面向空间网络通信协议的性能评估需求、空间网络安全攻防测试需求以及各种天地一体化网络新技术和系统的测试和评估需求,相对于真实的卫星网络测试场景,搭建成本低、前瞻指导性强的卫星网络仿真测试系统更具有现实价值意义。当前,虚拟化技术和云计算技术的迅速发展为卫星网络仿真提供了新的解决方案。然而,天地一体化卫星网络拓扑固有的节点多样、高度动态等特点,给基于虚拟化技术的卫星网络仿真的易用性、可扩展性和精确度带来了挑战。具体表现为当前卫星网络拓扑仿真较差的效能和灵活性表现导致仿真易用性较差、可扩展性较低;同时当前卫星网络链路仿真方案缺乏针对卫星网络特性的定制化设计导致拓扑动态情况下仿真精确度较差。针对于此,本文以基于虚拟化的天地一体化卫星网络仿真作为出发点,从拓扑模型和链路模型两个角度出发,研究了卫星仿真网络拓扑模型构建技术,以提升仿真的易用性与可扩展性,以及研究了卫星仿真网络链路高逼真度实时仿真技术,以提升拓扑动态情况下的仿真精确度。具体而言,本文主要研究内容如下:1)针对卫星网络拓扑节点多样、高度动态等特点带来的挑战,提出一种卫星仿真网络拓扑模型构建技术。该技术主要通过拓扑模型的一体化静态构建、拓扑模型的动态同步2个方面提升仿真的易用性、可扩展性与效能。具体地,以拓扑模型为目的导向,基于高解耦、层次化解析的思想,设计了面向拓扑模型的一体化静态构建方案,可实现对各类复杂、异构卫星网络模拟场景拓扑结构的自动化、细粒度解析;引入了面向拓扑模型的动态同步机制,可保持拓扑模型和卫星网络模拟场景拓扑结构的高度动态一致性。实验表明:所提出的拓扑模型构建技术能够有效提高卫星网络拓扑仿真的易用性、可扩展性和效能,并支持对卫星网络模拟场景的快速解析和拓扑模型的快速构建。2)针对卫星网络拓扑高度动态等特点带来的挑战,提出一种卫星仿真网络链路高逼真度实时仿真技术。该技术主要从卫星网络链路快响应仿真与卫星网络链路高精确度仿真两个方面,提升了拓扑动态情况下的响应速度与仿真精确度。卫星网络链路快响应仿真技术从是否时变性的角度出发,设计了面向各种链路的分类方法,将链路分为时变性和非时变性两种,根据链路类型生成不同的可标示链路性能的链路模型;针对非时变性链路,通过引入链路模型预加载机制,提升了卫星链路的仿真效能以及响应速度。卫星网络链路高精确度仿真技术针对链路仿真过程中延时仿真精确度低的问题,设计了链路校正策略,实现了卫星链路高逼真、实时、动态的仿真。实验表明,采用卫星网络链路快响应仿真技术后,面向不同规模和结构的卫星网络场景,链路仿真响应速度明显提高,有效提高了链路仿真的逼真性;采用卫星网络链路高精确度仿真技术后,面向不同规模和结构的卫星网络场景,链路仿真精确度明显提高。3)基于1)和2)的研究成果,本文设计并实现了模型驱动的天地一体化卫星网络仿真系统—CMD-SGIN-EP,旨在提供易用、可扩展、高性能的天地一体化卫星网络仿真测试平台。该系统采用OpenStack云平台作为仿真环境,通过对云平台虚拟资源进行灵活管理实现对卫星网络拓扑的管理控制;采用STK卫星分析软件为CMD-SGIN-EP提供模拟场景和仿真数据源;采用卫星网络单工通信仿真方案实现了更多样化的链路通信环境仿真。面向天地一体化卫星网络场景进行的体系化测试验证了 CMD-SGIN-EP的仿真能力。通过以上三个方面的研究,本文为面向天地一体化卫星网络的各种测试评估需求提供仿真环境的技术支撑,最终提供一种易用、可扩展、高性能的仿真测试平台。