低轨(LEO: Low Earth Orbit)卫星通信系统仿真是对实际系统抽象后,对实际系统的一种模拟。因此,在设计仿真系统时,要求系统的功能完备,工作流程尽可能接近真实系统,但实现的方式可以简化,以降低系统实现的复杂度。由于LEO具有全球覆盖、传输时延低等特性成为下一代移动通信网络的重要组成部分。由于LEO卫星通信系统的建设周期长、投资大,一旦建成不易对系统更改等特点,必须在系统实现前进行精确的仿真验证。本文的重点是对LEO卫星通信系统地面核心网、用户终端以及星座卫星进行建模,模拟星座系统境内透明转发的工作模式,验证与网络层相关的工作流程和系统设计指标。最后针对整个系统异常情况给出具体分析,并对信关站失效后对通信带来的影响进行分析。第一章介绍了卫星通信的组成及发展状况,对LEO卫星通信系统的信令系统和工作流程做了详细介绍,并指出本文的研究内容及结构安排。第二章对LEO卫星通信系统核心网部分进行建模分析,详细介绍了核心网基本组成部分信关站、路由器和中心数据库(HLR: Home Location Register)的OPNET模型,此外,还对用户终端节点进行建模。在此仿真平台上,对LEO卫星通信系统呼叫流程和安全防护流程的性能指标进行仿真验证。第三章设计了具有多波束天线的星座卫星节点,结合OPNET软件的特点,引入轨道文件、多波束天线建模和无线管道阶段使卫星节点更具有通用性。多波束天线发射和接收具有不同的波束排列结构,因此上下行是独立切换,结合地面核心网对无线信道资源的管理,通过仿真得到了切换性能统计量。第四章对已建立的LEO卫星通信系统仿真平台中,遇到的异常情况进行分析,包括呼叫中断异常后的处理,信关站失效后的通信恢复以及中心数据库HLR的容灾设计,最后给出在OPNET仿真平台中信关站失效后信令丢失率统计量及分析。第五章对全文进行总结之后,指出了今后需要进一步探讨的问题。