低轨卫星网络协议的仿真模拟
基于SUMO的路由协议仿真研究
基于SUMO的路由协议仿真研究苗晓锋;罗志辉;洪亮【摘要】This paper refers TIGER database, builds a realistic road map as simulation scene. It evaluates the applicability of three routing protocols including AODV, DSR and DSDV in Vehicular Ad-hoc NETwork(VANET) by the joint simulation of Simulation of Urban MObility(SUMO) traffic simulator and NS2 network simulation platform. Experimental results show that existing routing protocols exist the shortages of low packet transmission success, high normalized routing load and big average end-to-end delay under urban VANET environment, it can not meet the needs of existing VANET communications in urban scenarios and needs developing new routing protocol.%利用TIGER数据库,构建一个实际道路地图作为仿真场景,借助SUMO交通仿真器和NS2网络仿真平台,评估ADOV、DSR、DSDR 3种路由协议在城市场景车载自组网(VANET)中的适用性.实验结果表明,上述3种协议在城市VANET环境下,存在分组传输成功率低、归一化路由负载高、平均端到端延时大的缺点,难以满足现有城市VANET的通信需求,需要开发新的路由协议.【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2011(037)001【总页数】3页(P107-109)【关键词】车载自组网;移动自组网路由协议;SUMO交通仿真器;TIGER数据库【作者】苗晓锋;罗志辉;洪亮【作者单位】西北工业大学自动化学院,西安710072;哥伦比亚大学工程与应用科学学院,纽约10025;延安大学西安创新学院,西安710100;哥伦比亚大学工程与应用科学学院,纽约10025;西北工业大学自动化学院,西安710072【正文语种】中文【中图分类】TP3931 概述车载自组网(Vehicular Ad-hoc NETwork,VANET)是一种以行驶车辆为节点，车辆间可以进行多跳无线通信的移动自组网(Mobile Ad-hoc NETwork,MANET)，它是移动Ad Hoc技术在交通领域的新应用，具有较好的前景。
低轨卫星宽带通信空口协议标准
标题：低轨卫星宽带通信空口协议标准概述随着卫星通信技术的发展，低轨卫星宽带通信已成为未来通信领域的重要方向。
为了实现高效、可靠、低成本的卫星通信，我们需要制定一套统一的空口协议标准。
本文将介绍低轨卫星宽带通信空口协议标准的基本概念、发展历程、主要内容以及其对未来卫星通信的影响。
一、基本概念低轨卫星宽带通信空口协议是指卫星与地面设备之间进行数据传输的接口协议。
其核心目标是实现高速、可靠、低时延的通信，以满足大数据量、高带宽的应用需求。
二、发展历程近年来，随着5G、6G等移动通信技术的发展，卫星通信与地面通信的融合已成为趋势。
在此背景下，国际标准化组织如3GPP、ITU等已经开始研究低轨卫星宽带通信的空口协议标准。
国内企业也积极参与其中，推动相关标准的制定和实施。
三、主要内容低轨卫星宽带通信空口协议标准主要包括以下几个方面：1. 调制编码技术：选择合适的调制方式和编码技术，保证通信可靠性。
2. 信道编码技术：对传输信号进行纠错编码，提高传输可靠性。
3. 同步技术：实现卫星与地面设备的同步，保证通信质量。
4. 多址接入技术：解决多个地面设备同时接入卫星网络的问题，提高系统容量。
5. 射频技术：优化射频参数，提高通信效率。
四、对未来卫星通信的影响低轨卫星宽带通信空口协议标准的制定将为未来卫星通信的发展奠定基础。
一方面，统一的协议标准将促进卫星通信与地面通信的融合，提高通信效率；另一方面，标准的制定将推动相关产业链的发展，降低卫星通信的成本。
总结，低轨卫星宽带通信空口协议标准的制定是未来卫星通信发展的重要方向。
通过制定统一的协议标准，我们可以实现高效、可靠、低成本的卫星通信，满足大数据量、高带宽的应用需求。
卫星网络组网关键技术
来说，其关键技术包括卫星网络拓扑设计、卫星切换、
路由协议等 ［１９⁃２４］ 。 卫星网络作为下一代天地一体化网
络的重要组成部分，随时随地为地面终端提供通信服
务，这已经广泛吸引了学术界的关注 ［２５］ 。
２） 实践意义：在芬兰的 ６Ｇ 峰会上，华为提出未来
Ｋｅｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ
ＷＵ Ｙａｎｇ， ＨＵ Ｇｕ⁃ｙｕ， ＪＩＮ Ｆｅｎｇ⁃ｌｉｎ， ＴＡＮＧ Ｓｉ⁃ｑｉ
（ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏｍｍａｎｄ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ａｒｍｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＰＬＡ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００７， Ｃｈｉｎａ）
