2. 卫星链路特性与流量模型
卫星组网流量测试的第一步，不是急着打开测试工具，而是先弄清楚“这条链路到底特殊在哪里”。地面光纤链路的往返时延通常在几十毫秒以内，丢包率极低，拓扑相对稳定；而卫星链路，尤其是低轨（LEO）星座，会同时叠加长传播时延、受限带宽、较高误码、频繁切换四类约束。这四类约束直接决定了流量模型怎么建、测试参数怎么设、结果怎么判读。本节围绕这五个关键词展开，并给出可落地的建模方法。
一、传播时延：几何距离决定的下限
传播时延由信号在自由空间中的传播距离决定，电磁波在真空中的传播速度约为 3×10⁸ m/s。对静止轨道（GEO，约 35786 km 高度）而言，单跳星地距离约 35786 km，单程时延约 119 ms，一次“地面—卫星—地面”往返（RTT）约 240 ms；若经过星间链路再落地，RTT 可超过 500 ms。对 LEO（以 550 km 高度为例），单程星地时延约 1.8 ms，但一次端到端通信往往要经过多跳星间链路，累计时延随跳数线性增长。
这里要区分三个概念：传播时延（几何距离/光速，物理下限，不可压缩）、处理时延（星上转发、协议栈处理，通常毫秒级）、排队时延（拥塞时随负载上升，是测试中最需要观察的变量）。测试中若发现 RTT 明显高于几何下限，多出来的部分往往来自排队或重传，而不是“链路本身慢”。
二、带宽受限与误码率：一对相互牵制的约束
卫星链路的可用带宽受转发器带宽、调制编码方式、功率和波束覆盖共同限制。以 Ka 频段点波束为例，单载波可用带宽可能只有几十到几百 MHz，且多用户共享。带宽受限意味着：一旦注入流量超过链路容量，队列迅速堆积，时延抖动急剧上升，丢包随之出现。
误码率（BER）方面，卫星链路受雨衰、大气闪烁、多径和星上功放非线性影响，典型工作点在 10⁻⁶～10⁻⁸ 量级，远高于光纤的 10⁻¹² 以下。更关键的是，卫星链路普遍采用自适应编码调制（ACM），当信道质量下降时，系统会自动降低调制阶数或提高编码冗余，结果是误码率被压住了，但有效带宽同步下降。因此测试中不能只看“丢包率”，还要同步记录调制编码档位（MODCOD）和有效吞吐，否则会把“降速保误码”误判为“链路正常”。
三、动态拓扑：时变是常态
LEO 星座中，卫星相对地面站高速运动，单颗卫星过顶时间通常只有几分钟到十几分钟，星间链路也会随相对位置变化而建立或中断。这带来三个测试难点：路径跳数随时间变化，端到端时延和容量随之波动；切换瞬间可能出现短暂中断或重路由；同一业务流在不同时刻走的物理路径不同，导致测量结果不可直接横向比较。因此流量测试必须带时间戳，并把拓扑快照与测量数据对齐。
四、流量建模方法：从业务特征到可注入模型
流量建模的目标，是把真实业务特征抽象成测试仪可注入的参数化模型。常用方法有三类：
- 泊松/指数到达模型：适合建模呼叫类、随机请求类业务，到达间隔服从指数分布，参数为平均到达率 λ。
- 自相似/重尾模型：适合建模 Web、视频等具有突发性的业务，用 Hurst 参数刻画长程相关性，比泊松更贴近真实骨干流量。
- 确定性/恒定比特率（CBR）模型：适合建模专线、回传等稳定流，参数为固定速率和包长。
工程上更常用的是“业务剖面法”：先定义业务类型（如视频回传、遥测、VoIP），再给出包长分布、到达间隔分布、平均速率、峰值速率、持续时间，最后映射为测试仪的流模板。下面给出一个可直接参考的建模参数示例（数值为教学假设，非实测）。
| 业务类型 | 包长(Byte) | 到达模型 | 平均速率 | 峰值/均值 | 关键指标 |
|---|---|---|---|---|---|
| 视频回传 | 1200 | 自相似(H=0.8) | 8 Mbps | 3:1 | 时延抖动、丢包 |
| 遥测遥控 | 128 | 泊松(λ=50/s) | 约 51 kbps | 1.5:1 | 时延、可靠性 |
| VoIP | 160 | CBR(20 ms) | 64 kbps | 1:1 | 时延、抖动 |
| 文件传输 | 1400 | 重尾(Pareto) | 20 Mbps | 5:1 | 吞吐、完成时间 |
五、把五类特性串起来看
传播时延决定 RTT 下限，带宽受限决定容量上限，误码率与 ACM 决定“有效容量”随信道波动，动态拓扑决定这些参数随时间变化，而流量模型决定我们往链路里注入什么。测试设计的基本逻辑是：先用几何和频段参数算出时延与容量边界，再按业务剖面生成流量，最后在拓扑变化的时间轴上观察时延、抖动、丢包和有效吞吐的联合变化。
把上图落到一次具体测试上：假设要验证一条 LEO 星间链路在视频回传业务下的承载能力。先按 550 km 高度、3 跳星间链路估算 RTT 下限约 12 ms；再查当前 MODCOD 档位对应的理论吞吐，例如 16APSK 3/4 在 100 MHz 带宽下约 300 Mbps；然后按上表视频回传剖面注入 8 Mbps 均值、峰值 24 Mbps 的自相似流；测试中同步记录 RTT、有效吞吐、丢包时刻和 MODCOD 变化。若 RTT 稳定在 15 ms 以内、吞吐接近 300 Mbps、丢包仅出现在切换窗口，则可判定链路在该业务下工作正常；若 RTT 持续高于 50 ms 且吞吐明显低于理论值，则应优先排查是否发生了拥塞排队或 ACM 降阶。
总结本节要点：传播时延是几何决定的硬下限，带宽受限和误码率通过 ACM 耦合在一起，动态拓扑让所有参数随时间变化，而流量建模方法决定了我们用什么业务去“压”这条链路。测试设计的关键，是把这五者放进同一张时间轴上看，而不是孤立地测某一个指标。