CN115243296A - 卫星通信系统的优化仿真方法及装置 - Google Patents

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CN115243296A
CN115243296A CN202210901556.2A CN202210901556A CN115243296A CN 115243296 A CN115243296 A CN 115243296A CN 202210901556 A CN202210901556 A CN 202210901556A CN 115243296 A CN115243296 A CN 115243296A
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杨文翰
侯然然
张世杰
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Abstract

本申请提供卫星通信系统的优化仿真方法及装置，其中卫星通信系统的优化仿真方法包括：可以先构建卫星通信系统的优化仿真模型，在仿真时长内每个仿真时间点，确定目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量，根据待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量，分别针对各服务卫星至信关站的第一中转数，统计仿真时长内不同目标业务量的分布概率，不同第一中转数下的分布概率，可以表示卫星通信系统在不同方面的需求，地面终端的位置可以表示卫星通信系统的使用市场，在优化仿真过程中还考虑了实际应用中用户的业务量等信息，通过该仿真优化方法优化卫星通信系统，可以使得搭建的卫星通信系统更合理。

Description

卫星通信系统的优化仿真方法及装置
技术领域
本申请涉及非静止轨道卫星通信技术领域，特别涉及一种卫星通信系统的优化仿真方法。本申请同时涉及一种卫星通信系统的优化仿真装置，一种计算设备，以及一种计算机可读存储介质。
背景技术
随着卫星通信技术的发展，卫星通信以其覆盖范围广、移动性强、传输容量大、组网方式灵活、不受地理条件限制等特点，在通信领域得到世界各国的重视。地面终端、卫星和信关站可以组成卫星通信系统来实现通信。目前，往往是工作人员基于经验设置卫星通信系统的相关参数，以搭建卫星通信系统，如卫星之间的星间链路的带宽、卫星与信关站之间的馈电链路的带宽、卫星和信关站的位置等。但上述方法搭建的卫星通信系统，无法适应实际应用中卫星通信系统的使用市场、用户的业务量以及在时间上的分布等，可能会导致搭建的卫星通信系统不合理，资源冗余或负载过大，甚至有些业务无法通过卫星通信系统完成通信，通信成功率较低。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种卫星通信系统的优化仿真方法。本申请同时涉及一种卫星通信系统的优化仿真装置，一种计算设备，以及一种计算机可读存储介质，以解决现有技术中存在的技术缺陷。
根据本申请实施例的第一方面，提供了一种卫星通信系统的优化仿真方法，包括：
构建卫星通信系统的优化仿真模型，其中，优化仿真模型包括地面终端、卫星和信关站；
在仿真时长内每个仿真时间点，确定目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量，其中，目标地面终端为优化仿真模型中的任一地面终端；
根据待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量，其中，服务卫星为向目标地面终端提供通信服务的卫星；
分别针对各服务卫星至信关站的第一中转数，统计仿真时长内不同目标业务量的分布概率，基于分布概率生成卫星通信系统的优化策略仿真结果。
根据本申请实施例的第二方面，提供了一种卫星通信系统的优化仿真装置，包括：
构建模块，被配置为构建卫星通信系统的优化仿真模型，其中，优化仿真模型包括地面终端、卫星和信关站；
第一确定模块，被配置为在仿真时长内每个仿真时间点，确定目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量，其中，目标地面终端为优化仿真模型中的任一地面终端；
第二确定模块，被配置为根据待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量，其中，服务卫星为向目标地面终端提供通信服务的卫星；
生成模块，被配置为分别针对各服务卫星至信关站的第一中转数，统计仿真时长内不同目标业务量的分布概率，基于分布概率生成卫星通信系统的优化策略仿真结果。
根据本申请实施例的第三方面，提供了一种计算设备，包括：
存储器和处理器；
存储器用于存储计算机可执行指令，处理器用于执行计算机可执行指令，以实现上述任一项的卫星通信系统的优化仿真方法的步骤。
根据本申请实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该指令被处理器执行时实现上述任一项的卫星通信系统的优化仿真方法的步骤。
本申请提供的卫星通信系统的优化仿真方法，可以先构建卫星通信系统的优化仿真模型，该优化仿真模型包括地面终端、卫星和信关站，然后在仿真时长内每个仿真时间点，确定目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量，根据待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量，该目标业务量即各个服务卫星需要传输的业务量，然后分别针对各服务卫星至信关站的第一中转数，统计仿真时长内不同目标业务量的分布概率，不同第一中转数下的分布概率，可以表示卫星通信系统在不同方面的需求，因而可以基于不同第一中转数下的分布概率生成卫星通信系统的优化策略仿真结果，该优化策略仿真结果可以指导优化卫星通信系统。如此，地面终端的位置可以表示卫星通信系统的使用市场，在优化仿真过程中还考虑了实际应用中用户的业务量等信息，通过该仿真优化方法优化卫星通信系统，可以使得搭建的卫星通信系统更合理，避免资源冗余或负载过大，提高卫星通信系统的成功率。
附图说明
图1是本申请一实施例提供的一种卫星通信系统的通信示意图；
图2是本申请一实施例提供的一种卫星通信系统的优化仿真方法的流程图；
图3a是本申请一实施例提供的一种地面区域划分示意图；
图3b是本申请一实施例提供的一种时间分布信息的示意图；
图3c是本申请一实施例提供的一种干扰场景的示意图；
图3d是本申请一实施例提供的一种干扰规避角的示意图；
图3e是本申请一实施例提供的一种同轨星间链路的示意图；
图3f是本申请一实施例提供的一种异轨星间链路的示意图；
图3g是本申请一实施例提供的另一种异轨星间链路的示意图；
图4是本申请一实施例提供的一种应用于NGSO卫星系统的卫星通信系统的优化仿真方法的处理流程图；
图5是本申请一实施例提供的一种卫星通信系统的优化仿真装置的结构示意图；
图6是本申请一实施例提供的一种计算设备的结构框图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
在本申请一个或多个实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请一个或多个实施例。在本申请一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本申请一个或多个实施例中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请一个或多个实施例中可能采用术语第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请一个或多个实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
首先，对本申请一个或多个实施例涉及的名词术语进行解释。
静止轨道卫星：geostationary orbit satellite，GSO卫星，指的是轨道平面与赤道平面重合，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期，且方向亦与之一致，卫星与地面的位置相对保持不变。
非静止轨道卫星：Non-geostationary orbit satellite，NGSO卫星，NGSO的意思是除了GSO卫星以外的其他卫星，NGSO卫星与GSO卫星最大的区别在于相对地面位置的动态性。
