卫星通信网建模与仿真方法研究
陈树新现代通信系统建模与仿真第01章
第1章 绪论 在仿真实验方面，现代仿真技术将实验框架与仿真运行
控制区分开来。一个实验框架定义一组条件，它们包括模型 参数、输入变量、观测变量、初始条件、终止条件和输出说 明等。前面已对模型参数进行了说明，除此之外，现代仿真 技术与传统仿真技术的区别还在于现代仿真技术将输出函数 的定义也与仿真模型分离开来。这样，当需要不同形式的输 出时，不必重新修改仿真模型，甚至不必重新仿真运行。
第1章 绪论 1.1.2 模型
为了研究、分析、设计和实现一个系统，需要进行实验。 实验的方法通常可分为两大类：一类是直接在真实系统上进 行；另一类是先构造模型，通过对模型的实验来代替或部分 代替对真实系统的实验。传统上大多采用第一类方法。随着 科学技术的发展，尽管第一类方法在某些情况下仍然是必不 可少的，但第二类方法日益成为人们更为常用的方法，其主 要原因在于： (1) 系统还处于设计阶段，真实的系统尚未建立，人们 需要更准确地了解未来系统的性能，这时就只能通过对模型 的实验来了解；
第1章 绪论 对于数学模型而言，当系统的激励是连续信号时，若其
响应也是连续信号，则称其为连续系统；当系统的激励是离 散信号时，若其响应也是离散信号，则称其为离散系统。连 续系统与离散系统常组合使用，可称为混合系统。描述连续 系统的数学模型是微分方程，而描述离散系统的数学模型是 差分方程。 如果系统的数学模型只有单个输入和单个输出信号，则 称为单输入—单输出系统，如图1.1-1(a)所示；如果系统含 有多个输入和多个输出信号，则称为多输入—多输出系统， 如图1.1-1(b)所示。这里仅考虑单输入—单输出系统。
第1章 绪论 (2) 在真实系统上进行实验可能会引起系统破坏或发生
故障，例如，对一个处于运行状态的化工系统或电力系统进 行没有把握的实验，将会冒巨大的风险； (3) 需要进行多次实验时，难以保证每次实验的条件相 同，因而无法准确判断实验结果的优劣； (4) 实验时间太长或费用昂贵。 因此，在模型上进行实验日益为人们所青睐，建模技术 也就随之发展起来了。根据建模方法不同可以把模型分为两 大类：一类是物理模型，就是采用一定比例尺按照真实系统 的“样子”制作，沙盘模型就是物理模型的典型例子；另一 类是数学模型，就是用数学表达式来描述系统的内在规律。
MF-TDMA卫星通信网络仿真测试研究
MF-TDMA卫星通信网络仿真测试研究作者：中国电子科技集团公司第五十四研究所苏鹏陈祺云来源：《无线电通信技术》MF-TDMA卫星网络是由地面主站、备用主站、网控中心、众多从站、卫星转发器等单元组成，系统的主要业务是话音、数据、视频，但各卫通站通信能力大小不同，每个地面站作为主叫或被叫，向网控中心站申请卫星信道资源，因此必须对卫星网络资源与信息进行有效管理与调配，使其可以应对各种复杂的突发情况，适应应用任务、网络本身和外部条件的变化，保证卫星网络稳定、可靠、持续和高效运行。
RatiONal Rose 工具是美国Rational 公司开发的用于分析和设计面向对象系统的强大工具，可以帮助先建模，再进行功能测试，从而保证系统结构合理、运行正常。
Rational Rose 工具支持可视化开发测试用例模型，结合卫星网络的的实际情况，主要进行业务建模、分析建模、设计建模，然后完成用例驱动、迭代和增量测试任务。
主要介绍卫星网络中比较重要的几个设计要素的测试方法，并通过仿真建模对网络化业务传输要求的TDMA 技术体制进行探讨研究。
1 网络模型组成及业务流程1. 1 网络模型以MF TDMA 方式组网应用时，主站发送TDMA参考信号并作为全网各站的时间参考基准、一个备份主站用于主站出现故障时接替主站的工作。
一般业务站以主站为参考，并按照主站下发的时隙表在分配给本站的时隙内发送信息。
卫星通信网络的实现模型如图1 所示。
图1 卫星网络半实物仿真网络的架构网络运行中帧同步设计、呼叫业务量的调整、射频链路功率调整等设计方法是网络高效运行的关键技术。
为此建立如下测试模型和测试流程。
测试人员利用序列图取得测试脚本所需的信息，测试过程包括4 个步骤:①将序列图转换为流程图; ②从流程图识别要测试的路径，首先识别入口——出口路径，这样所有的判定分支都会至少被采用一次，每一条跟踪的路径就成为一个测试用例; ③识别特殊的异常情况，即用于开发测试实例以测试与被测实现相关的异常处理; ④识别要采用特定路径所需要的输入和状态，当满足所有的路径条件时就会沿该路径而行,测试用例定义需要满足路径条件的特定输入和状态。
低轨卫星网络协议的仿真模拟
低轨卫星网络协议的仿真模拟引言未来全球通信系统的重要组成部分就是低轨卫星网络通信系统。
由于低轨卫星通信系统的建立周期长、投资巨大，一旦建成不易对系统更改等特点，必须在系统实现前进行精确的仿真验证。
OPNET是一款性能优良的网络仿真软件，能够对网络结构、设备和应用进行设计、建模、分析和管理，能够满足大型复杂网络的仿真需求，在网络层协议仿真方面具有一定的优势。
然而，尽管OPNET 提供了丰富的标准节点模型、链路模型、协议模块等等，但并没有提供任何低轨卫星标准模块，给低轨卫星网络协议仿真带来一定的困难。
当前一些基于OPNET 的低轨卫星仿真，大多数是将陆地网络节点利用有线链路连接，通过离散化有线链路的通断，近似模拟低轨卫星网络中的切换以及拓扑结构变化。
这种方法需要针对特定低轨卫星网络在仿真之前进行复杂的运算，而且不具有通用性。
