簡介

衛星通信系統實際上也是一種微波通信，它以衛星作為中繼站轉發微波信號，在多個地面站之間通信，衛星通信的主要目的是實現對地面的“無縫隙”覆蓋。

衛星通訊覆蓋范圍遠大于一般的移動通信系統。但衛星通信要求地面設備具有較大的發射功率，因此不易普及使用。只要在衛星發射的電波所覆蓋的范圍內，地面上任何兩點之間都可進行通信；不易受陸地災害的影響可靠性高；只要設置好地面站點電路即可通信；同時可在多處接收，能經濟地實現廣播、多址通信；電路設置非常靈活，可隨時分散過于集中的話務量；同一信道可用于不同方向或不同區間（多址聯接）。

但衛星通信也有其局限性，由于衛星工作于幾百、幾千、甚至上萬公里的軌道上，傳輸時延大、高緯度難以實現衛星通訊、過多的衛星數量會導致各衛星通信系統之間的互相干擾、太空中的日凌和星食現象會中斷或影響衛星通訊、無線電波穿過大氣層時會遇到高濕度或者其他干擾，衛星通訊需要長遠規劃承擔衛星發射失敗的風險。如果使用直接發射衛星的方式對衛星通訊進行測試，未免成本風險過于高昂，我們使用HoloWAN網損儀來創建一個仿真測試環境，可以在沒有發射衛星的情況下進行模擬復制衛星通信時各種因素導致的高延遲 、丟包、亂序等網絡特征。在產品交付給客戶前，輕松低消耗地定位并消除問題。

衛星系統仿真

按照工作軌道區分，衛星通信系統一般分為以下3類：

低軌道衛星通信系統(LEO)：
距地面500—2000Km，傳輸時延和功耗都比較小，但每顆星的覆蓋范圍也比較小，典型系統有Motorola的銥星系統。低軌道衛星通信系統由于衛星軌道低，信號傳播時延短，所以可支持多跳通信；其鏈路損耗小，可以降低對衛星和用戶終端的要求，可以采用微型/小型衛星和手持用戶終端。但是低軌道衛星系統也為這些優勢付出了較大的代價：由于軌道低，每顆衛星所能覆蓋的范圍比較小，要構成全球系統需要數十顆衛星，如銥星系統有66顆衛星、Globalstar有48顆衛星、Teledisc有288顆衛星。同時，由于低軌道衛星的運動速度快，對于單一用戶來說，衛星從地平線升起到再次落到地平線以下的時間較短，所以衛星間或載波間切換頻繁。因此，低軌系統的系統構成和控制復雜、技術風險大、建設成本也相對較高。

中軌道衛星通信系統(MEO)：
距地面2000—20000Km，傳輸時延要大于低軌道衛星，但覆蓋范圍也更大，典型系統是國際海事衛星系統。中軌道衛星通信系統可以說是同步衛星系統和低軌道衛星系統的折中做法，中軌道衛星系統兼有這兩種方案的優點，同時又在一定程度上克服了這兩種方案的不足之處。中軌道衛星的鏈路損耗和傳播時延都比較小，仍然可采用簡單的小型衛星。如果中軌道和低軌道衛星系統均采用星際鏈路，當用戶進行遠距離通信時，中軌道系統信息通過衛星星際鏈路子網的時延將比低軌道系統低。而且由于其軌道比低軌道衛星系統高許多，每顆衛星所能覆蓋的范圍比低軌道系統大得多，當軌道高度為l0000Km時，每顆衛星可以覆蓋地球表面的23．5%，因而只要幾顆衛星就可以覆蓋全球。若有十幾顆衛星就可以提供對全球大部分地區的雙重覆蓋，這樣可以利用分集接收來提高系統的可靠性，同時系統投資要低于低軌道系統。因此，從一定意義上說，中軌道系統可能是建立全球或區域性衛星移動通信系統較為優越的方案。當然，如果需要為地面終端提供寬帶業務，中軌道系統將存在一定困難，而利用低軌道衛星系統作為高速的多媒體衛星通信系統的性能要優于中軌道衛星系統。

