论文摘要
本文首先概述了国内外卫星网络传输延时分析及其建模的研究现状,接着详细介绍了本文研究问题需要用到的数学理论知识,重点介绍了随机Petri网的理论,并综合分析了卫星网络性能分析常用的方法。由于卫星费用昂贵等特点使得卫星网络的物理实验方式可行性不高,所以最佳的选择是把数学建模方法与仿真分析方法相结合,实现优势互补。本文主要把建模分析方法和仿真分析方法相结合来分析和研究卫星网络的性能,为卫星网络的组建提供重要的指导和参考依据。国内外对卫星网络的性能评价工具目前多集中在排队论和马尔可夫过程。但是,排队模型不能刻画卫星网络中信息业务的并行性、异步性和分布性等特点。由于SPN（Stochastic Petri Nets,随机Petri网）的描述能力强于排队论,且克服了用马尔可夫过程分析时难以在相应的随机过程层次上建模的缺点,本文使用SPN理论对卫星网络进行建模、分析卫星网络的性能。在实际的卫星网络中,卫星通信系统的通信延时是不可忽略的因素。但是目前使用SPN对卫星网络进行建模可用的是软件包SPNP,该软件是一个集成的算法。由于SPNP算法是不透明的,因此在考虑卫星网络SPN模型简化算法时,相应的方法会受到很大的限制,如果不能很好的改进算法,那么分析传输延时计算时间将会很长。为此,针对增加卫星网络建模和分析准确度的实际需求,本文主要考虑了卫星网络中消息传递的平均延时,使用SPN进行建模分析,使用本文提出的SPNMC算法对描述的模型进行传输延时的分析,并充分考虑算法的简化问题,开展了如下独创性的工作:（1）提出传输延时分析仿真算法SPNMC,实现了基于SPN的卫星网络传输延时的分析。（2）建立了LEO（低轨道）/MEO（中轨道）/GEO（同步地球轨道）三层卫星网络的SPN模型,并使用SPNMC进行了性能分析,得出网络的平均延时。（3）提出了SPN网络拓扑的简化方法SPNMC-S,并对实验结果进行了比较。