文章通过分析低轨卫星协议体系结构，简化协议体系中的某些部分，在OPNET 上实现了低轨卫星网络协议仿真平台。
这个平台支持非面相连接网络的路由协议的开发。
最后在该仿真平台上加载动态路由协议，对仿真平台进行了验证。
1 卫星通信系统协议体系结构根据卫星通信系统设计不同（轨道类型，星上处理或者弯管，ISL 的设计方式）采取的网络结构有许多种。
根据低轨卫星通信当前发展趋势，本文主要研究具有星上处理/星上交换（OBP /OBS）以及星间链路（ISL）支持的低轨卫星网络，其协议体系结构。
由图1 可以看出星上协议中ATM与IP 之间的关系。
早期的宽带IP 卫星系统大多采用基于ATM的传输技术。
但是一些研究人员认为IP over Satellite 方案与IP over ATM方案相比具有更大的好处：（1）开销小。
Bell 实验室仿真表明如果采用IP over ATM over SONET 的结构，大约有22%～29%的开销，而在其中SONET的开销大约是4%。
因此，将ATM层去掉，将会使星上资源得到更充分的利用。
基于STK的海上卫星通信链路建模与仿真
基于STK的海上卫星通信链路建模与仿真作者：徐曼睿张雅声来源：《现代信息科技》2022年第07期摘要：文章對海上远距离航行船只卫星通信链路连通性进行了研究，在理论分析卫星通信系统组成、天线和信道模型基础上，基于STK/Comm通信分析模块和软件集成的发射机和接收机模型、大气吸收模型、雨衰模型，完成链路参数设置，构建包括星间链路的卫星通信链路仿真环境，利用软件动态处理能力完成三维态势可视化显示，生成了详细海上卫星通信多跳链路性能报告，并对可能存在的干扰进行分析，为海上卫星通信链路的设计提供重要参考。
关键词：多跳通信链路;可视化仿真;STK中图分类号：TP391.9 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）07-0053-05Modeling and Simulation of Maritime Satellite Communication Links Based on STKXU Manrui， ZHANG Yasheng（Graduate School， Space Engineering University， Beijing 101416， China）Abstract： This paper studies the connectivity of satellite communication links for the maritime long-distance sailing ships. On the basis of theoretical analysis of satellite communication system composition， antenna and channel models， based on the STK/Comm communication analysis modules， software-integrated transmitter and receiver models， atmospheric absorption models and rain attenuation models， this paper completes the setting of the link parameters， builds a satellite communication link simulation environment including inter-satellite links， uses the software dynamic processing capability to complete the three-dimensional situational visualization display，and generates the detailed maritime satellite communication multi-hop link performance reports. And the possible existing interference is analyzed to provide an important reference for the design of maritime satellite communication links.Keywords： multi-hop communication link; visualization simulation; STK0 引言信息化的急速发展使海上作战任务面临节奏快、覆盖空间大、情况复杂的情况，对海上战场通信传输可靠性和时效性提出更高要求。
卫星传输链路的建模与仿真
站及 地 面传 输 线 路 组 成 。它 的工 作 过 程 是 在 一 个 卫 星 通 信 系 统 中 ， 各
地球 站 经 过 卫 星 的 转 发可 以组 成 多 条 卫 星 通 信线 路 。 整个 系 统 的 全 部
（） １ 通信 距 离 远 ， 信 覆 盖 面积 大 ； 通 （） ２ 具有 多址 连 接 性 ， 信灵 活性 大 ： 通
益 高 等特 点 ， 到 人 们 的关 注 ， 迅 速 发 展 ， 光 纤 通 信 、 字 微 波 通 信 受 并 与 数
一
３ 影 响 卫 星通 信 的主 要 因 素 的建 模 ．