星间链路(Inter-Satellite Links，ISL)：是指用于卫星之间通信的链路，也称为星际链路或交叉链路(Crosslink)。通过星间链路可以实现卫星之间的信息传输和交换，通过星间链路将多颗卫星互联在一起，形成一个以卫星作为交换节点的空间通信网络。
馈电链路(FeederLink，FL)：卫星与信关站间的通信链路。
卫星通信系统指通过卫星作为中继站对无线电信号进行转发，实现地面及空间等用户之间信息传输的系统。对于卫星通信系统，在不考虑星间链路的情况下，均需要由信关站、地面终端和卫星组成前向链路和返向链路来完成通信，参见图1，图1示出了本申请一实施例提供的一种卫星通信系统的通信示意图，如图1所示，地面终端通过卫星和信关站完成通信，信关站发送前向链路至卫星，卫星转发该前向链路至地面终端，地面终端完成相应处理后，发送返向链路至卫星，卫星发送该返向链路至信关站，至此，信关站、卫星和地面终端的一次通信完成。
需要说明的是，每个卫星通信系统都有预期的市场，不管是地域的不同还是用户业务不同，卫星通信系统的设计都急需回答如下问题以便优化：预期的市场在哪里；用户的业务量是什么，在时间上是如何分布的；卫星通信系统是否需要星间链路，需要同轨星间链路还是同轨加异轨星间链路，应该星间链路的带宽应该满足多大的传输速率；在哪里建立信关站，建多少个，能否满足预期市场需求；卫星与信关站之间的馈电链路的带宽需要满足多大的传输速率；用户业务的传输时延是多少等等。在经过市场调查，得出上述前两个有关用户问题的答案后，可以通过仿真寻求对其它问题的答案，以对卫星通信系统进行优化。
在本申请中，提供了一种卫星通信系统的优化仿真方法，本申请同时涉及一种卫星通信系统的优化仿真装置，一种计算设备，以及一种计算机可读存储介质，在下面的实施例中逐一进行详细说明。
图2示出了根据本申请一实施例提供的一种卫星通信系统的优化仿真方法的流程图，具体包括以下步骤：
步骤202：构建卫星通信系统的优化仿真模型，其中，优化仿真模型包括地面终端、卫星和信关站。
在卫星通信系统中，信关站是必不可少一部分，用户想要使用卫星，除了要是用卫星终端连上卫星，还要一种设备中转该卫星的数据到地面公共网络，这种设备就是信关站。信关站像原有通信网络中的基站，其覆盖范围可达上千公里。信关站是卫星通信系统的数据中心节点，负责卫星通信业务数据的分发与收集，其可以完成卫星通信系统内部数据的交换和对外网的数据路由，同时具备网络管理和运行控制功能，负责完成全网资源调度、系统设备管理和用户服务管理。通常情况下，信关站是以纬度进行部署的，例如每隔1度的纬度部署一个信关站，或者每隔2度的纬度部署一个信关站。
卫星是指通信卫星，是卫星通信系统的空间部分，一颗地球静止轨道通信卫星大约能够覆盖40％的地球表面，使覆盖区内的任何地面、海上、空中的通信站能同时相互通信。
地面终端是指经由通信设施向计算机输入程序和数据或接收计算机输出处理结果的地面设备，即地面站，如地面终端主要指通过卫星进行通信的用户终端，包括固定终端、机动终端和移动终端，固定终端包括私营网络中使用的甚小口径终端(VerySmallAperature Terminal，VSAT)、安装于屋顶用于接收卫星广播信号的终端等；机动终端相较于固定终端具备了一定的灵活性，如新闻采集车、移动船只等；移动终端通常指手持终端，如卫星电话。
实际应用中，构建卫星通信系统的优化仿真模型得的卫星可以是指非静止轨道卫星，即NGSO卫星。通常将轨道高度低于35789km，围绕地球旋转的周期小于24h的卫星，统称为非静止轨道卫星，在实际的NGSO卫星系统中，采用圆形轨道的居多，NGSO卫星的特点是，轨道高度低、链路传播损耗小，传输时延较小，因此，目前NGSO卫星的应用越来越多。
本实施例一个可选的实施方式中，构建卫星通信系统的优化仿真模型，包括：
按照设定步长，将地面区域划分为至少一个子区域，在每个子区域中设置地面终端；
在设定位置设置卫星和信关站；
基于设置的地面终端、卫星和信关站，构建卫星通信系统的优化仿真模型。
具体的，设定步长是指预先设置的、划分地面区域的尺寸，地面区域可以是指能够用于设置地面终端的区域，如地面区域可以为世界地图，对世界地图进行划分，设定步长可以是15°×15°。
需要说明的是，可以将地面区域划分为至少一个子区域，在每个子区域中设置一个地面终端。并且，在构建卫星通信系统的优化仿真模型时，可以预先设置不同的地理位置，在设定的位置处设置卫星和信关站，从而构建卫星通信系统的优化仿真模型，后续可以基于构建获得的优化仿真模型进行仿真，确定卫星通信系统的优化策略仿真结果，对卫星通信系统的优化提供指导意见。
示例的，图3a是本申请一实施例提供的一种地面区域划分示意图，如图3a所示，可以将地面区域划分为15°×15°的方格，每个方格中设置一个对应的地面终端。
步骤204：在仿真时长内每个仿真时间点，确定目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量，其中，目标地面终端为优化仿真模型中的任一地面终端。
具体的，待传输业务量是指目标地面终端在仿真时间点、需要进行传输的业务量，该待传输业务量可以通过对目标地面终端的预估获得。
需要说明的是，卫星通信系统的优化仿真模型中每个子区域均对应一个地面终端，即卫星通信系统的优化仿真模型中包括多个地面终端，每个地面终端均可以作为目标地面终端进行仿真过程。
实际应用中，可以先确定仿真时长，并确定预设仿真步进；按照预设仿真步进对仿真时长进行划分，生成至少两个仿真时间点。具体的，仿真时长可根据实际的需求确定，例如仿真时长可以是非静止轨道卫星在其卫星轨道运行一周的时长，或者仿真时长可以是地球公转一周的时长，本申请对此不做限制。同样的，仿真步进也可根据实际需求确定，例如，仿真步进可以是1小时或者是一天，本申请对此不做限制。
需要说明的是，确定仿真时长和仿真步进后，即可确定仿真时长内，需进行仿真的仿真时间点，在仿真时长内每个仿真时间点，确定目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量，也即每到一个仿真时间点，对卫星通信系统仿真依次。其中，仿真时间点可由仿真步进对仿真时长进行划分生成，具体即从仿真时长的起点开始，按照仿真步进对仿真时长进行划分，生成至少两个仿真时间点，例如，仿真时长为24h(0点至24点)，仿真步进为1h，则划分生成的仿真时间点即0点、1点、2点、……、23点等。
本实施例一个可选的实施方式中，确定目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量，包括：
确定目标地面终端的当地时间；
基于业务量的时间分布信息，确定当地时间对应的业务量分布占比；
根据目标地面终端的预估业务量和业务量分布占比，确定目标地面终端在仿真时间点的数据流量；
将数据流量转换为数据传输速率，获得待传输业务量。
需要说明的是，地面终端是区域划分后设置的，每个子区域中设置有一个地面终端，因而可以在每一个子区域中按照市场预测给出业务量TRij，即该子区域内地面终端的预估业务量，这个业务量需要反映未来卫星通信系统在该子区域中需要提供服务的业务量。
另外，由于一天当中业务量并不是均匀分配的，大部分业务量集中在设定时间段(如当地时间早上9点至下午5点的时间段)，因而可以确定业务量的时间分布信息，区分不同时间的业务量分布占比。图3b是本申请一实施例提供的一种时间分布信息的示意图，如图3b所示，以小时为单位，示出了一天24小时中不同时间的业务量分布占比，横坐标为占比(％)，纵坐标为时间(小时)。
实际应用中，假设在每一个子区域的中心设置有一个地面终端ESij，在当前仿真时间点，可以先确定目标地面终端ESij的当地时间，然后基于业务量的时间分布信息，确定当地时间对应的业务量分布占比，该目标地面终端在当前仿真时间点的数据流量可以由下面的公式(1)得出：
Tij(t)＝TH(h)*TRij (1)
其中，Tij(t)为目标地面终端在当前仿真时间点的数据流量；TH(h)为目标地面终端的当地时间对应的业务量分布占比；TRij为目标地面终端的预估业务量。
在获得目标地面终端在仿真时间点的数据流量后，可以通过如下公式(2)将数据流量(小时业务量GB)转换为数据传输速率(Gbps)，获得待传输业务量：
Sij(t)＝Tij(t)*8/ (60*60) (2)
其中，Sij(t)为目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量，也就是说目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量是指目标地面终端在仿真时间点所需的传输速率。
