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
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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。