小卫星星座非IP组网建模与仿真

针对移动IP技术需要依赖地面的家乡代理完成每个卫星地址注册与解析的不足,给出一种新的非IP构架的小卫星星座组网模型,并设计相应网络通信协议.组网模型不使用中高轨道卫星做数据与测控中继节点,在星际链路上使用定向天线指向器保证星际链路的连续性和链路切换.在OPNET平台上设计了通用的卫星节点通信模型和一个基于加权最短路径算法的卫星路由信息协议(SRIP),并进行了星座组网仿真实验.仿真结果验证了星座组网模型设计的正确性.该模型为小卫星星座依赖于自身网络,而不依赖于中高轨道卫星做中继完成网络测控提供了一种新思路.     

卫星网络中永久星间链路的设计方法研究

从星座设计角度出发,分析永久性星间链路存在的条件,解决了不同轨道面以及不同轨道高度卫星之间相对移动造成的星间链路频繁切换问题。根据卫星网络空间几何特性,提出了一种在卫星生存期内可以永久保持星间链路连接的星座设计方法,并对建立星间链路的条件进行了分析。通过数值分析方法得出了永久星间链路存在的条件,并通过实例加以验证。     

多层卫星网络研究概述

随着空间信息系统的发展,多层卫星通信网络成为发展趋势之一。多层卫星网络能够利用各种轨道高度卫星星座的优点,发挥其在覆盖范围、星际链路、传输时延等方面的优势,满足各种业务的不同服务质量（Qos）要求,将成为未来卫星通信网络发展的一种理想组网模式。     

低轨道卫星网络中星际链路的研究

给出了极轨道星座的设计方案。分析了星际链路的空间几何关系。结合极轨道星座的例子,通过卫星仿真软件STK进行卫星星座仿真,分析得到低轨卫星系统星际链路的仿真结果,并简要提出低轨道卫星组网的路由算法。     

面向6G通信的多层低轨卫星网络路由算法

在面向6G的移动通信网络中,低轨卫星网络（LEO, Low Earth Orbit）运行高度低、时延小,可大范围部署实现全球广域低时延通信。当前低轨卫星星座正朝着多层轨道面发展,多层轨道的跨层链路增加了数据传输路径,但跨层轨间链路的频繁通断,增大了多层LEO网络层间路由选择的难度。为此提出了一种面向6G移动通信的多层LEO卫星网络路由算法。首先建立跨层链路,面向端到端传输时延和可靠性需求,分析影响跨层轨间链路频繁通断的因素,基于LEO卫星网络虚拟位置思想,选择卫星节点对建立可靠跨层链路;然后实现路由选择,基于所建立的跨层星间链路,采用时空演化图模型刻画动态网络拓扑,设计最短路径算法计算最佳传输路径。最后,构建三层卫星网络场景对所提算法进行仿真验证。结果表明,相对于现有方法,所提算法在端到端时延和可靠性均有明显提升。     

中低轨卫星跨层激光链路二次同步切换方法

中低轨卫星之间跨层激光链路的无缝切换直接决定了双层卫星光网络的稳定性.异步切换方法会导致网络拓扑频繁重构,而集中同步切换将造成两层间连接中断,网络运行状态失控.为此,本文提出了中低轨卫星星座激光链路的二次同步切换方法,在保证中低轨道卫星连通的基础上,可降低网络拓扑重构频率.研究了整数周期比的中轨道和低轨道卫星空间位置特性,建立了中低轨卫星星座构形二阶非球摄动模型,确定了中低轨道之间轨道周期比为3的双层卫星星座构形.按连接和切换顺序将该星座构形中跨层激光链路分为两组,以相对周期的1/4为基准,每次令其中一组同步切换,通过交替完成切换.研究结果表明,二次同步切换方法使得网络拓扑重构频率降低到链路切换频率的1/7,比集中切换方法在网络平均时延方面降低了30ms.     

卫星综合信息网的架构设计及路由算法

卫星综合信息网是未来空间信息技术发展的方向之一。本文针对卫星综合信息网应用设计了一种由静止轨道、中轨道和低轨道卫星节点构成的结构简洁的三层卫星网络架构,每一层网络仅使用永久性链路形成稳定拓扑,不同层网络在分簇的基础上使用可视时间较长的星间链路建立跨层连接。本文进一步设计了在该架构下的最小延迟路由算法。OPNET上的仿真实验表明,本文所设计的卫星综合信息网架构稳定,具有较强的通信承载和适应节点故障的性能。     

基于随机几何的低轨星座下行通信链路仿真与分析

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。     

基于用户位置的低轨卫星波束关闭策略

由于多波束低轨卫星网络具有网络拓扑动态变化、高纬度地区存在波束重叠覆盖现象等特点,可能会引发严重的乒乓切换效应及大量的波束资源浪费.针对该问题,首先设计了卫星星座及多波束天线,建立了低轨卫星网络的覆盖模型,对卫星波束覆盖优化问题进行模拟和分析;其次,基于低轨卫星点波束覆盖、用户位置等约束,以最小化开启卫星波束为目标,提...     

基于名址分离机制的低轨卫星组网架构研究

对于采用星间链路的低轨卫星星座,IP的双重属性导致了星载路由表的过载,并且难以融合解决低轨卫星网络移动切换问题.基于名址分离的思想,采用双层路由架构,设计映射服务器的部署方式及多个名字空间,提高低轨卫星网络的灵活性及扩展性,并且通过引入链路层切换信息,解决低轨卫星面临的无缝切换难题.