作为一种示例，为了避免占用过多计算时间和内存，每个业务量的统计精度可以设为100Mbps，每个子区域的业务量可以是单日总数据流量(GB)。例如，某子区域内有1000个用户，每个用户每月数据流量为300GB，那么平均到每日数据流量为10GB，该子区域的单日总数据流量则为1000×10＝10000GB。当前仿真时间点对应的当地时间假设是10点，其对应的业务量分布占比占单日总量的10％，那么该子区域的目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量则为(10000GB*8*10％)/(60*60)＝2.22Gbps。
本申请实施例中，同轨卫星同时服务于不同时区，由于当地时间不同而造成的业务量变化会影响同轨星间链路的流量变化，因而区分了不同时间点的业务量分布占比，在确定目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量时，结合了目标地面终端的预估业务量和当地时间的业务量分布占比，适应不同时间的流量分布特点，提高了目标地面终端在仿真时间点的数据流量的准确性。另外，还将数据流量转换为数据传输速率，获得待传输业务量，该待传输业务量可以表示在当前仿真时间点，目标地面终端对传输速率的需求，便于后续对卫星通信系统的优化仿真。
步骤206：根据待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量，其中，服务卫星为向目标地面终端提供通信服务的卫星。
需要说明的是，可以根据待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量，该目标业务量可以表示需要服务卫星传输的业务量。具体实现时，针对每一个地面终端，确定出其待传输业务量后，均可以基于其待传输业务量和其对应的服务卫星数目，确定其对应的各服务卫星的目标业务量，进行后续仿真，也即每个地面终端均可以作为目标地面终端进行下述仿真过程。
本实施例一个可选的实施方式中，还可以先确定目标地面终端对应的各个服务卫星，也即根据待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量之前，还包括：
从优化仿真模型中确定第一卫星，并确定第一卫星是否满足目标地面终端的第一设定通信条件；
若满足第一设定通信条件，则将第一卫星确定为目标地面终端的服务卫星；
将优化仿真模型中的下一个卫星作为第一卫星，继续执行确定第一卫星是否满足目标地面终端的第一设定通信条件的操作步骤，直至优化仿真模型中最后一个卫星。
需要说明的是，对于卫星通信系统中的每一个卫星，均可以判断其是否为目标地面终端的服务卫星，从而确定出目标终端对应的各个服务卫星，以及对应的服务卫星数目。
实际应用中，可以从卫星通信系统的优化仿真模型中随机确定第一卫星，并确定第一卫星是否满足目标地面终端的第一设定通信条件，若满足，则说明第一卫星是目标终端的服务卫星，此时目标终端的服务卫星数目可以加1，然后继续确定卫星通信系统的优化仿真模型中的下一个卫星，直至卫星通信系统的优化仿真模型中各个卫星判断完毕，可以获得目标地面终端的各个服务卫星，以及对应的服务卫星数目。
其中，第一设定通信条件是预先设置的、判断卫星是否服务于目标地面终端的条件，如第一设定通信条件可以是指对于第一卫星来说，目标地面终端可见并且满足干扰规避条件，即处于同步轨道规避带之外(即干扰规避角之外)、并且目标地面终端对第一卫星的仰角大于等于最小通信仰角。
本申请实施例中，在信关站通信仿真模型中可以设置有最小通信仰角和干扰规避角，仰角是指卫星与地面终端所处地平线之间的夹角，最小通信仰角具体是指为了保证部署在地面的地面终端能与卫星进行通信所要保持的最小仰角。另外，当NGSO卫星与GSO卫星处于特定位置时，GSO卫星会对NGSO卫星产生信号干扰，干扰规避角是指发生信号干扰时GSO卫星与NGSO卫星之间的夹角，当夹角小于等于干扰规避角，GSO卫星会对NGSO卫星的信号产生干扰，NGSO信关站无法为NGSO卫星提供服务。因而，对于第一卫星来说，若目标地面终端处于干扰规避角之外、并且目标地面终端对第一卫星的仰角大于等于最小通信仰角，则第一卫星为目标地面终端的服务卫星。
需要说明的是，非静止卫星系统不得对卫星固定业务和卫星广播业务的对地静止卫星网络造成不可接收的干扰，亦不得寻求这些网络的保护，因此NGSO卫星需要采取对GSO卫星的干扰规避措施，从而避免对GSO卫星造成干扰。
由于NGSO卫星和信关站或用户终端通信过程中，NGSO卫星是动态移动的，对考虑GSO卫星干扰规避后、卫星通信系统的优化仿真方法的具体实现方案进行了详细描述，但具体实现方案是多种多样的，保护原则为：在卫星通信系统的优化仿真过程中，考虑了NGSO系统对GSO卫星干扰规避的限制，即为本申请的保护范围，说明如下：
本申请技术方案中，考虑了NGSO系统信关站对GSO卫星的干扰规避，同时也考虑了用户终端对GSO卫星的干扰规避；如果其它技术方案中仅考虑了信关站或用户终端对GSO卫星的干扰规避，同样视为本申请的保护范围。
图3c是本申请一实施例提供的一种干扰场景的示意图，图3c示出了一种典型干扰场景，由于NGSO卫星和信关站或用户终端通信过程中，卫星是动态移动的，当GSO地球站处于NGSO系统覆盖区且与NGSO卫星及GSO卫星连成一线时，NGSO系统卫星会对GSO地球站造成干扰，如图3c所示。
当GSO卫星处于NGSO系统覆盖区，且与NGSO卫星以及GSO卫星连城一线时，NGSO卫星会对GSO地球站造成干扰，为了避免NGSO系统对GSO系统进行干扰，提出了如下的规避策略，图3d是本申请一实施例提供的一种干扰规避角的示意图，如图3d所示，图中存在有2个干扰规避角，分别为干扰规避角X和干扰规避角α，两者是等效的，只是描述的坐标系不同。
如图3d所示，对于干扰规避角X，对GSO弧段上的每一个测试点Pi，有一条从NGSO卫星出发并与该点相交的直线，那么在该线与从地球站至NGSO卫星的直线之间就存在一个夹角，记为X，对所有的测试点而言，X是最小的，当干扰规避角小于X时，需要关闭载荷。
如图3d所示，对于干扰规避角α，如图3d所示，对GSO弧段上的每一个测试点Pi，有一条从地球站出发并与该点交叉的直线，那么在该线与从地球站至NGSO卫星的直线之间就存在一个夹角，记为α，对所有的测试点而言，α角是最小的，当干扰规避角小于α时，NGSO系统信关站或用户终端需要关机。
干扰规避角的推到与计算是根据卫星固定业务的NGSO系统对GSO系统的EPFD(空间业务部门等效功率通量密度)限值推到出的。取EPFD限值为-164dB(W/m2)@40kHz，作为干扰规避角α的推导基准。通过下述公式3可以计算得到NGSO卫星单波束导致的EPFD值：
Figure BDA0003771068340000091
其中，EPFDSGL是NGSO卫星单个波束产生的EPFD值，P是NGSO卫星单个波束的发射功率，单位为dBW；B是NGSO卫星单个波束的载波带宽，单位为kHz，Bref是限值标准的参考带宽，在此取40kHz，Gt是NGSO卫星单个波束发射天线最大增益，单位为dBi，h是NGSO卫星信号传输距离，此处取最小的传输距离，即卫星到星下点的距离，单位为米。
由单个波束导致的EPFDSGL，需要小于EPFD限值，两者的差值需要通过NGSO卫星天线偏离一定角度来降低EPFDSGL，即通过下述公式4求解干扰规避角α：
Gt-Gt(α0)＝EPFDSGL-EPFDLIM (4)
其中，Gt(α0)是指以干扰规避角α0为离轴角的发射天线增益，单位为dBi，EPFDLIM为EPFD限值，此处取-164dB(W/m2)@40kHz。由上述公式3和公式4求解可以得到的干扰规避角α0。可以满足单个波束的EPFD限值，以该值为参考，考虑一定余量，确定NGSO系统对GSO系统的干扰规避角，从而确保NGSO系统对GSO卫星的干扰规避。
本实施例一个可选的实施方式中，确定第一卫星是否满足目标地面终端的第一设定通信条件之后，还包括：
若不满足第一设定通信条件，则将第一卫星确定为非服务卫星，将优化仿真模型中的下一个卫星作为第一卫星，继续执行确定第一卫星是否满足目标地面终端的第一设定通信条件的操作步骤，直至优化仿真模型中最后一个卫星；
在优化仿真模型中的各个卫星均为非服务卫星的情况下，设置目标地面终端至信关站的第一中转数为第一异常值。
需要说明的是，如果第一卫星不满足目标地面终端的第一设定通信条件，则说明第一卫星不是目标地面终端的服务卫星，那么可以将第一卫星确定为非服务卫星，继续判断卫星通信系统的优化仿真模型中的下一个卫星，直至卫星通信系统的优化仿真模型中各个卫星判断完毕，可以获得目标地面终端的各个服务卫星，以及对应的服务卫星数目。