摘 要：随着科学技术的发展，卫星网络在通信技术方面发挥的作用越来越重要，卫星网络组网关键技术的研究越
来越受到学术界与工业界的重点关注。 从卫星网络研究的背景与意义出发，比较了卫星网络包括同步卫星网络与
低轨卫星网络的优缺点，详细介绍了几种典型的低轨卫星星座网络，分别从卫星切换、路由、卫星网络虚拟化三个方
２ 卫星网络架构简介
需求 ［１６⁃１８］ 。
数量和数据量迅速增加。 ＬＥＯ 卫星与移动终端之间的
资源，而在地域上，我国幅员辽阔，对于偏远山区需要
能力无法满足处理和储存这些连接关系的需要。
２０ ｍｓ， 能 够 满 足 多 种 ＱｏＳ 需 求， 满 足 实 时 通 信 的
低轨卫星轨道资源是有限的，需要尽快去竞争此
胡谷雨（１９６３—） 男，教授，博士生导师。
规划，是国家科技创新 ２０３０ 重大项目之一。 在航天工
程等相关实践探索。 另外，对于国内天地一体化信息
面向卫星网络的延迟监测算法及仿真实现
２ ｎｔｕｅｏ ｏｗ ｒ ， ｈｎｓ ｃｄｍ ｆ ｃ ｎｅ ， ｅ ｉｇ１０ ９ ， ｈｎ ） ．Ｉｓｔｔ ｆ ｆ ａ Ｃ ｉｅｅＡ ａｅ ｙｏ ｉ ｃｓ Ｂ ｒｎ ０ １０ Ｃ ｉａ ｉ Ｓｔ ｅ Ｓｅ
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ ： ｈ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｎ ｌ ｓｓｏ ａ ｉ ｅ ａ ｆｎ ｔ ｏ ｋ ｉ ｓｇ ｉ ｃ ｎ ｒｕ ｄ ｒｔｎ ｉ ｇｏ ｅｎ ｔ ｏ ｋ Ｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｄ ａ ａｙ ｉ ｆ ｒ ｆ ｃ ｄ ｌｙ ｏ ｅｗ ｒ ｓ ｉｎ ｆ ａ ｔｆ ｎ ｅ ａ ｄｎ ｆｔ ｅｗ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｓ ｈ ｂ ｈ ｖ ｏ ．Ｈｏ ｖ ｒ ｗｈ ｎ ａ ｐ ｉｄ ｔ ｈ ａ ｅｌ ｅ ｎ ｔ ｏ ｋ，ｔ ｅｅ ｉｔ ｇ ｎ ｔ ｏ ｋ ｄ ｌｙ ｍｏ ｉ ｒ ｇ ａｇ ｒ ｈ ｎ ｏ ｎｅ ｅ ａｉｒ ｗｅ ｅ ， ｅ ｐ ｌ ｏｔ ｅ ｓ ｔｌ ｔ ｅｗ ｒ ｅ ｉ ｈ ｘｓｉ ｅｗ ｒ ｅａ ｎ ｔｉ ｌｏ ｉ ｍｓｅ ｃ ｕ ｔｒ ｎ ｏｎ ｔ ｍａ ｙ ｐ ｏ ｌｍｓ ｏ ｓ ｌ ｅ ｔ ｅ ｅ ｐ ｏ ｌｍｓ ａｅｌ ｅ ｎ ｔ ｒ ｒ ｎ ｅ ｅａ ｎｔｒｎ ｇ ｒｔ ｍ ｉ ｐ ｏ ｏ ｅ ｎ ｔｉ ｎ ｒ ｂｅ ．Ｔ ｏｖ ｈ ｓ ｒ ｂｅ ，ａ ｓ ｔｌ ｔ ｅｗｏ ｋ ｏ ｉ ｔｄ ｄ ｌｙ ｍｏ ｉ ｉ ｇ ａ ｏ ｉ ｓ ｒｐ ｓ ｄ ｉ ｈ ｓ ｉ ｅ ｏ ｌ ｈ ｐ ｐ ｒ ｏ ｉｉ ｇ ｔ ｅ ｓｒｎ ｏｎ ｓｏ ｏｈ ａ ｔ ｅ ａ ｄ ｐ ｓ ｉｅ ｍｏ ｉ ｒ ｇ ｍｅｈ ｄ ，ｔｅ ｎ ｖ ｌａｇ ｒ ｈ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ｔｅ ａ ｅ ．Ｃ ｍｂ ｎ ｎ ｈ ｔ ｇ ｐ ｉｔ ｆｂ ｔ ｃｉ ａ ｓ ｎ ｔｉ ｔ ｏ ｓ ｈ ｏ ｅ ｌ ｏ ｔ ｍ ａ ｕ ｅ ｈ ｏ ｖ ｎ ｖ ｏｎ ｉ ｄ ｓｒ ｕ ｅ ｅ ｔｒ ｓｏ ｅ ｔ ｆ ｃ ｆ ｗ ｅａ ｓｉ ｈ ａｅ ｌ ｅｎ ｔ ｏ ｋ ｗ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓｏ ｔｔ ｔ ｎ ｙ ｉ．Ｔ ｅ ａｇ ・ ｉｔ ｂ ｔｄ ｆ ａｕ ｅ ｆ ｈ ａｆ ｏ ｄ ｌｙ ｔ ｅ ｓ ｔｌ ｔ ｅｗ ｒ ｉ ｔ ｅｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｆｓ ｉ ｉ ａ ａ ｓｓ ｈ ｏ ｉ ｔ ｒ ｉ ｌ ｎ ｉ ｈ ａ ｓｃ ｌ ｌ ｉ ｍ ｓ ｅ ｆ ｄ ｗｉ ｍａ ｍａｉ ｌ ｄ ｄ ｃｉ ．Ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉｎ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔａ ｈ ｇ ｒ ｍ ａ ｅ ｕ ｅ ｏ ｍｏ ｉ ｒ ｒ ｈ ｉ ｖ ｒ ｅ ｔ ｔ ｅ ｔ ａ ｅ ｕ ｔ ｎ ｔ ｉ ｉ ｈ ｈ ｃ ｏ ｈ ｉ ｌｔ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ａ ｏ ｔ ｏ ｓ ｌ ｉ ｈ ｃ ｎ ｂ ｓ ｄ ｔ ｎ ｔ ｏ ｔ ｅ ｓ ｔｌ ｔ ｅｗ ｒ ｅａ ｔａ ｌｗ ｃ ｓ． ｈ ａｅｌ ｅ ｎ ｔ ｏ ｋ ｄ ｌｙ ａ ｏ ｏ ｔ ｉ ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ： ａ ｅｌ ｅ ｎ ｔ ｏ ｋ；Ｎｅ ｏ ｋ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ Ｓ ｔｌｉ ｅｗ ｒ ｔ ｗ ｔ ｒ ａ ｕ ｅ ｎ ；Ｄｅａ ｎ ｔｒ ｌ ｙ ｍｏ ｉ ；ＮＳ ｏ ２
低轨卫星轨道仿真matlab
低轨卫星轨道仿真matlab低轨卫星轨道仿真可以使用MATLAB进行,以下是一个简单的步骤:1. 建立模型:首先需要建立一个低轨卫星模型。
这个模型可以基于卫星的物理参数,如质量、轨高度、自转等参数。
这些参数可以通过现有的卫星数据集或者自己计算获得。
2. 建立方程:在建立模型的同时,需要建立一个方程来描述卫星的运动。
这个方程可以使用牛顿第二定律或万有引力定律等经典物理学方程进行建模。
3. 运行仿真:使用MATLAB中的Simulink模块运行仿真。
Simulink提供了丰富的工具箱,可以帮助建模和仿真复杂的系统。
在Simulink中,可以使用运动仿真工具箱来仿真卫星的运动。
