低轨卫星切换控制策略及方法研究

摘要

低轨卫星通信是下一代卫星通信的发展趋势，它具有覆盖范围广、通信时延小、随时接入的明显特点。本文深入分析和研究低轨卫星切换控制技术的原理和方法，提出了由单个信关控制子系统对通信用户的切换进行控制的切换控制方案。
　　 本文首先对卫星通信的经典系统进行介绍，然后就低轨卫星通信的特点、关键技术、切换类型和系统的工作方式分别进行概述。在总结了现有低轨卫星通信系统对用户切换控制的主要特点后，提出了境外切换系统的控制方案，该方案采用一个信关控制子系统通过星间链路来控制所有境外用户的切换过程，其中信关控制子系统本身是一个比较特殊的普通关口站。之后针对切换系统涉及到的功能部分，本文对系统设计分别进行了较为详细的阐述，具体内容包括信关控制子系统、星上处理、星上语音快速传输和整个切换的控制过程。对多星选择本文还提出了适合于Wa1ker星座使用的优化的最近距离切换策略。设计完成的同时本文对系统给出了一些理论上的分析，对整个系能性能进行了理论上的推导和预测。
　　 在给出境外切换的控制方案的基础上，本文采用Opnet软件进行通信系统建模，模拟信关控制子系统通过星间链路控制境外用户的整个通话和切换过程。在不跟境内透明转发通信方式冲突的情况下采用隧道技术解决地面网和卫星网的互联问题，分别对切换控制系统的主要功能部分的建模进行较为详细的阐述。
　　 最后我们搭建了境外用户通信的仿真实验场景，测试并验证了境外切换控制方案的正确性和可行性。同时结果也证明了优化的最近距离切换策略在保证较小计算量的前提下抑制乒乓切换、减少切换代价方面的优势。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第一章 绪论

1.1 卫星通信简介

1.1.1 卫星通信系统

1.1.2 低轨卫星通信系统特点

1.1.3 主要低轨卫星介绍

1.2 低轨卫星切换管理涉及的关键技术

1.2.1 接入切换控制技术

1.2.2 星上处理和交换技术

1.2.3 星间链路

1.2.4 位置管理

1.3 低轨卫星主要切换类型

1.4 本文的研究背景及意义

1.5 本文的内容安排

第二章 低轨卫星切换控制策略

2.1 低轨卫星通信系统概述

2.1.1 工作方式

2.1.2 关口站

2.1.3 星上处理

2.1.4 常见切换策略

2.2 切换系统设计概念

2.3 信关控制子系统

2.4 星上处理系统

2.5 优化的最近距离切换策略

2.5.1 优化的切换策略概念阐述

2.5.2 优化的最近距离切换策略的性能分析

2.6 通信切换控制过程

2.6.1 通话期间的切换

2.6.2 语音快速传输

2.6.3 呼叫结束

2.6.4 星内和星间切换分析

2.7 本章小结

第三章 低轨卫星切换控制仿真建模

3.1 Opnet仿真软件介绍

3.2 信关控制子系统

3.2.1 地面与卫星网的隧道接口

3.2.2 用户无线资源管理

3.2.3 星间波束监测

3.3 星上处理系统

3.4 语音快速通信

3.5 本章小结

第四章 仿真场景和结果

4.1 仿真平台

4.2 信关控制子系统性能测试

4.3 语音快速通信性能测试

4.4 优化的最近距离切换策略性能测试

4.5 本章小结

第五章 结束语

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果