实际应用中，若卫星通信系统的优化仿真模型中的各个卫星均为非服务卫星，则说明目标地面终端在卫星通信系统的优化仿真模型中不存在对应的服务卫星，目标地面终端的业务量无法上星，此时可以设置目标地面终端至信关站的第一中转数为第一异常值。其中，该第一异常值可以是预先设置的、指示目标地面终端不存在对应的服务卫星的标识，如可以设置HOP＝-1，其中，HOP表示目标地面终端至信关站的中转数。
本申请实施例中，对于在卫星通信系统的优化仿真模型中不存在对应的服务卫星的地面终端，可以进行异常标记，后续基于第一异常值的中转数对应的分布概率，可以表示哪些地面终端在卫星通信系统的优化仿真模型中缺少对应的服务卫星，指导对卫星通信系统的优化。
本实施例一个可选的实施方式中，根据待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量，包括：
根据待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的单业务量；
基于第一服务卫星的单业务量和邻接服务卫星传输的累计业务量，确定第一服务卫星的目标业务量，其中，第一服务卫星为各服务卫星中的任一个，邻接服务卫星为第一服务卫星的星间链路上的上一跳服务卫星。
需要说明的是，设置地面终端的子区域是一个存在一定面积的区域，不是一个点，因而目标地面终端可能会存在多个服务卫星，目标地面终端的待传输业务量可以在对应的各个服务卫星均分。也即，可以根据待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的单业务量。
假设目标地面终端对应的服务卫星有Cij个，那么目标地面终端的待传输业务量将在这些服务卫星中均摊，对于每个服务卫星来说，拿到的单业务量Tn＝Sij/Cij，其中，为Sij为目标地面终端的待传输业务量。
实际应用中，有些卫星可以直接连接到信关站，而有些卫星则无法直接连接到信关站，而是与相邻的其他卫星相连，将自身的业务量传输给其他卫星，通过其他卫星传输至信关站。因而，对于每一个服务卫星来说，其除了需要传输自身的单业务量，还需要传输邻接服务卫星传输过来的累计业务量，该邻接服务卫星为第一服务卫星的星间链路上的上一跳服务卫星。具体实现时，若第一服务卫星是与地面终端相连的第一个服务卫星，即不存在上一跳服务卫星，那么邻接服务卫星传输的累计业务量即为0。
示例的，假设一条星间链路中服务卫星1、服务卫星2、服务卫星3、信关站1依次相连，即只有服务卫星3直接与信关站相连，服务卫星1的单业务量为X1，服务卫星2的单业务量为X2，服务卫星3的单业务量为X3。此时服务卫星1的目标业务量为X1，服务卫星2的目标业务量为X1+X2，服务卫星3的目标业务量为X1+X2+X3。
本申请实施例中，各个服务卫星的目标业务量为自身的单业务量和邻接服务卫星传输的累计业务量之和，不仅考虑了各个服务卫星自身需要传输的业务量，还考虑了星间链路需要传输的业务量，后续获得的优化策略仿真结果可以指导星间链路的优化。
本实施例一个可选的实施方式中，基于第一服务卫星的单业务量和邻接服务卫星传输的累计业务量，确定第一服务卫星的目标业务量之前，还包括：
针对第一服务卫星，确定是否有信关站满足第二设定通信条件；
若有，则确定第一服务卫星至信关站的第一中转数为0跳；
若否，则基于星间链路中相邻卫星至信关站的第二中转数，确定第一服务卫星至信关站的第一中转数。
其中，第二设定通信条件是预先设置的、判断信关站是否服务于第一服务卫星的条件，如第二设定通信条件可以是指对于第一服务卫星来说，信关站可见并且满足干扰规避条件，即处于同步轨道规避带之外(即干扰规避角之外)、并且信关站对第一服务卫星的仰角大于等于最小通信仰角。
需要说明的是，服务卫星在通过星间链路进行业务量传输时，需要确定传输方向。因而，可以针对第一服务卫星，确定是否有信关站满足第二设定通信条件，若有，则说明第一服务卫星可以直接和信关站相连接，此时可以确定第一服务卫星至信关站的第一中转数为0跳，第一服务卫星的业务量传输方向为信关站；若否，则说明第一服务卫星需要通过其他服务卫星与信关站相连，此时可以基于星间链路中相邻卫星至信关站的第二中转数，确定第一服务卫星至信关站的第一中转数，该第一中转数对应的方向即为第一服务卫星的业务量传输方向。
本申请实施例中，基于星间链路中相邻卫星至信关站的第二中转数，确定第一服务卫星至信关站的第一中转数时，需要先确定星间链路中相邻卫星至信关站的第二中转数。
具体实现时，针对各个服务卫星，确定其至信关站的第二中转数时，可以找到所有可以直接与信关站通信的卫星将其第二中转数HOP设为0；对于每一个HOP＝0的卫星，找到其前向星间链路连接的卫星，如果该卫星没有直接与信关站连接，则将确定其第二中转数HOPfront＝HOP+1，如果该卫星直接与信关站连接，则确定其第二中转数HOP＝0，找到该卫星前向星间链路连接的卫星，重复该步骤，直到返回到开始的那颗卫星。对于每一颗HOP＝0的卫星，找到其后向星间链路连接的卫星，如果该卫星没有直接与信关站连接，则将确定其第二中转数HOPback＝HOP+1，如果该卫星直接与信关站连接，则确定其第二中转数HOP＝0，找到该卫星后向星间链路连接的卫星，重复上述步骤，直到返回到开始的那颗卫星。
另外，对于异轨星间链路来说，还可以对于每一颗HOP＝0的卫星，找到其左向星间链路连接的卫星，如果该卫星没有直接与信关站连接，则确定其第二中转数HOPleft＝HOP+1，如果该卫星直接与信关站连接，则确定其第二中转数HOP＝0，找到该卫星左向星间链路连接的卫星，重复该步骤，直到返回到开始的那颗卫星，或者左向没有卫星连接。对于每一颗HOP＝0的卫星，找到其右向星间链路连接的卫星，如果该卫星没有直接与信关站连接，则确定其第二中转数HOPright＝HOP+1，如果该卫星与信关站连接，则确定其第二中转数HOP＝0，找到该卫星右向星间链路连接的卫星，重复该步骤，直到返回到开始的那颗卫星，或者右向没有卫星连接。
其中，星间链路可以分为同轨星间链路和异轨星间链路，同轨星间链路和异轨星间链路均是指相同倾角、相同轨道高度的卫星构成的星间链路，同轨星间链路是指位于一条星轨内的卫星相连构成的星间链路，异轨星间链路是指位于不同星轨的卫星相连构成的星间链路。
实际应用中，异轨星间链路搭建成本较高，可以仅对同轨星间链路进行仿真，获得相应的第一分布概率，即向同轨的前一个卫星和后一个卫星询问到信关站的第二中转数(HOP数)，从获得的两个方向对应的第二中转数中，确定第一服务卫星至信关站的第一中转数。或者，还可以再基于同轨星间链路和异轨星间链路进行仿真，获得相应的第二分布概率，即向同轨的前一个卫星和后一个卫星、以及向异轨的左一个卫星和右一个卫星询问到信关站的第二中转数(HOP数)，从获得的四个方向对应的第二中转数中，确定第一服务卫星至信关站的第一中转数。
需要说明的是，第一分布概率和第二分布概率之间的区别，可以指示增加异轨星间链路对卫星通信系统带来的影响，基于该影响结合成本，可以指示是否值得增加异轨星间链路。
具体实现时，可以对每一条星轨做如下步骤：从轨道第一颗星开始，将其前向星间链路Leoji_isl_front口与下一颗星相连，(j是轨道序号，i是卫星在轨道内的序号)，即Leoj1_isl_front＝Leoj2，同时将Leoj2_isl_back设成Leoj1，对下一颗卫星重复上面步骤，直至此轨道的最后一颗星Leojn。设Leojn_isl_front＝Leoj1；Leoj1_isl_back＝Leojn。如图3e所示，提供了一种同轨星间链路的示意图。
另外，对于同一种轨道(相同倾角，相同轨道高度)内、不同星轨的卫星做如下步骤：从第一条星轨的第一个卫星Leo11开始，将其右向星间链路口Leo11_isl_right连接第二星轨的相同序号星Leo21，同时将Leo21的左向星间链路Leo21_isl_left连接Leo11，即Leo11_isl_right＝Leo21；Leo21_isl_left＝Leo11。对Leo21重复该步骤，与下一星轨的第一个卫星相连，直到这种星轨的最后一条的第一个卫星Leom1。如果星轨间的经度差乘以星轨条数m等于360，则将Leom1_isl_right＝Leo11，Leo11_isl_left＝Leom1；否则，将Leom1_isl_right＝null，Leo11_isl_left＝null，表示它们之间没有星间链路，因为这两条星轨中卫星的移动方向相反，对其它序号卫星重复上述步骤。如图3f所示，提供了一种异轨星间链路的示意图，如图3f所示，最后一轨的卫星与第一轨的卫星相连，因为它们的移动方向相同；如图3g所示，提供了另一种异轨星间链路的示意图，如图3g所示，最后一轨的卫星与第一轨的卫星不相连，因为它们的移动方向相反。
本实施例一个可选的实施方式中，基于星间链路中相邻卫星至信关站的第二中转数，确定第一服务卫星至信关站的第一中转数，包括：
