低轨卫星星座星际链路后向切换的时延指标

设计高效的卫星星间链路切换协议是LEO卫星网络设计中的一个重要问题 ,卫星切换协议必须保证为移动终端用户提供无缝连接 ,也就是切换速度足够快 ,对系统性能影响尽量小的切换策略。针对LEO网络卫星的星间链路切换 ,提出了后向切换策略 ,详细定义了后向切换方式的信令交换过程 ,从理论上分析了后向切换对切换时延和端到端时延的影响。通过系统的仿真 ,证明了后向切换及切换后的重路由对上述两个时延参数的影响     

卫星星座通信系统动态分区静态管理策略研究

在卫星星座通信系统中,基于卫星运动的动态位置区策略不仅可以克服"乒乓效应",还可以回避复杂的位置区半径优化问题,为了克服传统基于卫星运动的动态位置区策略中引入的大量且不必要的位置更新信令开销,提出了动态分区静态管理策略,该策略具备动态位置区策略所有优点的同时,可以用较少的、甚至低于静态位置区策略的信令开销完成正常的位置更新.     

卫星网络密钥管理模型设计与仿真

密钥管理系统为网络中的各节点提供密钥的分配和更新服务,是实施网络安全服务,保证信息安全的基础.针对卫星网络的结构和通信特点,设计了一种新的包含会话密钥、主密钥和公钥的密钥管理模型.首先,设计了公钥更新协议,并对其安全性进行了分析;其次,通过对比分析,对会话密钥更新和主密钥更新的策略进行了设计,并对其安全性以及效率进行了详细分析.最后,在卫星网络仿真环境下实现了密钥更新过程.结合仿真测试数据,与IBM混合密钥管理模型进行比较,并给出了设计密钥更新策略时的重要参考依据.     

卫星星座通信系统的"漏呼"解决策略研究

在卫星星座通信系统中,往往通过降低位置更新频率或减少位置寻呼波束的方法达到减少系统开销的目的,这势必会造成位置寻呼成功率的降低及处理时延的增加,为此提出了采用位置寻呼补救策略的思想,通过仿真验证,补救策略可以用很小的信令开销,在移动终端相关位置区内完成小区重新定位,从而提高整个系统的呼叫成功率。     

LEO/MEO卫星通信系统ISL网络路由及切换性能研究

为了研究高度不同的卫星通信网络的路由和切换性能,采用Walkerdelta型星座构成两种非静止轨道卫星通信系统,分析和比较了LEO和MEO卫星通信网络构成特点和星间链路的俯仰角、方位角和星间链路长度变化。采用不同的路由策略以满足不同服务质量的要求,分析该策略下的卫星网络性能。设计了一种混合路由策略,综合考虑时延、时延抖动、切换和通信中断4项指标,进而比较不同高度的两种卫星网络应用不同路由策略时的性能。结果表明,混合路由策略上述服务质量的综合指标最优,该策略能够为各种用户提供不同的服务质量,提高卫星通信系统有效性和可靠性。     

一种改进的卫星网络故障诊断算法及其评估

星际链路的加入提高了卫星网络的连通性和自治性，也使得整个网络更为复杂。故障检测与诊断是保证此类网络容错性的一项重要措施。在前面工作的基础上，提出一种改进的基于系统级诊断的卫星网络故障诊断算法，并给出诊断正确性的证明。通过仿真对算法在一种双层LEO／MEO网络中的通信开销和诊断完全率（诊断出状态的网络节点数在网络节点总数中所占百分比）进行深入分析。结果表明，改进后的算法比原来的算法具有更好的通用性和诊断完全率。     

面向多层卫星网络的信道资源管理方法

多层卫星网络结构复杂,信道资源有限。对多层卫星网络信道资源进行高效管理,能够提高卫星系统整体效率。为此,提出了一种面向多层卫星网络的信道资源管理方法。针对LEO/MEO/GEO三层卫星网络,首先根〖JP2〗据业务类型划分优先级,其次运用自回归积分滑动平均(autoregressive integrated moving average,ARIMA)〖JP〗模型预测小区内新呼叫业务用户量,然后根据预测用户量和卫星剩余信道带宽为用户选择接入层,再利用博弈模型判断是否允许用户接入,最后根据降级因子选择降级用户让出信道带宽。仿真结果表明,该方法能够降低整体阻塞率,提高整体效用。     

LEO&GEO双层卫星网络的动态路由技术

基于低地球轨道和静止地球轨道（low Earth orbit & geo-synchronous Earth orbit, LEO&GEO）双层卫星网络结构,对其覆盖特性和星间链路（inter satellite link,ISL）特性进行了仿真分析。提出了分层分簇的管理方法,只有主簇头与GEO卫星有连接关系,简化了互联关系的复杂性。在该卫星组网结构中,利用星座网络拓扑的特点,提出一种负载均衡的动态路由算法,综合考虑了路径时延和ISL链路负载。与单层卫星网络相比,双层卫星网络可以更加均匀地分配通信量,仅在低层LEO卫星路由跳数超出一定阈值或者卫星网络链路利用率超过某个门限范围时,才利用上层GEO卫星进行中转传输,仿真结果表明,所提路由算法可以实现更低的时延、延迟抖动以及更优的服务质量性能。     

面向移动通信星座网络的自主管理分簇算法

具有高度动态性的低轨(LEO)卫星星座系统是移动通信的重要组成部分.由于卫星网络具有动态性高、星间传输时延大、资源有限和网络拓扑周期时变等特点,使得LEO星座系统的自主管理非常困难.针对上述问题,提出了具有针对性的CDCA算法,通过构建簇的方法来实现对星座系统的管理.CDCA的设计中充分考虑了LEO星座的实际特性和资源情况,利用不同轨道卫星的属性对簇内成员进行等级划分,提高了簇结构的稳定度,降低了簇的维护开销.通过分析及仿真实验表明,CDCA算法较现有方法在性能表现和维护通信开销等方面均有较大的提高.     

