE: From Emulation to Digital Twin

• 统一的使用交互流程：

  • 图中展示了从初始配置到测试（如测试 GNN 模型），再到最终作为数字孪生部署并接收真实世界更新的完整闭环

• 初始配置阶段 (Initial Configuration)：

  • 使用 SERENADE 的第一步是提供 YAML 格式的配置文件
  • 这些文件详细定义了仿真的基础环境：包括卫星星座参数、用户终端 (UT) 和网关 (GW) 的地理位置、通信约束条件，以及加速仿真的“时间膨胀因子”
  • 同时需要配置流量需求模型，这包含两部分：
    • 由节点内部生成的综合背景流量
    • 配置外部应用模块（External Application Module），挂载真实的客户端和服务器容器以注入并监控实时流量

• 作为“大规模仿真器”使用 (Large Scale Emulation)：

  • 由于网络利用率等宏观网络行为只能在大规模环境下才能被准确观察，SERENADE 通过其智能模块 (Intelligence Module) 提供了一个平台，用于测试不同的网络编排和节点关联策略
  • 系统支持并测试了多种控制器：
    • 启发式控制器：如简单的“最近邻近 (nearest-neighbor)”接入，或在满足可见性时保持当前连接
    • 最优控制器：将网络利用率问题转化为混合整数线性规划问题，并使用商业求解器算出最优解，通过预计算的 CSV 文件输入给系统
    • 机器学习 (GNN) 控制器：为了弥补传统最优算法计算太慢无法适应卫星高动态的问题，作者设计了图神经网络 (GNN) 来进行实时的全网编排决策

• 作为“网络数字孪生”使用 (Network Digital Twin)：

  • 网络运营商不仅需要一个静态的仿真器，更需要一个能反映真实系统动态现实的工具
  • 在数字孪生模式下，SERENADE 可以直接接收来自 Real World 的信息（例如星座状态更新或现实流量模式的变化），并在仿真器运行中 "实时 (on-the-fly)" 应用这些更新，而无需中断正在进行的网络测量