３１ 星通 信 系 统 的 组成 及 其 工 作 过 程 ．卫 所 谓卫 星 通 信 ， 指 地球 站 之 间利 用 人 造 地 球 卫 星 转 发 信 号 实 现 是
维普资讯
科技信息
。高校 讲台ｏ
Ｓ ＩＮ Ｅ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩＦ Ｒ ＴＯ ＣＥ Ｃ ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｏ ＭＡ ＩＮ Ｎ
２０ ０ ７年第 ３ 源自 ３卫星传输链路的建模与仿真
陈 新 王 洪 源 （ 沈阳 理工大 学信 息工 程与工 程学 院 辽 宁 沈阳 １ ０ ６ ） １ ８ １
（） ３ 可用 频 带 宽 ， 信 容 量 大 ； 通
通信 任 务 就 是 利 用 这 些线 路 分 别 完 成 的 。 在 卫 星 通 信 线 路 中 ， 常 把 通 从 发 信 地 球 站 到 卫 星 这一 段 称 为 上 行 线 路 ． 卫 星 到 收 信 地 球 站 这 一 从
段 称 为 下行 线 路 ， 者 合 起 来 就构 成 一 条 最 简 单 的 单 工 线 路 ， 两个 两 当 地 球 站 都 有 收 、 设 备 和 相 应 的信 道 终 端 时 ， 上 收 、 共 用 天 线 ， 发 加 发 便
基于OPNET的低轨卫星星座通信系统仿真研究
基于OPNET的低轨卫星星座通信系统仿真研究胡宸华;黄圣春;王玲;孟祥龙【摘要】基于OPNET搭建了一个低轨道卫星星座移动通信系统仿真平台,介绍了网络拓扑、节点模型、进程模型和无线链路模型的相关设计过程,并结合STK软件生成的极地圆轨道模型,对自主设计的一套低轨星座移动通信协议进行了验证.仿真结果表明,该平台能够正确模拟LEO星座通信系统中寻呼、建链等通信过程,以及长时延、频繁切换等卫星通信的特性,为低轨星座移动通信协议研究提供了有力支撑,可为卫星通信仿真工作提供借鉴和指导.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2018(051)010【总页数】7页(P2382-2388)【关键词】低轨卫星网络;通信协议;OPNET建模;无线链路【作者】胡宸华;黄圣春;王玲;孟祥龙【作者单位】湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙420082;国防科技大学电子科学学院,湖南长沙410073;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙420082;海军潜艇学院,山东青岛266199【正文语种】中文【中图分类】TN927+.230 引言低轨道（Low Earth Orbit，LEO）卫星星座移动通信系统在军用和民用上都具有重大意义，是“一带一路”等国家战略中不可或缺的一环。
相比国外低轨卫星移动通信的高速发展，国内的LEO通信系统建设刚刚起步[1]。
通过软件仿真进行验证测试，对LEO星座移动通信系统建设具有重要的指导意义。
OPNET是一款主流的通信仿真软件，拥有丰富的无线网络和有线网络仿真模型，但在卫星仿真上却缺少相关功能模块[2-3]。
当前，基于OPNET的LEO网络仿真大多基于固定的卫星节点，甚至用有线节点来模拟低轨卫星通信，没有根据LEO卫星高速运动的特点来真实反映卫星通信链路和服务卫星的切换过程[4-5]。
本文旨在对OPNET环境下的LEO通信系统搭建过程进行分析，为低轨卫星移动通信协议设计的仿真验证工作提供支撑。
LEO卫星网络路由算法的OPNET建模与仿真
整， 该模 型能 够仿 真不 同的 星上路 由算法 ， 具有 一定
求 ， 星通 信 网络需 要 具 有 灵活 性 高 和 自适 应性 强 卫
收稿 日期 ：０９０ ． ； 修 回 日期 ：０９０。４ ２０ —１１ ４ ２０ ．２２
Ｌ Ｏ网络 中 的 Ｔ Ｐ协 议 性 能 ， 修 改 工 作 量 巨 大 ， Ｅ Ｃ 但
并且新 的协 议或算 法 的应用 可能导 致模 型 的再次 全
面修 改 。 ． ‘
既带来 一定 困难 ， 又带来 可简化 的条 件 。
为 满 足 日益 增 多 的不 同 用 户 不 同业 务类 型需
王 呜 涛 ，周 诠 ，黄 普 明 ，黎 军
（ 国空 间 技 术 研 究 院 西安 分 院 ，国 家 级 重点 实 验 室 ，西 安 ７００ ） 中 １０ ０
摘
要 ： 由于 Ｏ Ｎ Ｔ没 有 提 供标 准卫 星模 块 和 星 上 路 由器 模 块 ， 给 卫 星 网 络 仿 真 带 来 一 定 难 度 。 针 对 Ｌ Ｏ ＰＥ 这 Ｅ
由于具 有覆 盖 区域 广 、 实现 广播 和 长距 离 传 易
输 的特 点 ， 星通 信 成 为军 用 和 民用 通 信 的重 要 手 卫
段 之一 。随着通 信技术 的发 展和 星上处理 能力 的提
高， 通信卫 星组 网成 为 新 一代 卫 星 通信 系 统 研究 的
热点。
与地面 网络 相 比 ， Ｅ Ｌ Ｏ卫 星 网络具 有 拓 扑 结 构
０ 引 言
尝试 。
但是 ， Ｐ Ｅ Ｏ Ｎ Ｔ工具 没 有 提 供 卫 星标 准 模 块 ， 而 且 由于卫 星 网络 的动 态变 化使得 其提供 的标 准路 由 器模块 和节 点模 块 已不 适 用 于 卫 星 网络 ， 卫 星通 给 信 网络建模 和性 能分 析 带来 一定 的 困难 。文 献 ［ ］ ５ 通 过离散 化有线 链路 的通 断 ， 近似 模 拟 Ｌ Ｏ网络 来 Ｅ 中的切换 和拓扑 结 构 变化 ， 要 在 仿 真 之前 进行 大 需 量 的复杂 运 算 ， 具 有 通 用 性 。文 献 ［ ］ Ｏ Ｎ Ｔ 不 ６ 对 ＰＥ
