[发明专利]面向天地一体化网络的星座系统能力评估体系及评估系统

说明书

本发明属于空间信息技术领域，公开了一种面向天地一体化网络的星座系统能力评估体系及评估系统，所述面向天地一体化网络的星座系统能力评估体系，包括覆盖、接入、承载、服务和系统五大系统评估指标维度，用于从不同角度出发对星座系统进行评估，从而建立系统、全面的卫星星座系统的评估指标体系。本发明提供了面向五大类评估指标的一体化评估方法流程，明确了评估流程中涉及到的卫星网络运动计算、统计计算系统、协议仿真系统功能模块的功能设计。该指标体系既能全面评估星座系统的综合能力，又能单独从某一维度对星座系统进行评估。本发明提供的基于三大模块的系统性能评估方法，可以计算本发明提出的性能指标，具有良好的可操作性。

技术领域

本发明属于空间信息技术领域，尤其涉及一种面向天地一体化网络的星座系统能力评估体系及评估系统。

背景技术

目前，以卫星星座系统为重要组成部分的天地一体化信息网络，是支撑我国经济发展及国防信息化建设的重要网络基础设施，已成为我国“新基建”的重点发展方向。为了应对全球地域无差别海量用户的高速连接及超远程用户的低时延信息服务等业务需求的增长，就需要设计天地一体化大规模超密集星座系统，并保障其高效、高可靠运行，能够全面的评估一个卫星星座系统的好坏是进行星座系统设计的重要前提。评估星座性能可以为实际的星座设计和性能优化提供指导，并为实际设计结果的正确性和有效性提供重要的判断依据。卫星网络构成要素复杂，既包括星座系统参量，又包括网络新系统参数，如何关联负责系统参数之间的闭合关系，并且按照一致性、全面性、有效性、独立性等原则，建立星座系统的性能评估指标体系及评估方法是卫星网络综合性能评估的关键环节。

在2014年通信技术3月刊中，杨柳等人研究了卫星话音通信网运行质量的指标体系及评估方法，结合卫星通信网络特点提出了指标体系的构建原则，从网络管理功能角度出发，主要针对以语音为业务的非IP体制卫星通信网络，构建了针对网络性能、网络维护、网络安全的卫星话音通信网运行质量指标体系，并采用层次分析法建立了卫星话音通信网运行质量的评估方法。该指标体系和方法仅能从网络管理能力的角度对卫星话音通信网进行评估，无法对具有其他业务的卫星星座设计方案进行全面的分析和评估。如无法分析卫星星座系统的覆盖、可靠性以及用户体验等星座系统的重要性能。

林琪等人在其发表的名为“基于拓扑的卫星网络效能评估”文献中，研究了卫星网络的度分布、最短平均路径长度与网络直径、聚类系数、介数、周期和切换频率等拓扑特性的提取，并在此基础上分析了拓扑特性对覆盖能力、传输时延、聚类系数、传输质量等网络传输指标的影响。该评估方法仅针对卫星网络的传输指标进行分析，并未建立全面的卫星星座系统的整体性能评估方法。肖海等人在其发表的名为“基于ANP的卫星通信网络通信能力评估”文献中，从覆盖能力、服务能力、服务质量和防护能力四个角度出发，建立了针对卫星网络空间段的评估指标体系。张昭等人在发表在数字通信世界期刊上名为“卫星通信网络性能评估方法研究”文献中，从覆盖特性、通信容量、通信质量、组网能力四个角度出发，建立了卫星通信网络的性能评估指标体系。以上两个卫星网络的性能评估指标体系，虽从多个角度出发，但都并未考虑周全。肖海等人建立的指标体系中，星座系统的覆盖性能仅考虑全球覆盖率。实际情况中，全球覆盖率好的卫星星座设计方案，并不一定具备良好的区域覆盖特性。如可能会出现某人群密集区域的网络服务能力不够的情况。此外，该指标体系中的系统服务能力仅考虑通信容量和传输时延，而实际上用户的感知速率等指标也是评估一个网络服务能力好坏的重要指标。张昭等人建立的卫星网络性能评估指标体系虽更全面，但未从系统可靠性等角度出发建立系统的评估指标。

因此，针对卫星星座系统性能评估指标体系及方法不完备，无法有效全面的评估卫星系统设计方案的好坏等问题，建立一套新的完备的卫星星座系统综合性能评估指标体系及评估方法对于卫星星座的设计与实施具有重要的意义。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有指标体系和方法仅能从网络管理能力的角度对卫星话音通信网进行评估，无法对具有其他业务的卫星星座设计方案进行全面的分析和评估。