[發明專利]衛星網絡系統的網絡容量估算方法

有效

• 申請號: 202011370551.9
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112600609B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 陳全;楊磊;趙勇;樊程廣;宋新;郭劍鳴;劉賢鋒
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04L41/12
• 代理公司: 北京奧文知識產權代理事務所(普通合伙) 11534
• 代理人: 張文;苗麗娟

1.一種衛星網絡系統的網絡容量估算方法，其特征在于，包括：

根據衛星星座構型參數，構建衛星網絡拓撲結構模型；

根據衛星網絡鏈路連接特性和衛星運動規律，將衛星網絡運行周期劃分為多個時隙，使衛星網絡在一個時隙內的拓撲連接性保持不變；

在每個時隙內，基于衛星網絡拓撲結構，根據星間鏈路建鏈方式、衛星與地面站的鏈路容量、衛星與用戶的鏈路容量、以及用戶業務量需求，通過求解網絡最大流問題，計算每個時隙的網絡容量；

根據每個時隙的網絡容量，計算平均網絡容量，

其中，所述在每個時隙內，基于衛星網絡拓撲結構，根據星間鏈路建鏈方式、衛星與地面站的鏈路容量、衛星與用戶的鏈路容量、以及用戶業務量需求，通過求解網絡最大流問題，計算每個時隙的網絡容量，包括：

步驟S31，根據星間鏈路建鏈方式，生成星間鏈路鄰接矩陣；

步驟S32，在衛星網絡拓撲結構模型中添加虛擬地面站節點和虛擬用戶節點，構建衛星網絡系統拓撲結構模型；

步驟S33，根據每個衛星與地面站的覆蓋關系確定每個衛星與地面站的連接狀態；

步驟S34，獲取每個衛星與地面站的鏈路容量；

步驟S35，計算每個衛星的覆蓋區域，獲取每個衛星覆蓋區域內的用戶業務量需求；

步驟S36，獲取每個衛星與用戶的鏈路容量；

步驟S37，根據每個衛星與地面站的鏈路容量、每個衛星覆蓋區域內的用戶業務量需求、以及每個衛星與用戶的鏈路容量，對星間鏈路鄰接矩陣進行擴充，生成擴充鄰接矩陣；

步驟S38，基于擴充鄰接矩陣，以虛擬地面站節點為源節點，以虛擬用戶節點為匯節點，利用最大流問題求解算法求解衛星網絡系統的最大流問題，確定一個時隙的網絡容量；

步驟S39，針對每個時隙，分別執行步驟S31-步驟S38，獲取每個時隙的網絡容量。

2.根據權利要求1所述的衛星網絡系統的網絡容量估算方法，其特征在于，衛星網絡拓撲結構模型采用以下方式進行構建：

每個衛星采用網絡節點進行描述，兩個衛星間的星間鏈路采用連接兩個衛星對應的網絡節點的無向邊進行描述，建立包括網絡節點和無向邊的衛星網絡拓撲結構模型。

3.根據權利要求1所述的衛星網絡系統的網絡容量估算方法，其特征在于，根據衛星星座的星間鏈路建鏈方式，生成星間鏈路鄰接矩陣為

M_k表示第k個時隙的星間鏈路鄰接矩陣，表示衛星S_i與衛星S_j對應的鄰接矩陣元素，當衛星S_i與衛星S_j在第k個時隙內無星間鏈路時，當衛星S_i與衛星S_j在第k個時隙內有星間鏈路時，C_S(S_i,S_j)表示衛星S_i與衛星S_j的星間鏈路容量，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,n，n表示衛星星座中衛星個數，

4.根據權利要求1所述的衛星網絡系統的網絡容量估算方法，其特征在于，根據每個衛星與地面站的覆蓋關系確定每個衛星與地面站的連接狀態，包括：

當衛星與所有地面站的通信仰角均小于最小仰角門限時，衛星與地面站無星地鏈路；

當衛星存在與某一個地面站的通信仰角大于最小仰角門限時，衛星同與其通信仰角最大的地面站建立星地鏈路。