卫星系统仿真10.5

Celestri简介

Celestri系统是摩托罗拉公司设计的一个全球宽带通信系统。依靠系列开发的通信卫星、地面站和用户设备，Celestri将向世界上几乎所有人口集中的地区提供宽带网络基础设施。

Celestri实际上将为世界上所有人口集中的地区提供进入宽带网络基础设施的接入系统。Celestri是由9颗地球静止轨道（GEO）卫星和63颗低地球轨道（LEO）卫星集群组成的混合系统。它们是以低轨道设计为基础的，包括相同的卫星公用舱(或平台)，可以20Mbit/s的速率下载信息，专门用来为世界上任何角落的任何人提供地区性广播、多频道视频广播以及数据传输业务。

Celestri系统的63颗LEO卫星，分布在1 400km上空的7个倾斜轨道平面上，每个轨道平面上有9颗卫星。这些卫星也工作在20～30GHz的Ka频段，用以提供实时交互式和多媒体应用。当为终端用户提供桌面视频会议和电子商贸业务时，允许有与光纤一样的延时。为了提供可靠的连接，每颗LEO卫星有6个星际链路(一个向前、一个向后、两个向左、两个向右)用来与邻近的卫星进行通信。这样就可以达到坚实、可靠而且高弹性的全天无缝网络。每一个星际链路可以4.5Gbit/s的速率传输信息，整个Celestri系统的总容量为80Gbit/s。

摘自百度百科

一.Celestri的网络特性

Celestri的网络图是不同的，因为系统在很大程度上依赖于卫星间的链路来实现网络连接。从本质上说，由给定卫星即时服务的区域非常小，因此，通过卫星间链路路由的区域构成了整个上行链路的重要组成部分。星座的动态性质意味着从源到接收器的路由随着时间的推移而变化。每个卫星从一个源节点上行链路数据符号，并可以将它们路由到下行点波束，或者更有可能通过卫星间链路路由到Celestri网络的其余部分。通过网络路由的符号在最终到达最终用户的卫星之前，要经过任意数量的卫星。

幸运的是，由于每颗卫星都有6个卫星间链路，因此有大量冗余路径可通过网络传送信息。因此， 假设网络作为信息管道的信度和可靠性几乎为100%。因此，系统的功能和性能受上行链路和下行链路特性的支配，并且仅路径的这两个部分中的功能模块需要被高度精确地建模。

二.变量

定义通信系统性能的服务质量变量是：
The isolation or multiple access constraint(隔离或多址访问约束):它强制多个用户可以同时访问系统，并且干扰最小；
The symbol rate（符号速率）：用于衡量传递给用户的信息量；
The Integrity or bit error rate (BER)：衡量信息质量的完整性或误码率；
The Availability：这些值下获得服务的可能性。
PS：对于这些通信系统，通过系统为每个O-D对传输的信息的速率是设计决策。该信息的完整性，以符号错误率来衡量，其统计分布取决于用户的数量及其传输速率。由此产生的服务可用性随操作条件的不同而不同，这取决于能力特征。

三．仰角统计

对于Celestri星座，分布在南北纬60度之间的任何位置的用户都将从所有可见的卫星中选择海拔最高（仰角最大？）的卫星。这个最大仰角的分布函数如图6-5所示。如图6-5所示，有限度（大约3％）视线内最高的卫星仍在15度以下，这意味着这些地面位置位于卫星天线方向图的外面。

四.雨衰模块

对于对地静止卫星，假定卫星整个覆盖区域的降雨率平均分布为“平均”。 美国和欧洲的降雨水平适中，南美和太平洋沿岸地区的降雨率更高。对于LEO系统，全球平均雨率分布(对应于最大市场时段的温带气候)提供了合理的结果。这导致了对东南亚地区降雨量减少的乐观估计。然而，Celestri计划使用动态功率控制来抵消这里的衰减，因此估计可能不会在可实现的可用性方面产生明显的错误。

五.性能特征：Celestri

Celestri网络的性能特征如图6-13所示，三个不同的符号速率高达2.048Mbit/s，每颗卫星有2000用户和3500个用户。Celestri最显著的特征是对符号率和误码率的明显不敏感。

Celestri的设计是为了迎合要求较高的符号率(约2 Mbit/s)的用户，因此可以较低的速率进行大量的通信。然而，请注意，即使在低速率下，可用性也不超过97%。这是基于Celestri完全覆盖统计的结果。因此，Celestri在全球范围内提供了更均匀的功能，而没有高速率带来的代价，但是最大可用性却有所降低。似乎3%的可用性丢失是可忽视的，但必须认识到，这意味着每天几乎少了45分钟系统使用时间。

翻译自：The Generalized Information Network Analysis Methodology for Distributed Satellite Systems
by Graeme B. Shaw
（Submitted to the Department of Aeronautics and Astronautics on October 16, 1998, in partial ful llment of the requirements for the degree of Doctor of Science）