卫星网络加密算法的攻击建模与仿真
攻击模 型。构建真实 的仿真实验平 台，依据建立 的模型 ，在仿真实验平 台上进行针对 Ａ Ｉ 一 ８算法的故障攻 击实验 ，结果表 明，采 用该 ＲＡ １ ２ 模型在仿真 环境 中可成功获取系统会话密钥 。 关健诃 ：加密 算法 ；卫星 网络；差 分故 障攻击 ； 击实验 ；会话密钥 攻
Ａｔａ ｋＭ ｏ ｅｉ ｇａ ｄ Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｐ ｅ ｇ ｒｔ ｍ ｔ ｃ ｄ ｌ ｎ ｉ ｌｔｏ ｆＣｉ ｈ ｒ ｎ Ａｌ ｏ ｉ ｈ
ｌ７ １
（） ３电磁分析攻 击。电磁 分析 攻击主 要通过测量密码芯片 在运算期 间发射 的电磁信号 ，研究 电磁场与 内部处理数据之 间的相关性而获取 内部秘密参量 。电磁泄漏攻击有简单 电磁 分析（Ｅ Ｓ ＭＡ） 和差分 电磁分析（ Ｅ ） Ｄ ＭＡ 以及应 用多旁路 以提高 攻击 的效率 。文献［—】 ４５分别在硬件平 台上实现了对 Ａ Ｉ Ｒ Ａ和
［ ｂｔ ｃ］Ｔ ｉｐ ｐ ｒ ｅ ａ ｈｓ ｎａ ａｋｔ ｈ ｉ ｅ ｒ ｉ ｅ ｒａ ｚｔ ｎｉ ｓｔ ｌ ｅ ｏｋ Ｓ ｃｒｙｔ ｅｔ ｏ ｐ ｅｓ ｒ ａ ａ ｚｄａ ｄａ Ａ ｓ ａ ｔ ｈｓ ａｅ ｒ ｅｒ ｅ ｏ ｔ ｃｎ ｕ ｓ ｏ ｃ ｈｒ ｅｌ ａ ｏ ｅ ｉ ｎｔ ｒ． ｅｕ ｔ ｈ ａ ｆ ｉ ｒ ａｅ ｎ ｌ ｅ ｒ ｓ ｃ ｔ ｃ ｅ ｑ ｆ ｐ ｉ ｉ ｎ ａ ｌｅ ｗ ｔ ｉ ｒ ｓ ｃｈ ｙ ｎ
第３ ７卷 第 ２ 期 ２
、０ －７ ，ｌ ３
・
计
算
机
工
程
２ １ 年 １ 月 ０１ １
Ｎｏｖ ｍｂｅ ０１ ｅ ｒ２ １
ＮＯ．２ ２
Ｃｏ ｕ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｍｐ ｔ ｒ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
基于OPNET和HLA的卫星通信网络仿真
基于OPNET和HLA的卫星通信网络仿真低轨卫星通信系统不仅能够实现全球连续覆盖乃至全球多重连续覆盖,而且在时延、损耗等方面具有较大的优势,因此不管是在民用还是在军用上都有很好的发展前景。
由于卫星通信网络的结构和功能的复杂性,技术更新也越来越快,采用仿真手段来对卫星通信网络进行研究就很有必要了。
本文研究了OPNET中的仿真建模方法和卫星的轨道理论、LEO星座的连续覆盖和切换特性,从理论上对星座网络动态拓扑变化进行分析,然后在OPNET软件中建立了铱卫星网络仿真系统模型,包括对地面站网络节点、卫星节点、路由节点进程、无线链路信道的建模及业务的配置,并对仿真得到的路由表、信噪比、端到端时延及业务传输流量等结果进行分析,不仅为研究网络行为提供了准确的量化模型,而且无论从理论上还是从实验上都为进一步研究低轨卫星网络起到了指导作用。
本文还研究了在高层体系结构下如何实现不同的程序或系统之间的数据交换、时间推进、仿真管理等分布仿真的关键技术。
本文的另一个重点是设计了一个由控制联邦成员和OPNET仿真联邦成员构成的HLA联邦,通过OPNET中的HLA模块,使得OPNET网络模型与其他程序联合仿真,进行数据交互并保持时间同步,联邦中的控制成员为铱星网络系统中侦查卫星提供轨道数据,并接收OPNET仿真结果,实现了基于HLA体系结构的OPNET协同仿真。
通过此方法我们能够实现将一个复杂体系中的运行在多台计算机下的多个功能模型聚合起来,形成一个整体进行仿真。
基于卫星移动通信的网络移动建模
星移动信道 的误码率、 频繁切换及时延特性对 Ｔ Ｐ Ｐ协议 的 Ｃ／ Ｉ 性 能有很大影 响 】 用隧道技术 会引起传输性 能 的恶化 ，使
行性 ，并定量分析 由协议设计和使用隧道对传输 性能产生的 影响，需要利用仿真软件对其进行建模 分析 。
（ 报头开销增大 、传输效率 降低） 。为了进一步论证 方案的可
ｃ ａ ｎ ｌ ｓｓｍｕ ａ ｅ ， ｈ ｈ ｎ ｅ ｉ ｌ ｔ ｄ ｔ ｅ ＢＭ ＳＣ— ｉ ＮＥＭ Ｏ ｄ ｌ ａ ｅ ｎ ｍｏｂ ｌ ａｅ ｌｔ ｏ ｍｏ ｅ ｓ ｄ ｏ ｂ ｉ ｓ ｔ ｌ ｅｃ ｍｍｕｎ ｃ ｔ ｎ ｗｈ ｃ ａ ｉ ｕ ａｅ ｔ ｅ ｔａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｄａａ ｅ ｉ ｉ ａ ｉ ｉ ｈ ｃ ｎ ｓｍ ｌｔ ｎ ｍｉｓｏ ｒｏ ｍａ ｃ ｆＩ ｏ ｈ ｒ Ｐ ｔ
Ｎｅ ｗｏ ｋ Ｍ ｏ ｌ ｙ Ｍ ｏ ｅ ｉ ｇ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｒ ｂｉ ｔ ｄ ｌ ｓ ｄ ｏ ｉ ｎ
Ｍ ｏ ｉ ａ ｅｌ ｅＣｏ ｍ ｕ ｉａ ｉｎ ｂ ｌ Ｓ ｔｌ ｔ ｍ ｅ ｉ ｎ ｃ ｔｏ
Ｆ ＥＮＧ － ｎ ． Ｙｕ ｌ ｇ ＺＨＡＮＧ ｅ ｏ Ｗ ｉ
（ｉ ｌｔ ｎ ｒｉｉｇＣ ｎｅ， ｈ ｎｉｎ ｔｒｒｆＣｏｌｇ， ｈ ｎｉｎ １０ ３ Ｓｍｕａｏ ａ ｎ ｅｔｒＺ ｅｊ ｇＷａｅｃａｔ ｌ ｅＺ ｅｊ ｇ２ ２ ０ ） ｉ Ｔ ｎ ａ ｅ ａ