卫星网络的数学模型和路由算法研究

对卫星网络路由算法研究中存在的问题进行了分析.建立了卫星网络的多约束数学模型,该模型表示了多约束条件下的最小代价问题.在数学模型研究的基础上,对多约束路由算法进行研究,得到一种多约束切换最优路由算法.该算法能够有效地降低路径的切换概率,能够提高计算效率,通过分析表明该算法具有较好的性能.     

低轨卫星物联网场景下基于吸引子选择算法的多星负载均衡算法

低地球轨道(low earth orbit, LEO)卫星物联网系统中由于低轨卫星的高速运动,导致卫星波束覆盖范围内节点业务模型在空间和时间两个维度呈现不均匀性和时变性。针对这一特征,提出一种空时二维卫星物联网业务模型,在空间维度采用网格划分的方法确定不同地理环境下节点密度和坐标位置,在时间维度采用贝塔分布进行建模,从而实现LEO卫星物联网业务模型空时两个维度的建模。在此基础上,针对未来LEO卫星星座多星覆盖的场景,提出一种基于吸引子模型的多星负载均衡算法,卫星侧通过负载估计算法估计各个卫星的活性度,节点侧结合接入不同卫星的俯仰角等参数采用多属性决策算法估计不同卫星对于节点的设备满意度,在LEO卫星高动态环境下使得卫星的网络活性度保持一种动态的平衡。仿真结果表明,相比于传统的基于最高优先级的接入策略,所提算法在单星业务峰均比、系统资源利用率、随机接入性能等方面有了显著的提高。     

基于注意力机制的混合CNN-BiLSTM低轨卫星信道预测算法

针对低轨道卫星信道质量变化迅速、信道参数“过时”的问题, 提出了一种基于注意力机制的卷积神经和双向长短时记忆神经网络(attention-convolutional neural network and bi-directional long-short term memory neural network, AT-CNN-BiLSTM)融合的信道预测方法。该方法由信号预处理、网络训练和信号预测3部分组成。首先在高斯白噪声条件下模拟室外卫星信号, 得到卫星信号的训练集和测试集; 然后将训练集输入构建的训练网络进行特征提取; 最后将测试数据输入网络进行预测分析。仿真结果表明, 在与其他4种人工智能方法的对比中, 所提出的混合神经网络能够在较快的收敛速度下达到较高的准确率(91.8%), 有效地缓解了低轨道卫星信道参数“过时”的现状, 对提升卫星通信质量和节省卫星信道资源有良好的改善作用。     

Dynamic Characteristics of Inter-Satellite Links in LEO Networks

To establish an efficient inter-satellite link (ISL) in an LEO network, the effect of geometric characteristics of ISL on the ISLs and the devices on the LEO satellite should be examined. Because of the continuous movement of the LEO satellite, the time-varying behaviours of the ISL's geometric charactersistics continuously change with the changes of the satellite's position on the orbit. These dynamic geometric characteristics of the ISLs are important for ISL's performance analyzing and the design of the devices on the LEO satellite. This paper describes dynamic geometric characteristics of ISL, analyzes the impact of these regulations on the tracking system of the satellite's antenna and the power adjusting system of the satellite's transmitter, with the Iridium system as an example.     

Research on handover algorithm to reduce the blocking probability in LEO satellite network

1.INTRODUCTIONDue totheli mitation of economy andtechnology,theterrestrial networks can only cover some li mited ar-eas.With the increasing demands for real-ti me andinteractive multi media services and mobility,satellitecommunication networkis surely going to be the i m-portant component of the universal mobile telecom-munications system(UMTS)which has been charac-terized by global seamless coverage,mobility and highQoS.For its merits of low propagation delays andglobal seamless covera…     

空间信息系统动态拓扑网络建模与仿真分析

对网络的动态拓扑结构进行分析,通过对星间链路长度的建模分析,推导出轨道内和轨道间星间链路的长度公式,同时对星间链路可见性和卫星覆盖性进行了建模分析。利用STK对LEO/MEO双层卫星系统的动态拓扑网络中的星间链路长度、星间链路可见性及卫星的覆盖性进行了仿真分析,得出一些有用的结论。     

卫星数传OFDM信号的多普勒效应影响分析

正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)信号具有较高的频谱效率,有利于实现高速传输。在卫星对地高码率数据传输系统设计中,OFDM有助于解决带宽资源的问题,因此极富吸引力。但是,由于近地轨道(low earth orbit,LEO)星地链路的大动态特性,传输信号会遭受严重的多普勒效应影响。对于宽带OFDM信号而言,多普勒效应的表现形式更为复杂,不再仅仅是频率的偏移。分析宽带OFDM信号在LEO卫星对地数传链路中所受到的多普勒影响。首先,对卫星数传链路进行数学建模,并且推导出该大动态场景下的OFDM信号模型;之后,量化分析由于多普勒效应所产生的符号间干扰和载波间干扰。根据理论分析结果,给出OFDM体制在LEO星地数传应用中的设计要求和设计局限。