基于OPNET的LEO卫星网络协议仿真平台研究

不用实现LLC层的数据帧传输与流量控制。

为了保证每颗卫星在同一时刻只有一个地面网关接入，把网络场景划分为三种。第一种，每颗卫星只有一个地面接入网关。第二种，每颗卫星存在两个以上地面接入网关，但是同一颗卫星覆盖下的两个网关之间不存在数据流业务。第三种，每颗卫星存在两个以上地面网关，但只有处于相同卫星覆盖下的地面网关之间存在数据业务。通过对这三种场景组合可以搭配出所有的仿真场景。第二种仿真场景可以拆分成多个第一种仿真场景的组合。第三种仿真场景可以采用固定节点、有线链路近似模拟。因此，只要完成第一种仿真场景，所有的问题就都可以解决。在第一种仿真场景中每颗卫星只有一个地面网关接入，编程过程中可以不再考虑冲突检测、信道预留、业务的优先级处理等数据链路层功能，符合前面所提简化。2.1地面网关节点模型要实现的功能

(1)切换管理，向GlobalNode通告与卫星的映射关系;

(2)向GlobalNode通告可以到达的子网地址;

(3)数据包的封装与解封;

(4)上行链路的各个pipeline阶段。

2.2Satellite节点要实现的功能

(1)路由地面网关发送来的数据包;

(2)网络协议平台，在其上实现非面向连接的路由协议;

(3)下行链路的各个pipeline阶段;

(4)星间链路的各个pipeline阶段;

(5)导入STK(SatelliteToolsKit)卫星轨道文件。

2.3GlobalNode要实现的功能

(1)存放网关可达子网列表，供网关封包时查询;

(2)存放网关与卫星映射列表，供卫星节点星上路由时查询。

3仿真验证

在本文所建立的仿真系统平台上，作者仿真了TCP协议在动态路由上的性能。仿真场景采用Iridium系统的一部分作为空中卫星网络，两个地面网关处于不同卫星覆盖范围内，网关所连接的Internet中有一对客户机/服务器采用TCP连接进行数据传输。仿真结果将比较通过低轨卫星网络进行TCP连接与通过地面网络进行TCP连接之间的拥塞控制窗口，切换前后时延变化。仿真设置为：客户端(longitude-161.8,latitude-29.14)下载服务器端(longitude-15.2,latitude-20.9)上大小为1Mbit的文件，带宽瓶颈为10Mbps,整个过程每5s重复一次，直至仿真结束，仿真的网络场景拓朴结构如图3所示。

场景拓朴整个仿真时间为100s,在60s时刻客户端接入网关发生星地切换。仿真结果如图4、5所示。