［ ｂ ｔａｔ Ａ ｓ ｃ］Ｕｎ ｅ ｈ ｅｅｒｈ ｂ ｃｇｏ ｎ ｆｔｅｎｔ ｏｋｍｏ ｉｔ ａｅ ｎ ｍｏ ｉ ａｅｌｅｃｍｍｕ ｉ ｔ ｎ ｕｉｇ ｔｅｎ ｔ ｒ ｉ ｌｔ ｎ ｒ ｄｒｔｅｒｓａｃ ａｋ ｒｕ ｄｏ ｈ ｅｗ ｒ ｂｌｙｂ ｓｄ ｏ ｂｌ ｓｔｌｔ ｏ ｉ ｅ ｉ ｎｃ ｉ ， ｓ ｈ ｅｗｏｋ ｓ ａ ｏ ａｏ ｎ ｍｕ ｉ
基于OPNET的网络建模与仿真研究
路 由设计 、业 务配置 等。③能够准确的分析复杂 网络 的性能 和行为 ，
在网络模型 中的 任意 位置 都可以插入标准的或用 户指定 的探头 ，以采 集数据和进行统 计。 （ ）三层建 模机 制 Ｏ Ｎ Ｔ ２ Ｐ Ｅ 中的建模工 作主要 在３ 种不 同的环
别对前后两个拓扑 网络进行 仿真 ，预测和分析网络性能的变化。 首 先 用Ｍｏ ｄ ｒ ｄ ｅ建立 一 个 场 景 （ ｃｎｒ ），命 名 为ｃｒ ｎ （ ｓ ａｏ ｅ ｉ ｕｒ ｔ 当 ｅ 前 ），表示 当前局域 网模型 。在 该场 景 中建立原 网络拓扑 图 ，添加
１ ３ ＳＩｌ０ ３０ — ｓ ａ５ ｅ４８ ｇ ３ 为 中心 节 点 。 然 后 添 加 个 ｃ Ｓ Ｉ １— ３ ０４— ｅ２ ＿ ｅ作 ８Ｊ Ｓ ｌ ｗ ｓ 终端 与之 相连 构成星型网络 ，Ｓ ＿ｎ Ｓｒｅ ｛ ｍ ｎｔ ｋｍ 个 ｍ ＩＬ ｅ ｒ ｖ 作为服
量 。在 第一个场景的基础 上建立一个 新的场景 ，命 名为Ｉｔ ｄ ｇ（ ｎ ｎ ｉ 将 ｅ ｎ 来 ），表示将要扩 建的新网络模型 复 制第一个场景 ，并增加一个中 心 节 点 ，８ 个 终 端 的 星 型 网 络 。 添 加 Ｃ ｓ ２ １路 由器 ，并 用 ０ ｉｏ５４ ｃ ｔ Ｂ ｓＴ ０ ａｅ ￣两个 中心节 点连接 起来 。选择与 第一次相 同的统 计量 。
运亍 Ｉ 调 攫 Ｉ ｌ 布 墨 子 ｛ 试 块 发 结 釉
仿 广１再 仿 广 １拓 报 鼻 ． 浪真 ． 扑 告
图１ ＯＰ Ｔ Ｍｏ ｅ ｒ 真 步 骤 ＮＥ ｄ ｌ 仿 ｅ
络建模与仿真技术应运 而生 ，它以其独有 的方法 为网络 的规 划设计提 供客观 、可靠 的定量 依据 ，缩短 络建 没周期 ，提高 网络建 没中决策 的科学 性 。Ｏ Ｎ Ｔ Ｐ Ｅ 便是众 多仿真软件 中 的一种 ，它能够 准确 的分 析 复杂 网络的性 能和 行为 ，通过 探头得 到的 仿真输 出可以 以图形化 显
低轨卫星通信系统仿真模型设计
型
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Ｓｃｉ ｎｃｅ ｅ ａｎ ｄ Ｔｅｃｈｎ ｏｇｙ ｏｌ Ｃｏ ｎｓｕ ｔｎｇ ｌ ｉ Ｈｅｒ ｌ ａｄ
高 新 技 术
低轨卫星通信系统仿真模型设计
索思亮
（ 中科技大 学 电子 与信息工 程系 华
武汉பைடு நூலகம்
４０７ ） ３ ０ ４
文章编号 ：６ ２ ０ ３（０ ７０ （）０ ０— ２ １７— ５ ４２０ ）２ｃ一 ０ ８ ０
１引言
１ １低轨 卫星通 信系统概况 ． 近年 来 ，卫星 通信 发展迅 速 ，各 国都加 大 了对卫星 通信 的投入 ，＿ 且 已有多种 卫星 并 通信 系统在轨 运行 。低 轨卫 星系统 作为 未来 移动通信 的 重要组 成部分 ，也有 了很大 的发
系统的仿真 模型 ，来考 察各种算法 的优 劣性 。 １２ 网络 仿真工具 ．
３系统仿真设计
根据 ０Ｐ Ｔ 网络 仿真软 件的特 点 ，我 ＮＥ 们分三 层设计 Ｌ Ｏ卫 星系统仿真 模型 ，分 别 Ｅ 为 网络 层 、节点 层和进 程 层 ，第一 层主 要是 对系统 网络 拓扑结 构的 描述 和各设 备的地 理 位置 ；第二 层描述 了各 设备 内的处 理器和收 发机 ；第 三 层 描 述 了处 理 器 内部 的 工 作 流 程 。下面进行具体的分析 。 ３１ 网络层设计 ． 在 ０ ＮＥ 中 ，网络 层是仿 真层次 的最 Ｐ Ｔ 高一 层，打开 一个 ｐ ｏ ｃ ，首先 是显示 网 ｒｊ ｔ ｅ 络 层的 内容 ，即 各设备 的互连 以及 它们 的位 置信 息。 图 ２ 所示 是 Ｌ Ｏ 通信系统的 网络层 Ｅ 模型 。 图 ２中 ，显 示 的 网络 层模 型 的一 部分 ， ｗａｋ ｒｓｔ 卫星子 网节 点 ，卫星子 网内部 ｌｅ— ａ 是 是 卫星 节 点模 型 ，如 图 ３所 示 。 图 ３ 所示 的 ｓｔｎ ｄ ＿ 是 ｗａ ｅ — ｔ ３ ３ ａ＿ ｏ ｅ ０ ｌ ｒ ｓ ＿ — 卫星 子网的 ｋ ａ 卫星节 点模型 。ｍｏ ｉ ＿ ｏ ｅ ｂｌ ｎ ｄ 均是终端 节点。 ｅ 在 网络 模 型中 ，卫星 子 网无轨 道的 ，卫 星 子 网内的卫 星节 点按 照倾斜轨 道运 行 。卫 星节 点的轨道是用 Ｓ Ｋ软件 制作的轨道 文件 Ｔ ＋ ｓ 文件导入到 Ｏ Ｎ Ｔ中的。所以 ，卫星的 ． ａ Ｐ Ｅ 位 置与 网络 层模型所 摆放 的位 置无关 ，仿真 开始后 ， 卫星 即按 照预设的轨道信 息运动。 终 端是 固定不动的 ， 与仿真假设相吻 合。卫星节 点 与用 户终端节 点的 连接 是通过 无线 链路进 行连 接的 ，所以没有 固定的有 线连接 线 出现 在 网络 层模 型中 。 ３ ２ 节点层设计 ． 根 据 网络 层模型 的设 计 ，节 点 层设计 分 为卫 星节 点层和 用 户节点 层两部 分设 计 ，首 先 分 析卫 星 节 点 层 。 卫 星节 点层 模型如 图 ４所示 ，图中显示 了部 分模 型 。