确定星间链路中相邻卫星至信关站的第二中转数中数值最小的目标中转数；
在目标中转数大于星间链路内的卫星总数的情况下，将第一服务卫星至信关站的第一中转数设置为第二异常值；
在目标中转数不大于星间链路内的卫星总数的情况下，将目标中转数加1作为第一服务卫星至信关站的第一中转数，并将第一服务卫星的目标业务量沿第一中转数的确定方向传输至对应的信关站。
需要说明的是，星间链路为同轨星间链路时，相邻卫星可以为同轨星间链路中前、后相邻卫星，此时可以从同轨星间链路的前后两个方向询问相邻卫星至信关站的第二中转数，从两个方向中确定数值最小的目标中转数，该目标中转数对应的方向即为业务量传输方向；星间链路为同轨星间链路和异轨星间链路时，相邻卫星可以为同轨星间链路中前、后相邻卫星，以及异轨星间链路中左、右相邻卫星，此时可以从同轨星间链路的前后两个方向和异轨星间链路的左右两个方向询问相邻卫星至信关站的第二中转数，从四个方向中确定数值最小的目标中转数，该目标中转数对应的方向即为业务量传输方向。
也即是，对于同轨星间链路来说，向同轨的前一颗星和后一颗星询问到信关站的HOP数，取两个方向询问HOP数的最小值加1，HOP＝min(HOPfront,HOPback)+1；对于同轨星间链路和异轨星间链路来说，设其HOP＝Min(HOPfront,HOPback,HOPleft,HOPright)。
实际应用中，从星间链路中相邻卫星至信关站的第二中转数中确定出数值最小的目标中转数后，还可以确定目标中转数是否大于星间链路内的卫星总数，若不大于，则说明第一服务卫星的星间链路正常，可以成功连接至信关站，此时可以将目标中转数加1作为第一服务卫星至信关站的第一中转数，并将第一服务卫星的目标业务量沿第一中转数的确定方向传输至对应的信关站。
若大于，则说明第一服务卫星至信关站的第二中转数已经超过了星间链路内的卫星总数，第一服务卫星无法成功连接至信关站，此时可以将第一服务卫星至信关站的第一中转数设置为第二异常值，以标识第一服务卫星的业务量无法成功传输至行信关站，第一服务卫星所处的星间链路缺少信关站。
其中，该第二异常值可以是预先设置的、指示第一服务卫星未连接至信关站的标识，如可以设置HOP＝999，标识第一服务卫星缺少信关站。
另外，如果第一服务卫星有多个信关站可连接，则可以选取距离最近的信关站相连。
本实施例一个可选的实施方式中，基于第一服务卫星的单业务量和邻接服务卫星传输的累计业务量，确定第一服务卫星的目标业务量之后，还包括：
在第一服务卫星至信关站的第一中转数为0跳的情况下，将第一服务卫星的目标业务量传输至对应的信关站；
在第一服务卫星至信关站的第一中转数大于0跳的情况下，基于第一服务卫星至信关站的第一中转数，将第一服务卫星的目标业务量传输至下一个服务卫星。
需要说明的是，在第一服务卫星至信关站的第一中转数为0跳的情况下，说明第一服务卫星直接与信关站相连，此时可以直接将第一服务卫星的目标业务量传输至对应的信关站；在第一服务卫星至信关站的第一中转数大于0跳的情况下，说明第一服务器需要将自身的目标业务量传输给下一跳的服务卫星进行传输，因而可以基于第一服务卫星至信关站的第一中转数对应的确定方向，将第一服务卫星的目标业务量传输至下一个服务卫星。
因而，对于每一个服务卫星来说，如果该服务卫星leon收到从邻接服务卫星leon+1传来的累计业务量Tn+1，leon将其业务量Tn加上接收到的累计业务量Tn+1，获得该服务卫星leon的目标业务量Ts，如果leon没有信关站连接，则将Ts向第一中转数(即HOP数最小)的方向传输，如果leon有信关站连接，则将Ts向信关站传输。
步骤208：分别针对各服务卫星至信关站的第一中转数，统计仿真时长内不同目标业务量的分布概率，基于分布概率生成卫星通信系统的优化策略仿真结果。
需要说明的是，针对目标地面终端的各个服务卫星，确定出其目标业务量后，可以基于各个服务卫星至信关站的第一中转数，对各个服务卫星的目标业务量进行存储。具体实现时，针对各个服务卫星至信关站的第一中转数，可以分别创建对应的中转数堆栈，将相应中转数的目标业务量按序存储至堆栈中，并对存储的目标业务量数目进行计数。另外，将相应中转数的目标业务量按序存储至堆栈中时，目标业务量还可以携带服务卫星标识、对应的信关站标识等信息，以供后续分析或查看。
进一步地，对目标地面终端的各个服务卫星，确定出其目标业务量后，可以继续针对其他地面终端进行仿真，确定对应的各个服务卫星的目标业务量进行仿真，将获得目标业务量基于中转数进行存储。然后，可以继续对下一个仿真时间点，继续上述仿真过程，直至仿真时长结束，各个中转数堆栈中存储有整个仿真过程中相应中转数的各个目标业务量，不同中转数下的目标业务量可以表示卫星通信系统在不同维度的需求，后续对其进行统计分析，可以获得目标业务量的概率分布，进而指导卫星通信系统的优化。
本实施例一个可选的实施方式中，分别针对各服务卫星至信关站的第一中转数，统计仿真时长内不同目标业务量的分布概率，包括：
分别针对各服务卫星至信关站的第一中转数，统计仿真时长内不同目标业务量的出现次数；
基于各业务量的出现次数和各业务量的总次数，获得各业务量的出现概率；
基于各第一中转数下各业务量的出现概率，绘制各第一中转数对应的概率分布图，将概率分布图作为分布概率。
需要说明的是，分别针对各服务卫星至信关站的第一中转数，统计仿真时长内不同目标业务量的出现次数，基于各业务量的出现次数和各业务量的总次数，获得各业务量的出现概率。也即，针对各个中转数堆栈，里面存了每一个目标业务量出现的次数，将这些次数除以总次数便可以得到每一个目标业务量的出现概率。
实际应用中，可以基于各第一中转数下各目标业务量的出现概率，绘制各第一中转数对应的概率分布图，将概率分布图作为第一中转数对应的分布概率，也即，每个第一中转数均对应一个概率分布图，不同中转数的概率分布图可以反映卫星通信系统的优化仿真模型在不同维度的需求，因而可以结合各第一中转数对应的分布概率生成卫星通信系统的优化策略仿真结果，以指导卫星通信系统的优化。
其中，在绘制各第一中转数对应的概率分布图时，可以采用概率分布函数，也可以采用累计概率分布函数，本申请对此不进行限制。
本实施例一个可选的实施方式中，基于分布概率生成卫星通信系统的优化策略仿真结果，包括：
确定第一中转数为0跳下各业务量的第一分布概率，基于第一分布概率确定对馈电链路的需求分布，根据对馈电链路的需求分布调整馈电链路的带宽；
确定第一中转数为1跳下各业务量的第二分布概率，基于第二分布概率确定对星间链路的需求分布，根据对星间链路的需求分布调整星间链路的带宽；
确定第一中转数为第一异常值下各业务量的第三分布概率，基于第三分布概率确定对卫星的需求分布，根据对卫星的需求分布调整卫星通信系统中的卫星架构；
确定第一中转数为第二异常值下各业务量的第四分布概率，基于第四分布概率确定对信关站的需求分布，根据对信关站的需求分布调整卫星通信系统中信关站的设置位置。
需要说明的是，第一中转数为0跳，说明对应的目标业务量可以直接通过馈电链路传输至信关站，第一中转数为0跳的目标业务量的第一分布概率表示了对卫星通信系统的优化仿真模型中馈电链路带宽大小的需求分布，根据该需求分布可以调整馈电链路的带宽，即此时优化策略仿真结果为根据对馈电链路的需求分布调整馈电链路的带宽，如确定目前卫星通信系统的优化仿真模型中馈电链路的当前带宽能否满足大部分的传输需求，如果当前带宽过大，则可以缩小带宽，节约资源，避免冗余，如果当前带宽过小，则可以增大带宽，以满足传输需求。
第一中转数为1跳，说明对应的目标业务量需要通过星间链路传输至下一跳卫星，才能给传输至信关站，因而第一中转数为1跳的目标业务流量的第二分布概率，显示了对卫星通信系统的优化仿真模型中星间链路带宽大小的需求分布，根据该需求分布可以调整星间链路的带宽，即此时优化策略仿真结果为根据对星间链路的需求分布调整星间链路的带宽，如确定目前卫星通信系统的优化仿真模型中星间链路的当前带宽能否满足大部分的传输需求，如果当前带宽过大，则可以缩小带宽，节约资源，避免冗余，如果当前带宽过小，则可以增大带宽，以满足传输需求。
第一中转数为第一异常值，说明对应的目标业务量无法上星，即在卫星通信系统的优化仿真模型中不存在对应的卫星，因而第一中转数为第一异常值的目标业务流量的第三分布概率，显示了由于星数不够或轨道设计原因使得部分地区的业务量没有任何卫星来满足的概率分布，这个数据可以为卫星的构架优化提供参考，即显示了对卫星通信系统的优化仿真模型中卫星的需求分布，根据该需求分布可以调整卫星通信系统中的卫星架构，即此时优化策略仿真结果为根据对卫星的需求分布调整卫星通信系统中的卫星架构，如哪些地面终端缺少卫星覆盖，移动或增加卫星，以对该地面终端的区域进行卫星覆盖。