4. 可视化结果:在仿真运行结束后,可以使用MATLAB中的plot 模块来可视化结果。
将卫星的运动轨迹、速度、轨道高度等数据可视化出来,以便更好地理解卫星的运动行为。
下面是一个简单的低轨卫星轨道仿真的MATLAB代码示例,假设我们使用仿真工具箱来模拟卫星的运动:```matlab% 建立模型model = reshape(load("低轨卫星模型.mat"), [1 1 3]);model.M = [10.0 8.0 6.0]; % 卫星质量model.H = [300.0 200.0 200.0]; % 轨道高度model.Z = [0.1; 0.15; 0.2]; % 卫星轨道中心距地面的高度 model.V = [0.9; 0.94; 0.97]; % 卫星的速度% 建立方程F = 1.0; % 引力常数,近似为1g = 9.8; % 重力加速度,近似为9.8米/秒^2M = model.M; % 卫星质量h = model.H - 2*model.Z; % 卫星轨道中心距地面的高度model.P = 1.0; % 卫星的公转周期% 运行仿真Time = 0:0.01:1; % 仿真时间,单位为秒X = model.V*Time; % 卫星的X坐标Y = model.V*Time + h/2; % 卫星的Y坐标Z = model.V*Time + 3*h/2; % 卫星的Z坐标plot(X, Y, Z, "b"); % 可视化卫星的运动轨迹title("低轨卫星轨道仿真结果");```在这个代码中,我们使用了牛顿第二定律和万有引力定律来建立卫星的运动方程。
一种GEO／LEO双层卫星网络路由算法及仿真研究
宇航 学报
第３ ３卷
点 ， 在 时间 片 内 ， 星 网络 的 拓 扑 固 定 不 变 ； ２ 而 卫 （）
时 间片 足够小 ， 在该 时 间期 间内 ， 各链 路 的代价 可 以
认 为不 变 。 对 于 多层 卫 星 网络 而 言 ， 近年 来研 究 较 多 的是
时间虚 拟 化 路 由策 略 。文 献 ［ 提 出基 于 Ｇ Ｏ ７］ Ｅ／
ａｇ ｒｔ ｍ ；Ｓｉ ａ ｉｎ ｌｏ ｉｈ ｍｕｌｔｏ
０ 引 言
动 态路 由采 用 数据 包 自动 寻址 方式 ， 不 同星 对 座 拓扑 适应性 强 ， 由收敛 速度快 ， 路 但较 短 的收敛 时
卫 星网络具有 覆盖 范 围广 、 移动 性 ， 高 以及 Ｅ益 ｔ
间得 到 的路径 仅 为局 部 最 优 ， 且 由于卫 星 高 动 态 并
特点 ， 态 的 路 由机 制 容 易 造 成 频 繁 的 路 由切 换 。 动
发展为 支持语音 、 图像 、 视频多 种通信 业务 等特点 ， 作 为新一代 全球移动通 Biblioteka 系统 的重要 组成 部分 ］卫 ，
空 间虚拟 化路 由更适 用 于 Ｌ Ｏ单层 卫 星 网络 ， 求 Ｅ 要
网络 拓扑 非常 规 则 。时 间 虚拟 化 也 叫 快 照序 列 、 有
ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｈ ｅ ｏ ｔ ｇ ａｇ ｒ ｈ ｉ ｒ ｖ ｓ ｔ ｅ ｖ ｒ ａｉｅ ｉ ｔ ｔｇ ｅ ｓ ｎ ｂ ｙ ａ ｄ ｒ ａｉｅ ｏ ｃ ｌｕａ ｅ ａ ｄ ｎ ｔｉ ａ ｅ ．Ｔ ｅ ｎ ｗ ｒ ｕ ｉ ｌｏ ｉ ｍ ｍｐ ｏ ｅ ｈ ｉ ｕ ｌ ｄ ｔ ｎ ｔ ｔ ｚ ｍｅ ｓｒ ｅ ｙ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｎ ｅ ｌ ｓ ｔ ａｃ ｌｔ ｎ ａ ｚ ｕ ｄ ｔ ｏ ｔ ｇ ｂ ｄ ｐ ｉ ｇ ｔ ｅ ｎ ｗ ｉｅ ｆ ｌｙ ｒ ｄ ｍａ ａ ｅ ｎ ｔｔｅ ｂ ｇ ｎ ｉ ｇ ｏ ａ ｈ ｓ ａ ｓ ｏ ．Ｔ ｒｕ ｈ ａ ａｙ ｉ ａ ｄ ｐ ａｅ ｒ ｕ ｉ ｙ ａ ｏ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｏ ａ ｅ ｅ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ａ ｈ ｅ ｉ ｎ ｎ ｆ ｅ ｃ ｎ ｐ ｈ ｔ ｈ ｏ ｇ ｎ ｌｓｓ ｎ ｎ ｎ ｓｍｕ ａ ｉｎ，ｉ ’ ｈ ｗｎ ｔ ａ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｉ ｕ ｌ ｅ ｉ ｔａｅ ｂａ ｎ ｒ ａ ｉｎ ｌｓ ａ ｓ ｏ ，ａ ｄ ｉ ｈ ｌｆ ｌｆ ｒ ｔ ｅ ｉ ｌｔ ｏ ｔ ｓ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ｖｒ ａｉ ｄ ｔ ｔ ｚ ｍｅ ｓｒ ｔｇ ｏ ｔｉ ｓ ｍｏ ｅ ｒ ｔ ａ ｎ ｐ ｈ ｔ ｎ ｓ ｅｐ ｕ ｏ ｈ ｙ ｏ
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。
基于OPNET的LEO卫星网络协议仿真平台研究
基 于 ＯＰ Ｅ Ｎ Ｔ的 Ｌ Ｏ 卫 星 网络协 议 仿 真 平 台研 究 Ｅ
王 平 刘 晓锋 顾学迈 （ 尔滨 工业 大学通 信技 术研 究所 ， 尔滨 １０ ０ ） 哈 哈 ５ ０ １
摘 要 在 Ｏ Ｎ Ｔ仿 真环 境 下 ， 过 对 Ｌ Ｏ 卫 星 网 络协 议 构 架分 析 ， 理 简 化 协议 体 系结 构 ， 建 通 用 卫 星 节点 模 块 ， Ｐ Ｅ 通 Ｅ 合 构 实现 了模 拟 无连 接 Ｌ Ｏ 卫 星 网络 路 由表 的 建 立 更新 和数 据 包 选路 等 过 程 ， Ｅ Ｅ 以 及 切 换 、 时延 等 一 些 卫 星 网络 特 性 给 其 他 协议 带 来 的影 响 。 最 后 通过 对作 者提 出的 一 种路 由算 法 进 行 仿 真 ， 证 了该 长 验 仿 真 平 台能 够 在 一 定精 度 上 模 拟 Ｌ Ｏ 卫 星 网络 环 境 。 Ｅ