其 中 ，ｔ ｒ ｌ 处理 与用 户 ｅ ｍ— 是 终端通 信的处理 器 ；而 ｌ ｋ １ 负责处理星 ｉ ＿是 ｎ 间链路 的处 理器 ；ａ ｔｐ ｉｔ ｎ＿ ｏｎ 处理器负责调 整 仿真 时 各 小 区 天线 的 指 向操 作 ； ｓ ｔ ｍ ｏｖｅ ｃ ｅｋ处理器负责跟踪 本卫星的 当 ｅ ｈｃ 前位 置信息 ，并 将信息 提供给 ａ ｔｐ ｉｔ ｎ— ｏｎ 处 理器 。除 了上述 四个处 理 器之外 ，其 他均是 无线收 发机和天 线 ，图中上方的 ｌ ｋ无线收 ｉ ｎ 发机 负责处 理星 间链路 的无 线收发 ；图中下 方的 无线收 发机 负责处 理与 用户终 端的 无线 收发 ，ａ ０表示 天线 模型 ，卫星端 天线 选用 一 白建 天 线 模 型 ，并 动 态 更 新天 线 指 向 。 用 户终端 的节 点层模 型如 图 ５所示 。 图 中 ， ａ ＿ ｒｃｓ处 理器负责处理 与卫星通信 ｃｌ ｐｏｅｓ ｌ 的包流的输入 与输 出ｌｃ ｌ ｇ ｎ ｒ ｔ 处理器 ａｌ ｅ ｅａｅ — 负责发起 呼 叫以及处 理卫星 的信令 。
卫星信道模型分析与仿真
卫星信道模型分析与仿真王元;刘江春;杨博【摘要】In order to study the propagation of satellite channel, Lutz channel model and its extension were analyzed.Rice's sum of sinusoids was used to simulate the color Gauss process,so as to realize Rayleigh、Rice、Lognormal distribution and Lutz channel model simulation in different environment.The simulation results show that, both in Lutz channel model and its component of three probability distribution, the computer simulation and theoretical formula curve can be a good match.So, the method of Rice's sum of sinusoids can be adopted to simulate the satellite channel model effectively.%为研究卫星信道的传播特性,分析了Lutz信道模型以及在此基础上改进的Lutz信道模型.采用莱斯正弦和法对色高斯分布进行仿真,从而得到瑞利、莱斯和对数正态这3种分布,并在此基础上实现了不同环境下的Lutz 信道模型.仿真结果表明,Lutz信道模型及组成它的3种基本概率分布的计算机仿真曲线与理论公式所得曲线吻合度较高,因此,可用莱斯正弦和法有效的仿真卫星信道模型.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2016(029)012【总页数】4页(P69-72)【关键词】Lutz信道模型;色高斯过程;莱斯正弦和法;瑞利分布【作者】王元;刘江春;杨博【作者单位】航天恒星科技有限公司卫星通信事部,北京100086;航天恒星科技有限公司卫星通信事部,北京100086;航天恒星科技有限公司卫星通信事部,北京100086【正文语种】中文【中图分类】TN927卫星通信系统由于其通信距离远、覆盖面积广、不受地理条件和自然灾害限制的优点，得到广泛的应用。
卫星通信有效载荷分系统建模与仿真
图 4 接收机模型示意图
RI P ( dbW) = EIR P ( dBW) - Lprop
(6)
Φ = RIP( dbW) + 10log(4πf2/ c2)
(7)
G/ T ( dbW) = GT ( dB) + Gpre ( dB) + Gdemo ( dB) - 10log T (8)
Modeling and Simulation for Satellite Communications Payload Subsystem
LIAO Shou - yi , DAI Jin - hai
(College of Astronautics and Material Engineering , NUDT , Changsha 410073 , China)
ABSTRACT :The OO analysis and modeling for satellite communications payload subsystem were conducted. The models included transponder models , antenna models and link budget models. The transponder mainly modeled by transmitter and receiver. Re - transmitter was used to model RF transponder while source transmitter was used to model digital (regenera2 tive) transponder. The simulation - based performance analysis and evaluation software for satellite communications payload