第一中转数为第二异常值，说明对应的目标业务量上了卫星但没能连接信关站，即在卫星通信系统的优化仿真模型中不存在对应的信关站，因而第一中转数为第二异常值的目标业务流量的第四分布概率，显示了对卫星通信系统的优化仿真模型中信关站的需求分布，根据该需求分布可以调整卫星通信系统中信关站的设置位置，即此时优化策略仿真结果为根据对信关站的需求分布调整卫星通信系统中信关站的设置位置，如哪些地面终端缺少信关站覆盖，信关站应该向什么方向移动或在什么位置增加信关站等优化参考意见。
第一中转数为为其他数值，则显示相应中转数下目标业务量的概率分布。
本实施例一个可选的实施方式中，基于分布概率生成卫星通信系统的优化策略仿真结果，包括：
统计卫星通信系统中设置的各个信关站的负载业务量；
基于负载业务量，通过负载均衡算法，调整卫星通信系统中卫星与信关站的连接设置。
需要说明的是，还可以统计卫星通信系统中设置的各个信关站的负载业务量，即各个信关站提供的总服务量，在某个信关站的负载业务量大于负载阈值的情况下，确定该信关站超负荷工作；或者，在某个信关站的负载业务量远远大于其他信关站的负载业务量的情况下，确定该信关站超负荷工作。在确定出某个信关站超负荷工作的情况下，输出提醒该信关站超负荷工作的优化策略仿真结果。
另外，当各个信关站的业务量负载不均衡的情况下，优化策略仿真结果为通过负载均衡算法，调整卫星通信系统中卫星与信关站的连接设置，以实现各个信关站的业务量负载均衡。
本申请提供的卫星通信系统的优化仿真方法，可以先构建卫星通信系统的优化仿真模型，该优化仿真模型包括地面终端、卫星和信关站，然后在仿真时长内每个仿真时间点，确定目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量，根据待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量，该目标业务量即各个服务卫星需要传输的业务量，然后分别针对各服务卫星至信关站的第一中转数，统计仿真时长内不同目标业务量的分布概率，不同第一中转数下的分布概率，可以表示卫星通信系统在不同方面的需求，因而可以基于不同第一中转数下的分布概率生成卫星通信系统的优化策略仿真结果，该优化策略仿真结果可以指导优化卫星通信系统。如此，地面终端的位置可以表示卫星通信系统的使用市场，在优化仿真过程中还考虑了实际应用中用户的业务量等信息，通过该仿真优化方法优化卫星通信系统，可以使得搭建的卫星通信系统更合理，避免资源冗余或负载过大，提高卫星通信系统的成功率。
下述结合附图4，以本申请提供的卫星通信系统的优化仿真方法在NGSO卫星系统的应用为例，对卫星通信系统的优化仿真方法进行进一步说明。其中，图4示出了本申请一实施例提供的一种应用于NGSO卫星系统的卫星通信系统的优化仿真方法的处理流程图，具体包括：
在不同地理位置设置NGSO卫星、信关站，对世界地图进行划分，在每个格子的中心设置一个地面终端，构建卫星通信系统的优化仿真模型。需要注意的是，构建卫星通信系统的优化仿真模型，需要设置保证NGSO卫星及信关站正常通信的最低通信仰角和干扰规避角。
在仿真时长内每个仿真时间点，确定目标地面终端的当地时间，基于业务量的时间分布信息，确定当地时间对应的业务量分布占比；根据目标地面终端的预估业务量和业务量分布占比，确定目标地面终端在仿真时间点的数据流量；将数据流量转换为数据传输速率，获得目标地面终端的待传输业务量。
从优化仿真模型中确定第一NGSO卫星，并确定第一NGSO卫星是否满足目标地面终端的第一设定通信条件；若满足第一设定通信条件，则将第一NGSO卫星确定为目标地面终端的NGSO服务卫星，若不满足第一设定通信条件，则将第一NGSO卫星确定为NGSO非服务卫星。将优化仿真模型中的下一个NGSO卫星作为第一NGSO卫星，继续执行确定第一NGSO卫星是否满足目标地面终端的第一设定通信条件的操作步骤，直至优化仿真模型中最后一个NGSO卫星，获得目标地面终端对应的各个NGSO服务卫星，以及服务卫星数目。
在优化仿真模型中的各个NGSO卫星均为NGSO非服务卫星的情况下，设置目标地面终端至信关站的第一中转数为第一异常值。
针对第一NGSO服务卫星，确定是否有信关站满足第二设定通信条件；若有，则确定第一NGSO服务卫星至信关站的第一中转数为0跳。若否，则确定星间链路中相邻NGSO卫星至信关站的第二中转数中数值最小的目标中转数，在目标中转数大于星间链路内的NGSO卫星总数的情况下，将第一NGSO服务卫星至信关站的第一中转数设置为第二异常值；在目标中转数不大于星间链路内的NGSO卫星总数的情况下，将目标中转数加1作为第一NGSO服务卫星至信关站的第一中转数。
在第一NGSO服务卫星至信关站的第一中转数为0跳的情况下，将第一NGSO服务卫星的目标业务量传输至对应的信关站；在第一NGSO服务卫星至信关站的第一中转数大于0跳的情况下，基于第一NGSO服务卫星至信关站的第一中转数，将第一NGSO服务卫星的目标业务量传输至下一个NGSO服务卫星。
根据待传输业务量和NGSO服务卫星数目，确定各NGSO服务卫星的单业务量；基于第一NGSO服务卫星的单业务量和邻接NGSO服务卫星传输的累计业务量，确定第一NGSO服务卫星的目标业务量。
分别针对各NGSO服务卫星至信关站的第一中转数，统计仿真时长内不同目标业务量的出现次数；基于各业务量的出现次数和各业务量的总次数，获得各业务量的出现概率；基于各第一中转数下各业务量的出现概率，绘制各第一中转数对应的概率分布图，获得仿真时长内各第一中转数下不同目标业务量的分布概率。
确定第一中转数为0跳下各业务量的第一分布概率，基于第一分布概率确定对馈电链路的需求分布，根据对馈电链路的需求分布调整馈电链路的带宽；确定第一中转数为1跳下各业务量的第二分布概率，基于第二分布概率确定对星间链路的需求分布，根据对星间链路的需求分布调整星间链路的带宽；确定第一中转数为第一异常值下各业务量的第三分布概率，基于第三分布概率确定对NGSO卫星的需求分布，根据对NGSO卫星的需求分布调整卫星通信系统中的NGSO卫星架构；确定第一中转数为第二异常值下各业务量的第四分布概率，基于第四分布概率确定对信关站的需求分布，根据对信关站的需求分布调整卫星通信系统中信关站的设置位置。
统计卫星通信系统中设置的各个信关站的负载业务量；基于负载业务量，通过负载均衡算法，调整卫星通信系统中NGSO卫星与信关站的连接设置。
本申请提供的卫星通信系统的优化仿真方法，可以先构建卫星通信系统的优化仿真模型，该优化仿真模型包括地面终端、NGSO卫星和信关站，然后在仿真时长内每个仿真时间点，确定目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量，根据待传输业务量和NGSO服务卫星数目，确定各NGSO服务卫星的目标业务量，该目标业务量即各个NGSO服务卫星需要传输的业务量，然后分别针对各NGSO服务卫星至信关站的第一中转数，统计仿真时长内不同目标业务量的分布概率，不同第一中转数下的分布概率，可以表示NGSO卫星通信系统在不同方面的需求，因而可以基于不同第一中转数下的分布概率生成卫星通信系统的优化策略仿真结果，该优化策略仿真结果可以指导优化卫星通信系统。如此，地面终端的位置可以表示卫星通信系统的使用市场，在优化仿真过程中还考虑了实际应用中用户的业务量等信息，通过该仿真优化方法优化卫星通信系统，可以使得搭建的卫星通信系统更合理，避免资源冗余或负载过大，提高卫星通信系统的成功率。
与上述方法实施例相对应，本申请还提供了卫星通信系统的优化仿真装置实施例，图5示出了本申请一实施例提供的一种卫星通信系统的优化仿真装置的结构示意图。如图5所示，该装置包括：
构建模块502，被配置为构建卫星通信系统的优化仿真模型，其中，优化仿真模型包括地面终端、卫星和信关站；
第一确定模块504，被配置为在仿真时长内每个仿真时间点，确定目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量，其中，目标地面终端为优化仿真模型中的任一地面终端；
第二确定模块506，被配置为根据待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量，其中，服务卫星为向目标地面终端提供通信服务的卫星；
生成模块508，被配置为分别针对各服务卫星至信关站的第一中转数，统计仿真时长内不同目标业务量的分布概率，基于分布概率生成卫星通信系统的优化策略仿真结果。
可选地，该装置还包括第三确定模块，被配置为：
从优化仿真模型中确定第一卫星，并确定第一卫星是否满足目标地面终端的第一设定通信条件；
若满足第一设定通信条件，则将第一卫星确定为目标地面终端的服务卫星；
将优化仿真模型中的下一个卫星作为第一卫星，继续执行确定第一卫星是否满足目标地面终端的第一设定通信条件的操作步骤，直至优化仿真模型中最后一个卫星。
