面向天地一体化信息网络的卫星链路仿真研究

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018071

通信学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (4): 56-67.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2018071

面向天地一体化信息网络的卫星链路仿真研究

刘渊^1,²,张浩^1,²,叶海洋³,李剑锋^1,²,王晓锋³,张桂珠³

¹ 江南大学数字媒体学院，江苏无锡 214122
² 江苏省媒体设计与软件技术重点实验室，江苏无锡 214122
³ 江南大学物联网工程学院，江苏无锡 214122

修回日期:2018-03-01 出版日期:2018-04-01 发布日期:2018-04-29
作者简介:刘渊（1967-），男，江苏无锡人，江南大学教授、博士生导师，主要研究方向为网络安全、网络仿真。|张浩（1993-），男，江苏丹阳人，江南大学硕士生，主要研究方向为网络仿真、卫星网络。|叶海洋（1993-），男，江苏南通人，江南大学硕士生，主要研究方向为卫星网络。|李剑锋（1993-），男，江苏盐城人，江南大学硕士生，主要研究方向为网络仿真。|王晓锋（1978-），男，江苏无锡人，博士，江南大学副教授，主要研究方向为网络仿真、网络安全。|张桂珠（1962-），女，江苏无锡人，江南大学副教授，主要研究方向为数据挖掘、并行计算。
基金资助:
国家重点研发计划基金资助项目(2016YFB0800305);国家自然科学基金资助项目(61672264);国家科技支撑计划基金资助项目(2015BAH54F01)

Research on satellite link emulation for space-ground integration information network

Yuan LIU^1,²,Hao ZHANG^1,²,Haiyang YE³,Jianfeng LI^1,²,Xiaofeng WANG³,Guizhu ZHANG³

¹ College of Digital Media,Jiangnan University,Wuxi 214122,China
² Jiangsu Key Laboratory of Media Design and Software Technology,Wuxi 214122,China
³ College of Internet of Things Engineering,Jiangnan University,Wuxi 214122,China

Revised:2018-03-01 Online:2018-04-01 Published:2018-04-29
Supported by:
The National Key R＆D Program of China(2016YFB0800305);The National Natural Science Foundation of China(61672264);The National Key Technology R＆D Program of Science and Technology of China(2015BAH54F01)

摘要/Abstract

摘要：

针对天地一体化信息网络规模庞大且技术多样，需要依托逼真的卫星网络场景来验证各类方案，提出一种云计算环境中卫星链路仿真方法。详细分析了影响卫星链路特性的关键因素，融合OpenStack和STK构建天地一体化信息网络仿真平台，通过对链路进行建模与计算，基于流表规则和队列管理规则动态实时切换卫星链路的间歇性、时延、误码率。为提高卫星链路的吞吐量，卫星节点具备动态路由学习能力，卫星链路可灵活构建与重构。实验结果表明，所提方法能够准确地对卫星链路进行仿真，有效保证卫星链路仿真的逼真性和周期性，有利于卫星网络场景的科学研究。

关键词: 云计算, 天地一体化, 融合仿真, 卫星链路

Abstract:

Aiming at the large scale and diverse technologies of the space-ground integration information network,it was necessary to rely on realistic satellite network scene to verify the various schemes.A method of satellite link emulation in cloud computing environment was proposed.The critical factors that affect the characteristics of satellite link were analyzed,OpenStack and STK were integrated to build an emulation platform for space-ground integration information network.Through the link modeling and calculation,the intermittence,delay and bit error rate of satellite link based on flow table rules and queue management rules can be toggled dynamically in real time.In order to improve the throughput of satellite link,satellite nodes have dynamic routing learning ability.Satellite links can be flexibly constructed and reconstructed.The experimental results show that the method can accurately emulate the satellite link,effectively guarantee the fidelity and periodicity of satellite link emulation,and facilitate the scientific research of satellite network scene.

Key words: cloud computing, space-ground integration, fusion emulation, satellite link

中图分类号:

TP393

刘渊,张浩,叶海洋,李剑锋,王晓锋,张桂珠. 面向天地一体化信息网络的卫星链路仿真研究[J]. 通信学报, 2018, 39(4): 56-67.

Yuan LIU,Hao ZHANG,Haiyang YE,Jianfeng LI,Xiaofeng WANG,Guizhu ZHANG. Research on satellite link emulation for space-ground integration information network[J]. Journal on Communications, 2018, 39(4): 56-67.

图/表 15

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参考文献 15

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参数	GEO卫星	IGSO卫星	LEO卫星
半长轴/km	42 164.1	42 164.1	7 792.14
偏心率	0	0	0
轨道倾角/°	0	55	52
近地点幅角/°	0	0	0
升交点与零分点的角度/°	58.75E,80E,110.5E,140E,160E	118E	0,45,90,135,180,225,270,315
平近点角/°	0	0,120,240	0,60,120,180,240,300
			7.5,67.5,127.5,187.5,247.5,307.5
			15,75,135,195,255,315
			22.5,82.5,142.5,202.5,262.5,322.5
			30,90,150,210,270,330
			37.5,97.5,157.5,217.5,277.5,337.5
			45,105,165,225,285,345
			52.5,112.5,172.5,232.5,292.5,352.5

频率/GHz	有效全向功率/dBW	数据传输速率/(Mbit·s^?1)	调制器
14.5	17(星地),38(星间)	10	BPSK

频率/GHz	品质参数	解调器
14.5	20	BPSK

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