络仿 真软件 ， 够对网络结构 、 备和应用进行设计 、 模 、 能 设 建 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 ｌ ＿ ，
仿 真方 面具 有 一 定 的优 势 。 而 ， 管 Ｏ Ｎ Ｔ提供 了 丰富 的标 然 尽 ＰＥ
准 节点 模 型 、 路 模 型 、 链 协议 模 块 等 等 ， 并 没 有 提 供 任 何 低 轨 但 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 Ｏ Ｎ Ｔ的 低 轨卫 星仿 真 ．大 多 数是 将 陆地 网 络节 Ｐ Ｅ 点 利 用 有 线 链 路 连 接 ， 过 离 散 化 有 线 链 路 的通 断 ． 似 模 拟 通 近 Ｉ 卫 星 网络 中 的切 换 以 及拓 扑 结 构 变 化 ＿ 。 种 方 法 需 要 针 ＥＯ ２ 这 ｌ 对 特 定 Ｌ Ｏ卫 星 网 络 在 仿 真 之 前 进 行 复 杂 的 运 算 ．而 且 不 具 Ｅ
基于随机几何的低轨星座下行通信链路仿真与分析
基于随机几何的低轨星座下行通信链路仿真与分析
梁国鑫;张雨曼;周家恩;杨博宇;赵亚飞;张世杰
【期刊名称】《移动通信》
【年(卷),期】2024(48)1
【摘要】低轨卫星网络具有低成本、大容量、广覆盖的特性,是未来空天地海一体化网络中的重要支柱和6G网络的关键组成部分,开展链路分析对于低轨星座链路设计与优化具有重要意义。
由于低轨卫星移动性强、星地电磁环境复杂、链路较长等特点,星地信息传输与传统地面移动通信有着显著差异。
根据低轨星座的特性构建星座网络的随机几何BPP模型,并针对低轨星座空间分布及移动特征,分析了单星及多星场景下的损耗、干扰等对星地通信链路的影响。
通过给出星座系统干扰期望计算方法,并基于所构建BPP网络对星地通信链路特性进行仿真。
仿真结果表明,构建随机几何的基于BPP分布的星座模型可以很好地模拟卫星网络的状态,采用随机几何对低轨星座下行通信链路进行仿真分析,能够得到更具泛化的星座构型下低轨星座对地面站的干扰情况,为巨型低轨星座网络分析及星地链路设计提供了参考。
【总页数】9页(P79-87)
【作者】梁国鑫;张雨曼;周家恩;杨博宇;赵亚飞;张世杰
【作者单位】北京邮电大学信息与通信工程学院网络与交换技术全国重点实验室;银河航天(北京)通信技术有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN927.2
【相关文献】
1.低轨卫星通信网络星间链路几何参数动态特性
2.低轨通信星座星间链路浅析
3.基于OPNET的低轨卫星星座通信系统仿真研究
4.低轨卫星通信系统下行链路设计
5.基于几何分析法的低轨星座设计
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低轨卫星通信系统网络设计
低轨卫星通信系统网络设计徐超男;张勇;郭达;李海昊【摘要】Considering the communication demand of"the Belt and Road Initiatives","the 13th Five-Year Plan", the LEO satellite communication system network structure based on"Fuxing Communication System"is proposed, and this structure, via the research of existing mature DVB, CCSDS, 3GPP communication standards, could be easily achieved. And meanwhile the network elements and corresponding functions of the network architecture, including their designs, are described. The system is of both the superiority of high data transmission rate for LTE communication network, and the advantage of seamless coverage for LEO satellite communication system. Moreover, LEO satellite communication system has lower time delay than traditional medium and high orbit satellite communication system. As a basic system, Fuxing communication system can meet the basic operation requirements and provide more efficient data transmission service for users in an even wider area.%在"一带一路"、"十三五"对天空地一体化的通信需求下,通过对现有较成熟的DVB、CCSDS、3GPP通信标准的研究,提出了一种基于"福星通信系统"的简单可实现的低轨卫星通信系统网络结构,且设计介绍了该网络架构中的网元及相应功能.该系统既具有LTE通信网数据传输速率高的优势,也具有LEO卫星通信系统无缝覆盖的优点,且低轨卫星通信系统较传统中高轨卫星通信系统有较低时延.福星通信系统作为一种可达到基本运营要求的基本型系统,能够在更为广阔的区域为用户提供更有效的数据传输服务.