可选地，第三确定模块，进一步被配置为：
若不满足第一设定通信条件，则将第一卫星确定为非服务卫星，将优化仿真模型中的下一个卫星作为第一卫星，继续执行确定第一卫星是否满足目标地面终端的第一设定通信条件的操作步骤，直至优化仿真模型中最后一个卫星；
在优化仿真模型中的各个卫星均为非服务卫星的情况下，设置目标地面终端至信关站的第一中转数为第一异常值。
可选地，第二确定模块506，进一步被配置：
根据待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的单业务量；
基于第一服务卫星的单业务量和邻接服务卫星传输的累计业务量，确定第一服务卫星的目标业务量，其中，第一服务卫星为各服务卫星中的任一个，邻接服务卫星为第一服务卫星的星间链路上的上一跳服务卫星。
可选地，第二确定模块506，进一步被配置：
针对第一服务卫星，确定是否有信关站满足第二设定通信条件；
若有，则确定第一服务卫星至信关站的第一中转数为0跳；
若否，则基于星间链路中相邻卫星至信关站的第二中转数，确定第一服务卫星至信关站的第一中转数。
可选地，第二确定模块506，进一步被配置：
确定星间链路中相邻卫星至信关站的第二中转数中数值最小的目标中转数；
在目标中转数大于星间链路内的卫星总数的情况下，将第一服务卫星至信关站的第一中转数设置为第二异常值；
在目标中转数不大于星间链路内的卫星总数的情况下，将目标中转数加1作为第一服务卫星至信关站的第一中转数，并将第一服务卫星的目标业务量沿第一中转数的方向传输至对应的信关站。
可选地，第二确定模块506，进一步被配置：
在第一服务卫星至信关站的第一中转数为0跳的情况下，将第一服务卫星的目标业务量传输至对应的信关站；
在第一服务卫星至信关站的第一中转数大于0跳的情况下，基于第一服务卫星至信关站的第一中转数，将第一服务卫星的目标业务量传输至下一个服务卫星。
可选地，构建模块502，进一步被配置为：
按照设定步长，将地面区域划分为至少一个子区域，在每个子区域中设置地面终端；
在设定位置设置卫星和信关站；
基于设置的地面终端、卫星和信关站，构建卫星通信系统的优化仿真模型。
可选地，第一确定模块504，进一步被配置为：
确定目标地面终端的当地时间；
基于业务量的时间分布信息，确定当地时间对应的业务量分布占比；
根据目标地面终端的预估业务量和业务量分布占比，确定目标地面终端在仿真时间点的数据流量；
将数据流量转换为数据传输速率，获得待传输业务量。
可选地，生成模块508，进一步被配置为：
分别针对各服务卫星至信关站的第一中转数，统计仿真时长内不同目标业务量的出现次数；
基于各业务量的出现次数和各业务量的总次数，获得各业务量的出现概率；
基于各第一中转数下各业务量的出现概率，绘制各第一中转数对应的概率分布图，将概率分布图作为分布概率。
可选地，生成模块508，进一步被配置为：
确定第一中转数为0跳下各业务量的第一分布概率，基于第一分布概率确定对馈电链路的需求分布，根据对馈电链路的需求分布调整馈电链路的带宽；
确定第一中转数为1跳下各业务量的第二分布概率，基于第二分布概率确定对星间链路的需求分布，根据对星间链路的需求分布调整星间链路的带宽；
确定第一中转数为第一异常值下各业务量的第三分布概率，基于第三分布概率确定对卫星的需求分布，根据对卫星的需求分布调整卫星通信系统中的卫星架构；
确定第一中转数为第二异常值下各业务量的第四分布概率，基于第四分布概率确定对信关站的需求分布，根据对信关站的需求分布调整卫星通信系统中信关站的设置位置。
可选地，生成模块508，进一步被配置为：
统计卫星通信系统中设置的各个信关站的负载业务量；
基于负载业务量，通过负载均衡算法，调整卫星通信系统中卫星与信关站的连接设置。
本申请提供的卫星通信系统的优化仿真装置，可以先构建卫星通信系统的优化仿真模型，该优化仿真模型包括地面终端、卫星和信关站，然后在仿真时长内每个仿真时间点，确定目标地面终端在仿真时间点的待传输业务量，根据待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量，该目标业务量即各个服务卫星需要传输的业务量，然后分别针对各服务卫星至信关站的第一中转数，统计仿真时长内不同目标业务量的分布概率，不同第一中转数下的分布概率，可以表示卫星通信系统在不同方面的需求，因而可以基于不同第一中转数下的分布概率生成卫星通信系统的优化策略仿真结果，该优化策略仿真结果可以指导优化卫星通信系统。如此，地面终端的位置可以表示卫星通信系统的使用市场，在优化仿真过程中还考虑了实际应用中用户的业务量等信息，通过该仿真优化方法优化卫星通信系统，可以使得搭建的卫星通信系统更合理，避免资源冗余或负载过大，提高卫星通信系统的成功率。
上述为本实施例的一种卫星通信系统的优化仿真装置的示意性方案。需要说明的是，该卫星通信系统的优化仿真装置的技术方案与上述的卫星通信系统的优化仿真方法的技术方案属于同一构思，卫星通信系统的优化仿真装置的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述卫星通信系统的优化仿真方法的技术方案的描述。
图6示出了根据本申请一实施例提供的一种计算设备的结构框图。该计算设备600的部件包括但不限于存储器610和处理器620。处理器620与存储器610通过总线630相连接，数据库650用于保存数据。
计算设备600还包括接入设备640，接入设备640使得计算设备600能够经由一个或多个网络660通信。这些网络的示例包括公用交换电话网(PSTN，Public SwitchedTelephone Network)、局域网(LAN，Local Area Network)、广域网(WAN，Wide AreaNetwork)、个域网(PAN，Personal Area Network)或诸如因特网的通信网络的组合。接入设备640可以包括有线或无线的任何类型的网络接口(例如，网络接口卡(NIC，NetworkInterface Controller))中的一个或多个，诸如IEEE802.11无线局域网(WLAN，WirelessLocal Area Networks)无线接口、全球微波互联接入(Wi-MAX，WorldwideInteroperability for Microwave Access)接口、以太网接口、通用串行总线(USB，Universal Serial Bus)接口、蜂窝网络接口、蓝牙接口、近场通信(NFC，Near FieldCommunication)接口，等等。
在本申请的一个实施例中，计算设备600的上述部件以及图6中未示出的其他部件也可以彼此相连接，例如通过总线。应当理解，图6所示的计算设备结构框图仅仅是出于示例的目的，而不是对本申请范围的限制。本领域技术人员可以根据需要，增添或替换其他部件。
计算设备600可以是任何类型的静止或移动计算设备，包括移动计算机或移动计算设备(例如，平板计算机、个人数字助理、膝上型计算机、笔记本计算机、上网本等)、移动电话(例如，智能手机)、可佩戴的计算设备(例如，智能手表、智能眼镜等)或其他类型的移动设备，或者诸如台式计算机或PC的静止计算设备。计算设备600还可以是移动式或静止式的服务器。
其中，处理器620用于执行如下计算机可执行指令，以实现上述任一项的卫星通信系统的优化仿真方法的步骤。
上述为本实施例的一种计算设备的示意性方案。需要说明的是，该计算设备的技术方案与上述的卫星通信系统的优化仿真方法的技术方案属于同一构思，计算设备的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述卫星通信系统的优化仿真方法的技术方案的描述。
本申请一实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该指令被处理器执行时以用于实现上述任一项的卫星通信系统的优化仿真方法的步骤。
上述为本实施例的一种计算机可读存储介质的示意性方案。需要说明的是，该存储介质的技术方案与上述的卫星通信系统的优化仿真方法的技术方案属于同一构思，存储介质的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述卫星通信系统的优化仿真方法的技术方案的描述。
上述对本申请特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
