43、基于导航卫星的天基中继网络接入节点选择策略研究

基于导航卫星的天基中继网络接入节点选择策略研究

1. 引言

随着各类空间信息系统的飞速发展，迫切需要天基骨干信息网络作为大容量遥测、科研等数据传输的枢纽，使分布在广阔空间的各种数据能够及时、可靠地传输回地面网关站。天基骨干通信网络的实现依赖于某种空间信息系统，如通信卫星、导航卫星等。与地面骨干通信网络相比，天基骨干通信网络具有以下优势：
- 导航卫星或跟踪与数据中继卫星（TDRSS）基本可覆盖全球区域。
- 部分卫星，如导航卫星，天然具备高精度、高稳定性的时频资源，可通过交叉链路实现高精度测距，自主生成高精度星历和钟差，以维持网络时空基准。
- 许多卫星配备了激光交叉链路，传输速率可达 Gbps 级别，为天基骨干网络提供了额外的通信带宽，未来有望逐步赶上地面通信网络的传输速率。

目前，许多研究团队已开展基于导航卫星星座的天基网络协议研究，也有利用导航卫星星座进行数据中继的初步设想，但尚未有公开报道的基于导航卫星星座的天基中继网络接入节点设计方案。接下来以北斗导航卫星混合星座组成的天基骨干网络为例，首先对网络的排队延迟进行理论分析，然后给出两种接入节点选择方案，并对所提方案的性能，如接入节点覆盖范围和全网排队延迟等进行仿真分析，为未来基于导航卫星星座的天基中继网络设计提供参考。

2. 导航卫星网络排队延迟分析

为尽可能与其他空间信息系统和地面网络兼容，并综合考虑网络传输的鲁棒性和可靠性，基于导航卫星星座的空间信息骨干网络应采用基于 IP over CCSDS 架构的分组交换系统，并基于“存储 - 转发”实现 IP 数据包的端到端传输。由于数据包在网络中传输的时延会直接影响网络路由、流量控制等算法或协议的设计，因此需要重点关注网络