高軌道衛星通信系統(GEO)：
距地面35800km，即同步靜止軌道。理論上，用三顆高軌道衛星即可以實現全球覆蓋。傳統的同步軌道衛星通信系統的技術最為成熟，自從同步衛星被用于通信業務以來，用同步衛星來建立全球衛星通信系統已經成為了建立衛星通信系統的傳統模式。但是，同步衛星有一個不可克服的障礙，因離地距離較遠導致較長的傳播時延和較大的鏈路損耗，嚴重影響到它在某些通信領域的應用，特別是在衛星移動通信方面的應用。首先，同步衛星軌道高，鏈路損耗大，對用戶終端接收機性能要求較高。這種系統難以支持手持機直接通過衛星進行通信，或者需要采用l2m以上的星載天線(L波段)，這就對衛星星載通信有效載荷提出了較高的要求，不利于小衛星技術在移動通信中的使用。其次，由于鏈路距離長，傳播延時大，單跳的傳播時延就會達到數百毫秒，加上編碼器、解碼器等的處理時間則單跳時延將進一步增加，當移動用戶通過衛星進行雙跳通信時，時延甚至達到秒級，這是用戶所難以忍受的。為了避免這種雙跳通信就必須采用星上處理使得衛星具有交換功能，但這必將增加衛星的復雜度，不但增加系統成本，也有一定的技術風險。

例如SpaceX公司的星鏈計劃就是在低地軌道上開發和部署一個由幾百顆衛星組成的星座，以便提供互聯網接入。然而，位于衛星位于低地軌道，衛星相對地面終端在快速移動，地面終端與衛星之間的通信鏈路不斷變化。低軌道衛星通常以每小時2萬8公里的速度飛行，這使得此衛星通訊的網絡環境變化迅速，帶寬、延遲、丟包、誤碼率在幾分之一秒內發生變化。我們需要找到一種方法來模擬這樣一個動態的網絡，創造一個類真實的測試環境，在衛星發射到太空之前驗證數據鏈路能否正常工作。

使用Linux下的Qos模塊traffic_control（liunx自帶的流量控制器）對鏈路進行模擬看起來是一種行之有效的方法，但其局限性很明顯。在模型中，有些時候用戶終端被移交給新波束的同時地面也在對衛星進行控制，這是一個復雜而獨特的IP性能仿真。使用TC模塊配合腳本和程序對衛星通信模擬并不夠真實，這對于測試來說是精度不夠的，所以需要一個替代方案。使用HoloWAN這類網絡損傷儀配合測試，HoloWAN網絡損傷儀能夠模擬帶寬、丟包、誤碼、延遲等網絡條件，使用方便簡單、精度高且支持調用API這些優點能夠大大減輕測試人員的工作量。

自動化測試

模擬衛星網絡需要能夠快速地更改網絡參數的能力，這很快就排除了市場上很大一部分的產品，衛星系統是動態的，人類并不可能如此快速地操作網絡損傷儀界面更改損傷參數來跟上衛星通信的變化，所以我們必須擁有自動化工具來驅動網絡損傷儀。

HoloWAN網絡損傷儀提供了可供用戶使用的API接口，方便專業用戶編寫自動化腳本進行調用測試。運用腳本進行調用HoloWAN網損儀我們能實現我們測試時所需要的極快速地更改網絡參數。例如，在地球上有一個終端與衛星進行連接，我們需要對其進行模擬，我們編寫腳本調用HoloWAN的API組合不同的延遲、誤碼率等參數，保存運行腳本，便能快速準確地模擬出衛星通信時數據包所歷經的網絡環境。

對于衛星通訊來說，在最佳的覆蓋范圍和提供最佳的帶寬之間會有一個微妙的平衡，使用最佳的信號來實現可接受的錯誤率。我們模擬的是這些所有的變量加上其他的損傷，以便我們更改誤碼率、帶寬、延遲時，直接觀察到我們所想要觀察的性能表現。我們使用編程方式調用API創建和控制所有這些變量，其速度是人類無法通過手動操作頁面實現的。所以HoloWAN提供的API調用是極其方便用戶的。

衛星發射前進行測試是十分重要的，衛星制造發射的成本高昂，一旦您把衛星發射到太空，您幾乎不能對它進行改動。使用HoloWAN網絡損傷儀，在發射器進行模擬通信測試，進一步完善衛星，能夠降低開發成本。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的网络损伤仪可用于测试卫星通信的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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