低轨卫星网络具有传播时延较小、发射功率较低以及对终端要求较低等诸多优点,已成为当前通信领域中的研究热点。然而,网络中用户数量急剧增加以及网络服务需求的多样化使得合理规划网络,高效分配网络资源变得尤为重要。而性能分析作为网络规划和网络优化的理论依据便成为一个关键问题。本文以随机网络演算和鞅为理论工具,以多个地面终端通过星地链路接入卫星为研究场景,对低轨卫星网络进行性能分析。主要完成了以下工作:1.本文讨论了利用随机网络演算理论分析网络性能的方法,并用随机网络演算理论对低轨卫星网络的排队时延和队列积压两个指标进行了分析。首先,为描述网络中业务的突发特性,选取了合适的业务到达模型,即马尔科夫调制的开关过程对低轨卫星网络的业务到达进行表征,并用两状态马尔科夫链表征卫星链路采用时隙Aloha协议时的服务过程。然后在此基础上,利用随机网络演算分析方法,分别对网络中业务的排队时延和队列积压两个性能指标进行理论推导。最后,通过搭建MATLAB仿真环境,验证所得理论性能边界与仿真性能的相符性。仿真结果表明:基于随机网络演算的性能边界较为松弛。2.针对利用随机网络演算理论分析所得低轨卫星网络性能边界松弛的问题,引入鞅理论重新对性能边界进行分析。首先,根据已有的针对两状态马尔科夫链的上鞅包络构建方法,选择相应的业务到达上鞅包络。然后,考虑一个地面终端发送多个子业务流的应用场景,结合SP、FIFO调度法则构建不同调度法则下单个子业务流所得的服务过程上鞅包络表达式。同时,基于已有的业务到达上鞅包络和本文构建的服务上鞅包络,利用随机网络演算中的排队理论,计算得到SP、FIFO调度法则下的业务排队时延边界和队列积压边界。最后,通过仿真验证了理论分析所得结果的准确性,验证了基于鞅理论分析得到的性能边界比基于随机网络演算理论分析所得性能边界更加紧密。此外,分析了系统节点数、业务到达速率和不同调度法则对系统性能的影响。仿真结果表明,随着网络节点数目的增加和业务产生速率的增大,系统排队时延和队列积压均有显著增大;不同调度法则也会影响业务排队时延。所涉及的理论分析和仿真结果,为合理分配网络资源,保障业务QoS提供了理论依据。