| 项目背景

随着数据通信业务需求的增加，单颗卫星工作模式难以满足日益旺盛的通信业务需要，因此，将多颗卫星组网为数据通信提供服务已成为未来通信发展的趋势。要研究卫星组网技术，必须具备能够进行仿真验证的实验平台，在地面模拟卫星在轨工作场景，测试和验证星间组网通信技术的性能。

| 挑战

l构建动态变化的网络拓扑结构：大部分卫星组网网络节点都运行在各种轨道上，这就使得这些节点以及节点之间的通信链路不像地面计算机网络那样处在固定的位置上，而是随时间不断的变化；随着各颗卫星在轨道上运行，卫星姿态发生变化，天线指向也随之改变，网络拓扑结构将发生变化；

l模拟较大的网络传输延时：卫星之间距离较远，网络节点之间传输数据和指令的延时比地面网络大；

l虚实结合的大规模半实物组网仿真：组网通信节点造价高，没有必要在协议验证阶段大规模使用实物节点，但纯软件仿真无法真实的反映实物节点的实际性能。需要构建虚实结合的验证环境，在成本可控的情况下尽可能测试出组网通信节点的真实性能。

l组网性能分析：需要具有业务源模拟、指令注入及状态测量功能，统计数据在网络中的传输情况，分析网络通信性能。

| 解决方案

采用无线信道仿真仪模拟卫星之间的传输链路特征。基于HBI开放式开发平台，使用相应的总线类功能板卡，实现卫星组网网络节点的业务源模拟、指令注入及状态测量功能；使用软件无线电功能板模拟卫星组网网络节点，实现组网路由协议，模拟多颗卫星在轨组网工作。多个模拟节点共享射频通道，与实物节点均连入信道仿真仪，构建出卫星组网实验室测试环境。

各个组成部分如下：

1)      无线信道仿真仪

实物组网节点通过射频电缆，以有线方式与无线信道仿真仪连接，由无线信道仿真仪对卫星网络组网拓扑、星间距离、衰落和时延等场景进行模拟。大时延选件为长距离信息传输提供仿真条件。

无线信道仿真仪提供静态构型测试模式和动态构型测试模式。

a)      静态构型测试模式：根据通信网络节点之间的固定位置关系，结合各个节点天线增益方向图，构建出静态测试场景；

b)     动态构型测试模式：根据各个通信网络节点的运动轨迹，结合各个节点天线增益方向图，构建出动态测试场景。支持由STK生成的数据包提供节点的位置坐标及运动轨迹信息。

2)      HBI开放式平台

由HBI系列产品构成，包含机箱、背板、主控板、软件无线电功能板、射频微波通道板以及总线类功能板构成，涵盖了CAN、RS485、RS422、LVDS等接口，具有电压采集、高低电平生成、数字信号处理功能，经定制开发实现了通信网络节点的基本功能，物理层、数据链路层、协议层均与用户协议匹配，可作为半实物模拟组网节点参与测试。通过增加软件无线电功能板的数量，可增加半实物模拟组网节点的数量，扩大组网协议测试规模。丰富的总线类功能板用于实现功能测试、业务源模拟、指令注入及状态测量等功能。

3)      组网仿真软件

运行在无线信道仿真仪中。提供三维场景动画，直观展示所模拟的测试环境。根据网络节点位置关系，实时计算各个节点之间的链路特征，控制无线信道仿真仪硬件状态。

4)      测试控制软件

运行在HBI开放式平台中。提供指令控制发送及操作日志记录功能，可模拟多个节点组网协议测试，通过发送和接收到的测试数据报文，来判断协议执行的正确性。通过收集全网设备的测试信息，提供对全网不同类型业务流的分析、统计及存储功能（收发包数、收发时间，接收内容等），提供对选定报文的字段解析显示功能；提供发送报文同接收报文的比对功能；提供界面友好的报文解析、统计分析和信息显示功能；提供报文的存储回放功能。

| 客户调研

客户反馈：“该产品主要用于组网通信终端的组网功能测试阶段，包括对单机的调试测试、对网络整体的功能性能测试、环境测试等环节。解决了多节点星间组网通信地面模拟测试环境的搭建问题，为星间组网通信技术的研究提供了有力保障”。