静止轨道卫星通信论文提纲

论文题目：基于OPNET的低轨卫星星座系统关键技术研究

摘要：随着全球一体化进程的加速,卫星移动通信系统在军用和民用上都有着重大意义,是信息全球化的重要组成部分。卫星系统由其所处轨道高度不同,可以分为静止轨道卫星（Geostationary Earth Orbit,GEO）、中地球轨道卫星（Medium Earth Orbit,MEO）以及低地球轨道卫星（Low Earth Orbit,LEO）等。每种卫星系统都具有不同的空间特性和网络特性。LEO卫星星座移动通信系统具有低时延和空间损耗小等特点。卫星之间通过星间链路（Inter-satellite links,ISL）建立连接,实现全球通信覆盖,可为高山,沙漠,海洋等偏远地区提供通信服务。在LEO卫星通信系统中,卫星相对地面运动速度快,网络拓扑频繁变换,地面网络协议并不适用于低轨卫星通信系统。本文主要研究低轨卫星星座多址接入技术和路由寻址技术的设计、基于STK的低轨卫星星座轨道设计以及基于OPNET的低轨卫星仿真平台设计。根据低轨卫星的运动特点和地面网络多址接入技术的局限性提出卫星自适应时分多址接入协议（SAT Self-Adapt TDMA,SSAT）。SSAT协议利用卫星的空间优势,集中管理星下用户的时隙资源,同时将业务信道和控制信道合并,用户在空闲时隙采用奇偶接入法向卫星进行时隙预约。通过信道合并和接入算法的改进,SSAT协议相比传统的ALOHA时隙预约协议,具有更高的接入成功率和信道利用率。多址接入协议负责控制用户到卫星之间的星地链路,路由协议负责数据包在星卫网络中的寻址。卫星通信网络中,各通信节点相隔距离较远,存在较大的空间传播时延,同时卫星星座时刻保持高速运动,所以传统的地面移动自组网协议（Mobile Ad-hoc Networks,MANET）并不适用于LEO卫星网络。地理路由协议利用节点的位置信息进行数据转发,具有无需链路状态控制和维护、分布式无状转发等特点。本文将地理路由应用到LEO卫星星座通信系统中,提出基于最小仰角的贪婪路由算法。源节点通过网关查询目的节点的空间位置信息,卫星通过寻找与目的节点通信仰角最小的卫星进行数据转发,实现无状态的非端到端数据传输。

关键词：低轨卫星通信;时分多址;地理路由;OPNET仿真;STK

学科专业：电子与通信工程

摘要

Abstract

第1章 引言

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题主要研究内容

1.4 论文组织结构

第2章 卫星通信网络结构

2.1 卫星通信网络拓扑

2.2 卫星轨道基本原理

2.3 卫星星座常用轨道

2.4 铱星系统介绍

2.5 本章小结

第3章 星座轨道和多波束建模

3.1 低轨卫星轨道设计和分析

3.1.1 星下点轨迹

3.1.2 卫星覆盖范围

3.1.3 极地轨道星座

3.2 低轨卫星星座STK轨道模型搭建

3.3 卫星多波束天线设计

3.4 本章总结

第4章 低轨卫星多址接入技术

4.1 传统多址接入技术

4.2 卫星时分多址接入技术

4.2.1 多频时分多址接入

4.2.2 自适应移动接入协议

4.3 卫星自适应时分多址接入协议

4.3.1 信道设计

4.3.2 用户接入策略

4.3.3 切换和协议帧交互

4.4 仿真验证

4.4.1 SSAT协议进程

4.4.2 参数设计和结果分析

4.5 本章小结

第5章 卫星地理路由算法

5.1 自组网路由协议

5.2 低轨卫星地理路由

5.2.1 路由需求分析

5.2.2 基于地理位置信息的路由算法

5.2.3 低轨卫星地理路由协议设计

5.3 仿真验证

5.3.1 低轨卫星星座网络层建模

5.3.2 节点层建模

5.3.3 进程层建模

5.3.4 结果分析和对比

5.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