subsystem was implemented by VC + + . Furthermore , the architecture of the software was outlined and the functions of each modules of the software were also presented. Finally an example based on the software was given. The simulation result shows the validity of the software. KEYWORDS :Satellite communications payload ;Transponder ;Antenna ;Modeling and simulation ;Performance analysis
室内导航伪卫星信道模型技术研究
Research on channel model technology of indoor navigationpseudoliteLI Ya-ning1,2, YU Bao-guo1,21．The 54th Research institute of CETC, Shijiazhuang, China, 0500812．Satellite Navigation Technology and Equipment Engineering Technology Research Center, Shijiazhuang, China, 0500811. E-mail address：156****************Abstract: Aiming at solving the problem like power attenuation and multipath fading in navigation pseudolite indoor propagation, based on the previous research on indoor communication model and detailed analysis of peculiarities of pseudolite signal and indoor environment, the large-scale log-distance path loss model and small-scale rice-rayleigh-lognormal model of indoor pseudolite signal propagation are proposed. Simulation experiments of the pseudolite signal propagationl are performed by using ray-tracing method, and practice tests are performed in office condition. The results show that the channel model proposed can describe the characteristics of indoor pseudolite signal accurately.Keywords: pseudolite; channel model; indoor position; ray-tracing室内导航伪卫星信道模型技术研究李雅宁1,2，蔚保国1,21．中国电子科技集团公司第五十四研究所，石家庄，中国，0500812．卫星导航系统与装备技术国家重点实验室，石家庄，中国，0500811. E-mail address：156****************【摘要】针对导航伪卫星信号在室内传播时面临的信号功率衰减、多路径传播等问题，在已有室内信道统计模型的研究基础上，详细分析了室内伪卫星信号特点及室内环境特征，提出适合描述室内导航伪卫星信号传播特性的大尺度对数距离路径损耗模型，及小尺度莱斯-瑞利-对数正态分布模型，运用射线追踪算法对办公室模型下的伪卫星信号传播特性进行了仿真计算，并在实际场景下进行测试验证，测试结果表明，所提出的导航伪卫星室内信道模型能准确描述室内伪卫星信号的传播效应。
SCAS全视景卫星通信链路仿真软件的设计与实现
SYS SECURITY 系统安全摘要：针对卫星通信系统中存在的干扰和损耗问题，论文运用计算机数字化技术，并基于干扰场景构建、空间传播损耗模型的标准化设计，设计了一套全视景卫星通信链路仿真软件，借助该软件对卫星通信系统中的干扰场景、电波损耗等环节进行分析处理，实时展示通信质量的分析结果，实现分析结果的可视化，方便分析人员快速地对卫星系统的通信质量有全局把握。
关键词：卫星通信；链路仿真；三维可视化卫星通信系统已广泛应用于通信、交通、军事等领域，并发挥着重要作用，然而，卫星通信链路中存在着各种干扰和损耗，干扰和损耗分析对于提高通信系统通信质量起着至关重要的作用。
如何确保信息传输的安全、顺畅，以及阻止信息的干扰和损耗已成为急需解决的问题。
随着计算机技术的发展，仿真技术以其高性能、低研制成本、低风险以及较短的研发周期等特点，逐渐成为科研领域的重要研究手段，因此，通过采用数字仿真、三维可视化技术等计算机技术构建全视景卫星通信链路仿真软件，有助于提高对卫星通信质量的自动化分析能力，解决星地通信、星间通信中的干扰和损耗问题[1]。