计算机指令包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上公开的本申请优选实施例只是用于帮助阐述本申请。可选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本申请的内容，可作很多的修改和变化。本申请选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本申请的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本申请。本申请仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (15)

1.一种卫星通信系统的优化仿真方法，其特征在于，所述方法包括：
构建卫星通信系统的优化仿真模型，其中，所述优化仿真模型包括地面终端、卫星和信关站；
在仿真时长内每个仿真时间点，确定目标地面终端在所述仿真时间点的待传输业务量，其中，所述目标地面终端为所述优化仿真模型中的任一地面终端；
根据所述待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量，其中，所述服务卫星为向所述目标地面终端提供通信服务的卫星；
分别针对所述各服务卫星至信关站的第一中转数，统计所述仿真时长内不同目标业务量的分布概率，基于所述分布概率生成所述卫星通信系统的优化策略仿真结果。
2.根据权利要求1所述的卫星通信系统的优化仿真方法，其特征在于，根据所述待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量之前，还包括：
从所述优化仿真模型中确定第一卫星，并确定所述第一卫星是否满足所述目标地面终端的第一设定通信条件；
若满足所述第一设定通信条件，则将所述第一卫星确定为所述目标地面终端的服务卫星；
将所述优化仿真模型中的下一个卫星作为所述第一卫星，继续执行所述确定所述第一卫星是否满足所述目标地面终端的第一设定通信条件的操作步骤，直至所述优化仿真模型中最后一个卫星。
3.根据权利要求2所述的卫星通信系统的优化仿真方法，其特征在于，确定所述第一卫星是否满足所述目标地面终端的第一设定通信条件之后，还包括：
若不满足所述第一设定通信条件，则将所述第一卫星确定为非服务卫星，将所述优化仿真模型中的下一个卫星作为所述第一卫星，继续执行所述确定所述第一卫星是否满足所述目标地面终端的第一设定通信条件的操作步骤，直至所述优化仿真模型中最后一个卫星；
在所述优化仿真模型中的各个卫星均为非服务卫星的情况下，设置所述目标地面终端至信关站的第一中转数为第一异常值。
4.根据权利要求1所述的卫星通信系统的优化仿真方法，其特征在于，根据所述待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量，包括：
根据所述待传输业务量和所述服务卫星数目，确定所述各服务卫星的单业务量；
基于第一服务卫星的单业务量和邻接服务卫星传输的累计业务量，确定所述第一服务卫星的目标业务量，其中，所述第一服务卫星为所述各服务卫星中的任一个，所述邻接服务卫星为所述第一服务卫星的星间链路上的上一跳服务卫星。
5.根据权利要求4所述的卫星通信系统的优化仿真方法，其特征在于，基于第一服务卫星的单业务量和邻接服务卫星传输的累计业务量，确定所述第一服务卫星的目标业务量之前，还包括：
针对所述第一服务卫星，确定是否有信关站满足第二设定通信条件；
若有，则确定所述第一服务卫星至信关站的第一中转数为0跳；
若否，则基于星间链路中相邻卫星至信关站的第二中转数，确定所述第一服务卫星至信关站的第一中转数。
6.根据权利要求5所述的卫星通信系统的优化仿真方法，其特征在于，基于星间链路中相邻卫星至信关站的第二中转数，确定所述第一服务卫星至信关站的第一中转数，包括：
确定星间链路中相邻卫星至信关站的第二中转数中数值最小的目标中转数；
在所述目标中转数大于星间链路内的卫星总数的情况下，将所述第一服务卫星至信关站的第一中转数设置为第二异常值；
在所述目标中转数不大于星间链路内的卫星总数的情况下，将所述目标中转数加1作为所述第一服务卫星至信关站的第一中转数，并将所述第一服务卫星的目标业务量沿所述第一中转数的方向传输至对应的信关站。
7.根据权利要求5所述的卫星通信系统的优化仿真方法，其特征在于，基于第一服务卫星的单业务量和邻接服务卫星传输的累计业务量，确定所述第一服务卫星的目标业务量之后，还包括：
在所述第一服务卫星至信关站的第一中转数为0跳的情况下，将所述第一服务卫星的目标业务量传输至对应的信关站；
在所述第一服务卫星至信关站的第一中转数大于0跳的情况下，基于所述第一服务卫星至信关站的第一中转数，将所述第一服务卫星的目标业务量传输至下一个服务卫星。
8.根据权利要求1-7任一项所述的卫星通信系统的优化仿真方法，其特征在于，构建卫星通信系统的优化仿真模型，包括：
按照设定步长，将地面区域划分为至少一个子区域，在每个子区域中设置地面终端；
在设定位置设置卫星和信关站；
基于设置的地面终端、卫星和信关站，构建所述卫星通信系统的优化仿真模型。
9.根据权利要求1-7任一项所述的卫星通信系统的优化仿真方法，其特征在于，确定目标地面终端在所述仿真时间点的待传输业务量，包括：
确定所述目标地面终端的当地时间；
基于业务量的时间分布信息，确定所述当地时间对应的业务量分布占比；
根据所述目标地面终端的预估业务量和所述业务量分布占比，确定所述目标地面终端在所述仿真时间点的数据流量；
将所述数据流量转换为数据传输速率，获得所述待传输业务量。
10.根据权利要求1-7任一项所述的卫星通信系统的优化仿真方法，其特征在于，分别针对所述各服务卫星至信关站的第一中转数，统计所述仿真时长内不同目标业务量的分布概率，包括：
分别针对所述各服务卫星至信关站的第一中转数，统计所述仿真时长内不同目标业务量的出现次数；
基于各业务量的出现次数和各业务量的总次数，获得所述各业务量的出现概率；
基于各第一中转数下各业务量的出现概率，绘制各第一中转数对应的概率分布图，将所述概率分布图作为所述分布概率。
11.根据权利要求1-7任一项所述的卫星通信系统的优化仿真方法，其特征在于，基于所述分布概率生成所述卫星通信系统的优化策略仿真结果，包括：
确定所述第一中转数为0跳下各业务量的第一分布概率，基于所述第一分布概率确定对馈电链路的需求分布，根据所述对馈电链路的需求分布调整所述馈电链路的带宽；
确定所述第一中转数为1跳下各业务量的第二分布概率，基于所述第二分布概率确定对星间链路的需求分布，根据所述对星间链路的需求分布调整所述星间链路的带宽；
确定所述第一中转数为第一异常值下各业务量的第三分布概率，基于所述第三分布概率确定对卫星的需求分布，根据所述对卫星的需求分布调整所述卫星通信系统中的卫星架构；
确定所述第一中转数为第二异常值下各业务量的第四分布概率，基于所述第四分布概率确定对信关站的需求分布，根据所述对信关站的需求分布调整所述卫星通信系统中信关站的设置位置。
12.根据权利要求1-7任一项所述的卫星通信系统的优化仿真方法，其特征在于，基于所述分布概率生成所述卫星通信系统的优化策略仿真结果，包括：
统计所述卫星通信系统中设置的各个信关站的负载业务量；
基于所述负载业务量，通过负载均衡算法，调整所述卫星通信系统中卫星与信关站的连接设置。
13.一种卫星通信系统的优化仿真装置，其特征在于，所述装置包括：
构建模块，被配置为构建卫星通信系统的优化仿真模型，其中，所述优化仿真模型包括地面终端、卫星和信关站；
第一确定模块，被配置为在仿真时长内每个仿真时间点，确定目标地面终端在所述仿真时间点的待传输业务量，其中，所述目标地面终端为所述优化仿真模型中的任一地面终端；
第二确定模块，被配置为根据所述待传输业务量和服务卫星数目，确定各服务卫星的目标业务量，其中，所述服务卫星为向所述目标地面终端提供通信服务的卫星；
生成模块，被配置为分别针对所述各服务卫星至信关站的第一中转数，统计所述仿真时长内不同目标业务量的分布概率，基于所述分布概率生成所述卫星通信系统的优化策略仿真结果。
14.一种计算设备，包括：
存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，以实现上述权利要求1-12任一项所述的卫星通信系统的优化仿真方法的步骤。
15.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述权利要求1-12任一项所述的卫星通信系统的优化仿真方法的步骤。
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CN117939520A (zh) * 2024-03-22 2024-04-26 银河航天(西安)科技有限公司 基于卫星链路的适配程度确定方法、装置以及存储介质

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