Analysis of Collaborative Satellite Network Based on GEO/LEO Two-layer Constellation

Yang Dongmei, Tang Zhoujin

(World Telecom Satellite Technology Limited, Beijing, 100022)

Abstract: This paper analyzed the development of satellite network system, and introduced the definition of hybrid satellite network. we discussed the existing problems of single-layer satellite network, and the advantages of hybrid satellite network. This paper puts forward the design and networking analysis of GEO / LEO double constellation network architecture, and provides reference for future research of satellite system.

Keywords: satellite network; GEO / LEO double constellation; Collaborative networking

1 引言

经过数十年的发展，卫星通信网络已经成为了信息基础设施不可或缺的重要部分。当前卫星网络已经进入了业务多样化及覆盖全球化的时代，我国目前的卫星通信网络是以同步地球轨道卫星

（GEO）为主体。卫星通信系统覆盖面积大，具有

传输速度快，可移动性强等优点，但是由于资源紧缺，如何有效的利用空间资源，提高卫星通信的效能等都是目前的研究热点。

传统的单层卫星网络主要有同步地球轨道卫星网络、低轨道卫星（ LEO）网络和中轨道卫星（MEO）网络。其中GEO卫星网络应用最为广泛， GEO卫星位于地球赤道上空36000千米的轨道上，并且相对地面静止； MEO卫星位于距地面高度为10000km ～ 20000KM之间的轨道上；LEO卫星的轨道高度则距离地面500km～2000km ，覆盖全球

[1]

需要进行星座组网 。随着移动互联网的告诉发展，用户对于低时延宽带接入的需求日益迫切，传 统的卫星网络，无论是高中轨低轨卫星，都难以兼顾时延、拥塞、抗毁、带宽等方面的性能，通常在部分指标上存在缺陷，无法满足当前移动互联网的应

用需求。例如目前应用广泛、技术成熟的GEO卫星网络就存在链路时延大、信号衰减大、频谱利用率

低、终端设备复杂等问题[2]；而LEO卫星投入成本高，运控系统复杂，需要形成规模才能实现全球覆盖；因此单层卫星网络已经难以满足目前人们不断的增加的需求，难以支撑多样化的业务。高低轨卫星协同组网的混合卫星网络能够更加有效地利用卫星资源，使得各层卫星网络优势互补，提高接入和覆盖能力，更有效地为不同类型的用户提供差异

化的服务，满足各种用户的QOS需求，混合卫星网络将是卫星通信的重要发展方向。

2 单层卫星网络特点及缺陷

GEO卫星位于静止轨道，单星就可以覆盖地球40%的面积，仅需要3颗就可以实现全球覆盖，为全