本文从干扰场景构建、空间传播损耗模型等分析卫星通信链路仿真要素，从而构建仿真软件。
一、软件架构设计SCAS全视景卫星通信链路干扰仿真软件(简称：SCAS软件)为实现系统总体目标，系统设计应围绕实现高置信度、多干扰仿真元素和友好的人机交互方式便捷的应用方式，建立一个完整的卫星通信链路干扰仿真软件。
系统设计遵循三个原则：（1）模块化的设计方法，以增加系统内部模块的可控性和可观测性，提高软件仿真结果的置信度；（2）标准化，系统采用业内公认的行业标准，面向干扰仿真需求，依据各类ITU相关标准和规范，使系统达到标准化，具有可扩展性；（3）友好的人机交互接口，软件采用MVVM框架设计，支持数据的多种可视化方式。
因此，SCAS软件具体结构如图1所示：图 1 SCAS软件功能架构图SCAS软件功能模块由图 1所示，其中干扰场景构建、链路损耗计算和三维视景可视化功能是软件的主要模块。
卫星通信技术的研究与开发
卫星通信技术的研究与开发随着科技的不断进步，卫星通信技术在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
卫星通信技术具有广阔的应用领域，如通信、遥感、导航等。
因此，卫星通信技术的研究和开发已经成为了当今世界科技发展的重点之一。
卫星通信技术可以通过卫星传递信息信号，使得距离远的两个地点可以实现信息交互。
卫星通信技术相比于地面通信方式有很多优点，如覆盖范围广、无线传输、抗干扰等。
因此，卫星通信技术已经被广泛应用于军事、民用、航空航天等领域。
卫星通信技术的研究和开发需要综合运用多个学科知识，涉及电子、通信、航空航天、地理信息等领域。
相关的研究领域包括卫星信道建模、卫星信号处理、卫星技术在遥感领域的应用等。
在卫星通信技术的研究和开发方面，相对较为困难的问题是卫星信号的传输和传输过程中的干扰问题。
卫星信号的传输需要解决信道衰减和多径干扰等问题。
尤其是针对天气不好或地形条件复杂的区域，传输质量更是有挑战性。
在卫星通信信道模型的研究方面，主要关注信道加噪比、信道相位延迟等参数的建模和仿真模拟。
干扰问题方面，卫星信号在传播过程中会受到其他无线设备的干扰，如雷达、卫星导航等。
因此，卫星通信技术的研究和开发需要解决这些干扰问题，以提高卫星通信的可靠性和鲁棒性。
同时，卫星通信技术也需要不断地更新和拓展。
随着卫星通信技术的不断提高，相关的技术成本也在不断下降。
因此，卫星通信技术的商业应用也越来越广泛。
比如，卫星通信技术在民用领域中被广泛应用于移动通信、互联网接入等方面。
在航空航天领域中，卫星通信技术也被应用于飞行导航和飞行安全等方面。
总之，卫星通信技术的研究和开发对现代社会的发展和进步具有重要意义。
随着卫星通信技术的不断发展和创新，相关技术将会进一步提高。
这也将对人类社会的未来发展产生重要影响。
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第３ ０ 卷 第７ 期
文 章编 号 ： １ ０ ０ ６ — ９ ３ ４ ８ （ ２ ０ １ ３） ０ ７ 一 ｏ ｏ ６ ４ — ０ ４
计
算
机
仿
真
２ ０ １ ３ 年７ 月
卫 星 通 信 网 建 模 与 仿 真 方 法 研 究
郑 艺 ， 王 玉文 ， 孟凡 计
（ 电子科技 大学航空航天学 院， 四川 成都 ６ １ １ ７ ３ １ ） 摘要 ： 研究卫星通信网络建模覆盖优化 问题 ， 传统 的卫星 网络仿真只通过卫星软件建立 轨道模 型， 继而将轨道 数据导入 到网 络 中， 并不能全面地考虑 自由空间损耗 、 天线 和收发机模型等 因素 。为 了解决上述问题 ， 提 出了一种基于 Ｑ ｕ ａ ｌ Ｎ ｅ ｔ 与Ｓ Ｔ Ｋ的 卫星通信网络建模与仿真方法 ， 进行对 区域性卫星通信 网络实例 的建模与仿真 。通过 实例的时延性 能， 分析 了平 均端到端 时延和时延抖动的性能指标 ， 仿 真结果验证 了模 型的正确性 。最后证 明了新建模 仿真方 法的合理性 和有效性 。
关键词 ： 卫星通信 网； 建模 ； 网络仿真 ； 卫星工具包 ； 时延性能
中 图分 类号 ： ｒ Ｐ ３ ９ ３ 文献 标 识 码 ： Ｂ
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｓａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ Ｃｏ ｍ ｍ ｕｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ Ｍｏ ｄｅ ｌ ｉ ｎｇ ａ ｎｄ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ
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ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ： Ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ； Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ； Ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； Ｓ Ｔ Ｋ； Ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｎ ｃ ｅ