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2017(050)009【总页数】6页(P1942-1947)【关键词】低轨卫星;LTE;网络结构;网元【作者】徐超男;张勇;郭达;李海昊【作者单位】北京邮电大学天地互联与融合北京市重点实验室,北京 100876;北京邮电大学天地互联与融合北京市重点实验室,北京 100876;北京邮电大学天地互联与融合北京市重点实验室,北京 100876;北京遥感设备研究所,北京 100039【正文语种】中文【中图分类】TN927Abstract:Considering the communication demand of “the Belt and Road Initiatives”, “the 13th Five-Year Plan”, the LEO satellite communication system network structure based on “Fuxing Communication System”is proposed, and this structure, via the research of existing mature DVB, CCSDS, 3GPP communication standards, could be easily achieved. And meanwhile the network elements and corresponding functions of the network architecture, including their designs, are described. The system is of both the superiority of high data transmission rate for LTE communication network, and the advantage of seamless coverage for LEO satellite communication system. Moreover, LEO satellite communication system has lower time delay than traditional medium and high orbitsatellite communication system. As a basic system,Fuxing communication system can meet the basic operation requirements and provide more efficient data transmission service for users in an even wider area.Key words:LEO satellite; LTE; network structure; network element天地一体化信息网络在经济社会运行和百姓生产生活中的作用越来越大。
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 。
非静止轨道卫星网络面向应用仿真分析
Ｓ ｍｕ ａ ｉｎ ａ ｄ Ａｎ ｌ ｓｓｏ Ｐ Ｓ ｒ ｉｅ ｉ ｌｔｏ ｎ ａｙ ｉ ｆＩ ｅ ｖｃ ｓ Ｃｏ ｎ ｃｉ ｎ—ｏ ｉｎ ｅ ａ ｅｌ ｅ Ｎｅ ｗｏ ｋ ｎ ｅｔ ｏ ． ｒｅ ｔＯｖ ｒ Ｓ ｔｌ ｔ ｔ ｒ ｉ
的扩 充改进 ， 成 了被 广泛 使 用 的 Ｗａ ｅ 星座 体 系 。 形 ｌｒ ｋ …
Ｗａｋｒ ｌｅ 星座 采用 圆形 轨道 ， 基本 思想 是采 用相 同类 型 的轨 道， 轨道 间按 照一定 的间隔分布。其星座模 型可用 四个 参数 来描 述 ， 通常简 记为 （： ／ ／ ， 道 间的角 度 为 ３ ０ Ｐ 相 ｉＴ Ｐ Ｆ） 轨 ６／ ， 位 角为 ３ ０ ／ 其 中： ６ Ｆ Ｔ， １ 卫星轨道倾角 ）ｉ ２ ）Ｔ卫星总数 ３ ）Ｐ卫星轨道数 目
离 ；， 分 别表示节 点到地 面投 影 的维 度和 经度值 ， ８（ ｂ 坐标 系
司的卫 星仿 真设 计工具包 ， 前是航 天工业领先 的卫 星分 析 目
和可视 化工具。对 于卫星 星座 的基本设 计 ， 二者 功 能类似 ，
Ｓ Ｋ的扩展功能更丰 富 ， Ｔ 但其作为商业 软件 ， 价格相 对昂 贵。
此 外 ，Ｔ Ｓ Ｋ有 些模 块有出 口限制 。
理论 上 ， 星 轨 道 可 以 组 成 任 意 不 同 的 卫数的前提下 ， 何设计 星座使得 ｌｒ ｋ 如
覆 盖面积最优的问题 ， 出了一 系列 的星座 ， 提 后来 经 Ｂ ｌ ｄ ｌ ｒ ａａ
因此 ， 本文对卫星 星座 的设计仿 真选 用 Ｓ Ｖ ，ａ ｉ 供 ａ ｉＳＶ 提 的功能主要包括 ： 示卫 星轨 道 、 显 计算和 显示 单个 卫星对 地
低轨卫星网络部署
网络安全与防护
▪ 网络安全管理制度建设
1.制定低轨卫星网络的网络安全管理制度，明确网络安全责任和义务。 2.建立网络安全事件应急处理机制，以便快速响应和处理安全事件。 3.加强对网络安全管理人员的培训和教育，提高网络安全意识和技能。
低轨卫星网络部署
频谱管理与干扰协调
频谱管理与干扰协调
▪ 频谱管理的重要性
1.频谱资源是有限的，需要合理规划和分配，以确保各种无线 设备的正常运行，避免相互干扰。 2.频谱管理需要考虑到不同国家和地区的规定和标准，以确保 全球范围内的兼容性和互操作性。 3.高效的频谱管理可以提高无线设备的性能和可靠性，提升网 络的整体质量。
测试与性能评估
▪ 安全性与可靠性测试
1.对加密传输和数据存储的安全性进行测试。 2.评估网络的可靠性，确保在各种故障情况下的稳定运行。 3.根据测试结果加强安全防护措施和提高网络的可靠性。
▪ 用户体验评估
1.收集用户反馈，评估网络性能对用户体验的影响。 2.分析用户体验数据，找出可能的问题和改进点。 3.根据用户体验评估结果优化网络性能和服务质量。 以上测试与性能评估内容仅供参考，具体内容还需根据实际情况进行调整和优化。
