【摘 要】
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低轨卫星网络凭借卫星制造成本低、网络覆盖范围广、部署灵活等优点成为下一代空天地集成通信系统的关键组成部分,为全球提供宽带卫星通信服务。低轨卫星轨道高度低,卫星运行速度快,导致部分星间与星地间链路状态动态变化,使得星间和星地链路难以维持长久连接。本文针对低轨极轨道网络在反向缝处星间链路切换问题及卫星与地面站间的馈电链路切换问题展开研究。首先,本文对低轨卫星网络的发展背景做了简单介绍,从历史进程角度分
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院微小卫星创新研究院）
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院微小卫星创新研究院）
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低轨卫星网络凭借卫星制造成本低、网络覆盖范围广、部署灵活等优点成为下一代空天地集成通信系统的关键组成部分,为全球提供宽带卫星通信服务。低轨卫星轨道高度低,卫星运行速度快,导致部分星间与星地间链路状态动态变化,使得星间和星地链路难以维持长久连接。本文针对低轨极轨道网络在反向缝处星间链路切换问题及卫星与地面站间的馈电链路切换问题展开研究。首先,本文对低轨卫星网络的发展背景做了简单介绍,从历史进程角度分析卫星网络发展的现实意义,分析研究目前低轨卫星星座与卫星切换策略的相关成果。介绍了卫星通信系统的星间链路、星地链路与网络架构等,在此基础上对低轨卫星网络动态切换问题进行探讨,明确问题关键点,为切换策略的提出提供理论依据。随后,本文以全球多媒体卫星网络为研究场景,针对卫星网络中反向缝建链问题,提出一种星形交叉循环建链策略。全球多媒体卫星网络星间采用激光通信,由于功率限制,星间激光通信距离限制在800km～4500km。本文基于激光终端的实际能力,分析轨道缝中卫星间的允许建链距离,构建多个交叉建链区。之后,以网络容量为优化目标,采用循环算法搜索最优交叉建链区,并记录每个交叉建链区的起始纬度集合,利用起始纬度集合实现反向缝智能建链。仿真结果表明与其它建链以及不建链策略相比,此外该策略可以降低30%到60%的传输时延。接着,本文针对全球多媒体卫星网络中馈电链路切换频繁的问题,提出一种基于全局业务分布的馈电链路切换策略。在进行馈电链路分配时,参考地面已有业务分布,将地面站按照所在区域业务量进行优先级排序,依次分配落地星。分配时综合考虑卫星可视时间、馈电链路速率、星上负载量三个参数,在优化星地间网络容量的同时,最大程度将星上需要落地的数据进行下传,提高馈电链路利用率。基于实际业务场景在STK与Matlab中进行仿真,结果表明该策略能够增加网络容量,将落地数据量提升约70%,对实际应用场景中馈电链路的切换具有参考价值。
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