【摘要】：基于TDMA的星間鏈路體制組網(wǎng)靈活,傳輸效率高,已成為今后星間鏈路的一種發(fā)展趨勢;對于TDMA的星座網(wǎng)絡(luò)而言,其時隙分配是影響業(yè)務(wù)時延的重要因素,文章就一種雙層混合型星座提出了一種時隙分配方案,并對星座網(wǎng)絡(luò)的傳輸進行了仿真,分別從廣播和單播兩種業(yè)務(wù)的角度針對星間鏈路傳輸性能的時延指標(biāo)進行了評估分析,結(jié)果顯示,該TDMA星座網(wǎng)絡(luò)基本能在30s內(nèi)廣播全網(wǎng)數(shù)據(jù),且單播時在地面站仰角不受限的情況下,絕大部分(95%以上)的境外星最多都只需要一跳即可到達,該結(jié)果會在地面站仰角限制增大的情況下隨之遞減。
【圖文】：

星之間的可見時間變短，規(guī)律也變得更為復(fù)雜。假設(shè)源衛(wèi)星的軌道高度為ｄ１，目標(biāo)衛(wèi)星的軌道高度為ｄ２，星間距離為ｄ，那么鏈路和地球相切時的切線與源衛(wèi)星天線法向的夾角β為：β＝ａｒｃｓｉｎ（ｄＥ／ｄ１）（１）其中：ｄＥ為地球半徑。而鏈路與原衛(wèi)星天線法向的夾角θ為θ＝ａｒｃｃｏｓ［（ｄ２１＋ｄ２－ｄ２２）／２ｄｄ１］（２）為了維持源衛(wèi)星與目的衛(wèi)星之間的可見性，那么必須滿足如下關(guān)系：β＜θ＜α（３）如圖２所示，當(dāng)時，衛(wèi)星間會因地球遮擋而不可見（圖２ａ），當(dāng)時，衛(wèi)星間會因天線的限制而不可見（圖２ｂ），只有當(dāng)鏈路與法線的夾角滿足時，衛(wèi)星間才可以正常建鏈（圖２ｃ）。圖２星間可視性分析圖２鏈路規(guī)劃方案２．１境內(nèi)衛(wèi)星與境外衛(wèi)星由于星間鏈路的最主要功能是減少地面站的建設(shè)，增加星間數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ�。因此區(qū)分衛(wèi)星是否可以由現(xiàn)有地面站可見，即在境內(nèi)，還是需要其他衛(wèi)星中繼才能收到地面上注的消息，即在境外，是非常有必要的。在本文中，取地面站的地點設(shè)在北京（Ｅ１１６°，Ｎ３９°），北京能見的衛(wèi)星稱為境內(nèi)衛(wèi)星，北京不可見的衛(wèi)星稱為境外衛(wèi)星。２．２時變與非時變鏈路由１．２的星間可視性分析可得，每顆衛(wèi)星與其他衛(wèi)星之間的可視性有些是一直可見的，有些是一直都不可見的，其余的是間歇可見的。對于一直可見的衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的鏈路，我們稱之為非時變鏈路，對于間歇可見的鏈路，我們稱之為時變鏈路。以ＭＥＯ１１為例，在本文的天線約束下，其一直可見的衛(wèi)星有ＭＥＯ１３、ＭＥＯ１４、ＭＥＯ１６、ＭＥＯ１７、ＭＥＯ２１、ＭＥＯ２４、

�？焖偬峁┤蚍⻊�(wù)，分別從廣播和單播的角度做出了簡單的評價。３．１最大廣播跳數(shù)最大廣播跳數(shù)指某一數(shù)據(jù)在一個超幀內(nèi)的任意時刻開始從源衛(wèi)星洪泛廣播，最多需經(jīng)歷多少跳才能到達全星座。為了滿足某些緊急情況的需要，廣播業(yè)務(wù)需要在盡可能短的時間內(nèi)遍歷全星座。對于本文設(shè)計的ＴＤＭＡ星間鏈路系統(tǒng)而言，從每一個超幀來看，星間傳輸?shù)穆酚啥际庆o態(tài)的，因此，對于每個超幀內(nèi)的星座，每個時刻下發(fā)信息其廣播的跳數(shù)也是固定的。取每個超幀內(nèi)的所有時隙中廣播跳數(shù)的最大值，它反映了星座廣播信息的能力。如圖３所示，所有衛(wèi)星的最大廣播跳數(shù)都在７～１３之間，其中８跳和９跳占了絕大多數(shù)。這說明了大部分時刻的大部分衛(wèi)星都能在半個超幀即３０ｓ內(nèi)完成信息的廣播。圖３最大廣播跳數(shù)統(tǒng)計圖３．２地面上注最大時延星間鏈路的主要功能是由境內(nèi)衛(wèi)星完成對地面站與境外衛(wèi)星之間信息的轉(zhuǎn)發(fā)。因此從地面開始上注至信息到達境外衛(wèi)星的時延長短是評價一個星間網(wǎng)絡(luò)的重要標(biāo)準(zhǔn)。本文在ＴＤＭＡ?xí)r隙劃分的基礎(chǔ)上，采用一跳路由星間轉(zhuǎn)發(fā)的方式，由地面站選擇性上注給當(dāng)前超幀內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)境外星最快的境內(nèi)衛(wèi)星。當(dāng)境內(nèi)星在有消息轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)境外衛(wèi)星的情況下，若當(dāng)前建鏈指向境外衛(wèi)星，，則直接將信息發(fā)送出去；否則等待建鏈指向到目標(biāo)衛(wèi)星，然后才發(fā)送信息。在這種路由模式下，信息在境內(nèi)星上排隊等待的時間為上注時延的絕大部分，它的單位是每個時隙（３ｓ）。由于地形地貌等限制，地面站與衛(wèi)星之間的鏈路也會有類似于天線波束角度限制的情況發(fā)生，仰角度數(shù)大小的限制將直接影響境內(nèi)星的個數(shù)，當(dāng)境內(nèi)星個數(shù)變少時，單個境內(nèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的壓力會變大，因此消息的排隊時延也會受到較大的影響。如圖４

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本文編號：2563205