▪ 地面控制系统发展趋势和前沿技术
1.随着技术的不断发展，地面控制系统将不断向智能化、自动 化方向发展。 2.未来地面控制系统将更加注重与人工智能、大数据等新兴技 术的融合，提高卫星网络的性能和可靠性。 以上是一个关于地面控制系统设计的施工方案PPT《低轨卫星 网络部署》中的章节内容，供您参考。
LEO星地Wi-Fi方案设计与验证
LEO星地Wi-Fi方案设计与验证胡伟;陶孝锋;任德锋;高媛【摘要】低轨(LEO)卫星到地面之间的无线保真(Wi-Fi)通信系统当前已经获得了广泛关注.针对LEO卫星信道的高误码、长时延等特点,采用导频插入、选择重传、帧聚合等方法对IEEE802.11 g进行改进,并在开放式无线接入研究平台(WARP)v3上完成了改进方案的设计.对改进后方案的多普勒频偏性能、远距离传输速率以及高速移动条件下的传输速率等系统性能进行测试的结果表明,改进后方案在复杂信道环境下可以获得比商业Wi-Fi更好的系统性能.通过模拟验证改进方案的系统性能,证明了基于LEO卫星的Wi-Fi卫星通信系统的可实现性.%Wireless-fidelity( Wi-Fi) communication system based on low Earth orbit( LEO) satellite-to-ground has gained widely attention. In view of the characteristics of LEO satellite channels high bit error rate and long time-delay,methods like pilots insertion,selective retransmission and frame aggregation are introduced to improve the IEEE802. 11g in this paper,and the improved scheme has been designed on Wireless Open Access Research Platform( WARP) v3. Then the performance of Doppler frequency shift and data transfer rate in long distance and high-speed moving environment is tested. The experiment re-sults show that the improved scheme can achieve better system performance than the commercial Wi-Fi in complex channel environment. Performance of the system is verified through the simulation and the feasi-bility of LEO satellites based Wi-Fi satellite communication system is proved.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2017(057)008【总页数】7页(P916-922)【关键词】低轨卫星;星地Wi-Fi通信;IEEE802.11g改进;WARPv3平台;系统系能【作者】胡伟;陶孝锋;任德锋;高媛【作者单位】中国空间技术研究院西安分院,西安710100;中国空间技术研究院西安分院,西安710100;中国空间技术研究院西安分院,西安710100;中国空间技术研究院西安分院,西安710100【正文语种】中文【中图分类】TN9272015年，在Google、Facebook等互联网巨头的推动下，一网公司(OneWeb)、太空探索公司(SpaceX)、低轨卫星公司(Leosat)等提出了打造由低轨小卫星组成的小卫星星座，并借鉴地面的Wi-Fi技术，通过低轨(Low Earth orbit,LEO)卫星星座实现Wi-Fi信号的接入，提供全球覆盖的互联网服务[1-4]，由此引发了一场研究热潮，主要关注在系统的可实现性、实现复杂程度以及建设成本等问题[4-14]。
2024年江苏高考物理核心考点考前仿真模拟(一)
2024年江苏高考物理核心考点考前仿真模拟（一）学校：_______ 班级：__________姓名：_______ 考号：__________（满分：100分时间：75分钟）总分栏题号一二三四五六七总分得分评卷人得分一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题地面第五代移动通信（）已经进入商用，卫星通信与地面的融合成为卫星界和地面界讨论的新热点。
相比地面移动通信网络，卫星通信利用高、中、低轨卫星可实现广域甚至全球覆盖，可以为全球用户提供无差别的通信服务，在地面网络无法覆盖的偏远地区，飞机上或者远洋舰艇上，卫星可以提供经济可靠的网络服务，将网络延伸到地面网络无法到达的地方，下表给出了不同轨道通信卫星特点。
卫星通信类别轨道高度范围特点低轨道（）卫星通信传输时延、覆盖范围、链路损耗、功耗，都小中轨道（）卫星通信传输时延、覆盖范围、链路损耗、功耗都变大（相比），但小于（）高轨道（）地球同步卫星通信技术最为成熟，但传输延时长，链路损耗损大，在实时通信中存在显著延迟。
关于通信卫星，以下说法正确的是（ ）A．各轨道通信卫星的运行轨道中心一定是地心B．各轨道通信卫星的运行周期都是24小时C．高轨道通信卫星的向心加速度与地球表面赤道上静止物体的向心加速度相同D．各轨道通信卫星的运行速度都大于第(2)题关于下列四幅图的说法正确的是（ ）A．如图甲，若小磁针处于静止状态，则可判定电源右端为正极B．如图乙，若电源左端为正极，则螺线管内部小磁针静止时N极指向左端C．如图丙，将一闭合线圈套住通电螺线管，增大线圈面积，通过线圈的磁通量减少D．如图丁，将一段通电导线放在螺线管内部，导线受到向上的安培力第(3)题如图所示，一台空调外机用两个相同的三角形支架固定在外墙上，支架横梁和斜梁的连接点为O，另一支架横梁与斜梁的连接点为（图中未画出），空调外机的重心恰好在连线中点的正上方。
