基于QoS保障的空天環(huán)境路由策略研究.pdf

1、空天環(huán)境中，各種高度軌道衛(wèi)星、臨近空間平臺(tái)、地面設(shè)備等多層次多種類(lèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并存，具有覆蓋范圍大、傳輸距離遠(yuǎn)、系統(tǒng)穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍持續(xù)可靠通信，是繼地面通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)之后最具發(fā)展前景的通信網(wǎng)絡(luò)體系。
　　空天網(wǎng)絡(luò)以衛(wèi)星、臨近空間平臺(tái)為網(wǎng)絡(luò)骨干節(jié)點(diǎn)，為地面及空中靜止或高速移動(dòng)的用戶提供通信服務(wù)。針對(duì)空天環(huán)境的特點(diǎn)，為了保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、高效性，需要設(shè)計(jì)合理的路由策略來(lái)滿足不同業(yè)務(wù)的QoS（Quality of

2、 Service，服務(wù)質(zhì)量）需求，因此基于QoS保障的路由策略是本文研究的重點(diǎn)。
　　首先，對(duì)空天網(wǎng)絡(luò)體系進(jìn)行總體分析。建立通信網(wǎng)絡(luò)模型，確定整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的作用、數(shù)據(jù)在鏈路的傳輸方式，在此基礎(chǔ)上根據(jù)空天網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)選擇合適的路由機(jī)制。
　　其次，針對(duì)空天環(huán)境下通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)高動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合理的虛擬拓?fù)淇刂撇呗?，這是QoS路由策略的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)包包頭的基礎(chǔ)上增加源接入點(diǎn)和目的接入點(diǎn)的IP地址。針

3、對(duì)骨干節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性，采用時(shí)隙劃分的方法將動(dòng)態(tài)的拓?fù)滢D(zhuǎn)換成相對(duì)靜止的虛擬拓?fù)洌辉跁r(shí)隙內(nèi)采用Dijkstra算法以鏈路狀態(tài)作為參數(shù)來(lái)計(jì)算最優(yōu)路徑；在時(shí)隙切換時(shí)，采用軟切換策略避免傳輸中斷。針對(duì)用戶節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性，設(shè)計(jì)了用戶接入骨干節(jié)點(diǎn)和切換骨干節(jié)點(diǎn)時(shí)的消息傳輸機(jī)制，并建立用戶骨干節(jié)點(diǎn)連接表進(jìn)行目的用戶連接節(jié)點(diǎn)的查詢(xún)。仿真結(jié)果表明，本文路由策略在分組投遞率和路由開(kāi)銷(xiāo)上的性能得到了提升。
　　最后，在解決拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性的基礎(chǔ)上，針對(duì)鏈路狀態(tài)高動(dòng)

4、態(tài)變化的特點(diǎn)，為滿足不同業(yè)務(wù)的QoS路由需求進(jìn)行路由機(jī)制的研究。首先根據(jù)業(yè)務(wù)需求對(duì)傳輸業(yè)務(wù)進(jìn)行分類(lèi)；分析了影響鏈路狀態(tài)的因素，并用時(shí)延的形式進(jìn)行表示，其中對(duì)排隊(duì)延時(shí)建立排隊(duì)論模型進(jìn)行了重點(diǎn)分析；建立鏈路狀態(tài)信息表來(lái)表征整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)；在此基礎(chǔ)上，基于時(shí)變鏈路狀態(tài)和業(yè)務(wù)需求得到路徑代價(jià)函數(shù)和約束條件，建立路由優(yōu)化模型；針對(duì)不同業(yè)務(wù)類(lèi)型分別設(shè)計(jì)路由優(yōu)化算法。對(duì)鏈路排隊(duì)延時(shí)和丟包重傳延時(shí)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果證明了模型的正確性。
　　通