STK实验卫星轨道参数仿真
STK实验卫星轨道参数仿真STK（Systems Tool Kit）是一种专业的航天工程仿真软件，可以用来模拟卫星的轨道参数和性能。
在STK软件中，可以通过建模、仿真和分析来评估卫星的轨道设计、地面访问能力和通信性能等。
卫星轨道参数是指描述卫星在空间中运动的关键参数，包括轨道类型、轨道高度、轨道倾角、轨道周期等。
这些参数对卫星的遥感观测、通信覆盖和导航定位等任务有重要影响。
通过STK软件，可以对不同轨道参数进行仿真分析，来评估其对卫星性能的影响。
首先，使用STK软件建立卫星的模型。
可以选择地心惯性坐标系或地心地固坐标系作为参考坐标系，然后定义卫星的位置、速度、质量等参数。
可以根据提供的卫星轨道参数公式，计算卫星的初始状态，并在STK中进行建模。
接下来，设置卫星的轨道类型和高度。
可以选择静止轨道、近地轨道、太阳同步轨道等不同的轨道类型，并指定卫星的轨道高度。
通过改变轨道类型和高度，可以模拟不同的卫星任务和覆盖范围。
然后，设置卫星的轨道倾角和周期。
轨道倾角是卫星轨道平面与地球赤道平面之间的夹角，影响卫星的通信覆盖范围和地面访问能力。
轨道周期是卫星绕地球一周的时间，影响卫星的遥感观测周期和数据更新频率。
可以通过在STK软件中进行参数调整，评估不同倾角和周期对卫星性能的影响。
最后，进行卫星轨道参数的仿真分析。
可以通过STK软件提供的仿真工具，模拟卫星的轨道演化和运动轨迹。
可以观察卫星在不同轨道参数下的覆盖范围、访问时间和通信性能等指标。
可以通过仿真分析来优化卫星的设计方案，提高其性能和效益。
总之，STK软件提供了一种方便快捷的方式来模拟和评估卫星的轨道参数。
通过建模、仿真和分析，可以了解卫星性能、优化轨道设计以及评估卫星的可行性。
这对于卫星工程师和设计师来说，是一个非常重要和有用的工具。
基于OPNET的低轨卫星网络路由仿真与优化
（ 南京 航 空 航 天 大 学 ・ 南 京 ・２ ｌ ０ ０ １ ６ ）
摘
要： 针 对 业 务 高 速化 、 多样 化 背 景 的 Ｉ Ｅ ０（ 低地球轨道） 卫 星 通 信 网络 传 输 问 题 ， 提 出 一种 复合 分组 调 度 策略 和
ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ａ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ． Ａｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｐ ｕ ｔ ａ ｎ ｄ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ａ ｒ ｅ ａ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ． Ａｎ ＬＥＯ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ＯＰＮＥ Ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ
第 ３ ２卷 第 ５ 期 ２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
飞 行 器 测 控 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏｆ Ｓｐ ａ ｃ ｅ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ ＴＴ＆ Ｃ Ｔｅ ｃ ｈｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ３ ２ ＮＯ ． ５
０ｃ ｔ ．２ Ｏ１ ３
基 于 ＯＰ ＮＥ Ｔ 的 低 轨 卫 星 网 络 路 由仿 真 与 优 化
ＬＩ Ｎａ ｎ，ＺＯＮＧ Ｐｅ ｎ ｇ，Ｓ ａ ｅ ｉ ｄ ＡＧＨＡ Ｅ Ｉ ＮＥＺＨＡＤＦ Ｉ ＲＯＵＺ Ｊ Ａ
星座间通信网络方案构建与仿真
星座间通信网络方案构建与仿真第一章引言1.1 研究背景近年来，随着信息技术的快速发展和人类对通信需求的增加，传统的地面通信网络已经难以满足大规模数据传输的需求。
星座间通信网络将卫星作为中继站点，将信号从发射站点发送到接收站点，具有全球覆盖能力和高传输速率的优势。
1.2 研究目的和意义本研究旨在构建和仿真星座间通信网络方案，以解决传统地面通信网络难以覆盖全球的问题。
通过深入研究星座间通信网络的原理和技术，提出有效的方案并进行仿真验证，为实际应用提供参考。
第二章星座间通信网络的基本原理2.1 卫星轨道类型卫星轨道类型包括地球同步轨道(GEO)、中地轨道(MEO)和低地球轨道(LEO)。
不同轨道类型对通信网络的覆盖范围、延迟和信号强度有不同影响。
2.2 卫星通信系统架构卫星通信系统由发射站、卫星和接收站组成。
发射站将信号上传到卫星，卫星将信号中转到接收站。
卫星通信系统需要考虑信号传输的带宽、功率和天线指向等因素。
第三章星座间通信网络方案构建3.1 网络需求分析根据用户的通信需求，确定星座间通信网络的整体规模、覆盖范围和传输速率等参数。
同时，需考虑网络的容错性、安全性和可扩展性等方面。
3.2 卫星选型与规划选择合适的卫星类型和数量，考虑卫星的轨道类型、载荷能力和生命周期等因素。
根据网络需求和地理分布情况，进行卫星的规划和布局。
3.3 通信链路设计根据星座间通信网络的拓扑结构，设计通信链路的连通性和传输效率。
考虑到星座间通信网络的复杂性和协同性，需要优化链路的路由选择和带宽分配策略。
3.4 信号传输和处理对信号传输的关键技术进行研究，包括信号调制、编码和解调等。
同时，根据信号的传输特性和网络节点的处理能力，设计合适的信号处理算法和协议。
第四章星座间通信网络方案的仿真验证4.1 仿真环境搭建选择合适的仿真工具和平台，搭建星座间通信网络的仿真环境。
考虑到实际应用中的不确定性和变化性，引入合理的随机性和参数变化。
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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。
（2）易于实现千兆分组网络。
目前，采用ATM 技术的多媒体卫星的实验干线速率已达622Mbps。
但是在提升到吉比特时，ATM的开销大这一缺点制约了线速的继续提高。
（3）降低系统复杂度。
在RS 块状编码、交织和FEC 等技术支持下，卫星链路可达准光纤质量。
因此无需采用ATM复杂的QoS 保证机制便能抵御无线信道的误码。
本文将根据图1的协议框架图建立无连接的IP over Satellite网络协议仿真平台。
2 OPNET 节点模型
低轨卫星网络通信系统由空中卫星网络和地面网关两部分组成。
空中卫星网络的主要特点有：
（1）由于卫星之间存在相对运动导致空中卫星网络拓扑结构快速持续变化。
（2）卫星网络与地面网关之间存在高速的运动，为确保通信的持续必须进行频繁的切换。
整个卫星网络的协议划分。
OPNET 提供的标准节点模块对涉及到的协议进行了细致的模拟，修改起来的工作量巨大，为了避免修改OPNET 标准节点模块，把Gateway节点拆分为两个节点：OPNET标准路由器和低轨卫星网关，这两个节点用PPP 链路直接连接，可以省去链路层协议的设计。
低轨卫星网关的切换管理模块实时检测天线的俯仰角，以及信号功率，决定是否切换到另一颗卫星。
此外为了把精力都放在网络层协议的设计上，对位置注册管理功能进行了简化，由一个全局独立节点来实现。
例如网关可达网络列表应该由低轨卫星网关实现，每个网关都应该保存一个列表，这个列表中包括各个网关及其连接到的Internet 子网地址。
网关与卫星映射关系应该由Satellite节点实现，实时向其他卫星节点通告自己当前
接入的网关标识。
简化后需要做的仿真工作有：卫星地面网关节点模型，卫星节点模型，Global Node 模型。
下面对本文简化掉数据链路层的合理性进行分析。
数据链路层的基本功能是在两个相邻节点间建立和维持数据链路，为网络层提供无差错的通信服务，它可以细分为逻辑链路控制层（LLC）和媒体接入控制层（MAC）。
MAC层的任务是在发送数据时，按某种规则从LLC 层接收数据，然后执行媒体访问规程，查看链路状态，如可发送，将给数据加上控制信息，形成帧，送往物理层；在接收数据时，从物理层接收到数据帧，并检查数据帧中的控制信息，判断是否发生传输错误，将正确的数据帧去掉控制信息后送至LLC层。
LLC层的任务是完成两通信实体间点到点链路上的数据帧传输与流量控制，为上层提供数据报与虚电路两种不同服务。
本文假设每颗卫星只有一个地面网关接入，因此只要LLC有数据业务流接入MAC就可以对其进行转发，不存在链路的争用，不用实现MAC层的协议。
此外把每个节点的数据包缓冲区设置为无限大，因此不会存在溢出丢包现象，自然形成先进先出的策略，在带宽小的链路上实现瓶颈效应，所以也不用实现LLC层的数据帧传输与流量控制。
为了保证每颗卫星在同一时刻只有一个地面网关接入，把网络场景划分为三种。
第一种，每颗卫星只有一个地面接入网关。
第二种，每颗卫星存在两个以上地面接入网关，但是同一颗卫星覆盖下的两个网关之间不存在数据流业务。
第三种，每颗卫星存在两个以上地面网关，但只有处于相同卫星覆盖下的地面网关之间存在数据业务。
通过对这三种场景组合可以搭配出所有的仿真场景。
第二种仿真场景可以拆分成多个第一种仿真场景的组合。
第三种仿真场景可以采用固定节点、有线链路近似模拟。
因此，只要完成第一种仿真场景，所有的问题就都可以解决。
在第一种仿真场景中每颗卫星只有一个地面网关接入，编程过程中可以不再考虑冲突检测、信道预留、业务的优先级处理等数据链路层功能，符合前面所提简化。
2.1 地面网关节点模型要实现的功能
（1）切换管理，向GlobalNode 通告与卫星的映射关系；
（2）向Global Node 通告可以到达的子网地址；
（3）数据包的封装与解封；
（4）上行链路的各个pipeline 阶段。
2.2 Satellite 节点要实现的功能
（1）路由地面网关发送来的数据包；
（2）网络协议平台，在其上实现非面向连接的路由协议；
（3）下行链路的各个pipeline 阶段；
（4）星间链路的各个pipeline 阶段；
（5）导入STK（Satellite Tools Kit）卫星轨道文件。
2.3 Global Node 要实现的功能
（1）存放网关可达子网列表，供网关封包时查询；
（2）存放网关与卫星映射列表，供卫星节点星上路由时查询。
3 仿真验证
在本文所建立的仿真系统平台上，作者仿真了TCP 协议在动态路由上的性能。
仿真场景采用Iridium 系统的一部分作为空中卫星网络，两个地面网关处于不同卫星覆盖范围内，网关所连接的Internet 中有一对客户机/服务器采用TCP 连接进行数据传输。
仿真结果将比较通过低轨卫星网络进行TCP 连接与通过地面网络进行TCP 连接之间的拥塞控制窗口，切换前后时延变化。
仿真设置为：客户端（longitude- 161.8, latitude-29.14）下载服务器端（longitude- 15.2, latitude- 20.9）上大小为1Mbit 的文件，带宽瓶颈为10Mbps, 整个过程每5s 重复一次，直至仿真结束，仿真的网络场景拓朴结构。
场景拓朴整个仿真时间为100s, 在60s 时刻客户端接入网关发生星地切换。
仿真结果。