空間信息網(wǎng)高性能路由協(xié)議研究.pdf

1、隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的快速發(fā)展，以衛(wèi)星通信為代表的空間通信技術(shù)在通信質(zhì)量、規(guī)模上都取得了很大的進(jìn)步，給人們的工作和生活帶來(lái)了很多的便利?？臻g信息網(wǎng)是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步擴(kuò)展，它能把衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、空間航天器和地面網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái)?？臻g信息網(wǎng)具有全球覆蓋的能力，能夠保證高速率傳輸和較寬的帶寬，并支持靈活的、大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)作為空間信息網(wǎng)的骨干網(wǎng)絡(luò)，不僅要求其高可靠性，也同時(shí)要求其提供高質(zhì)量接入服務(wù)，以及QoS保證等性質(zhì)，而僅采用LEO、MEO或G

2、EO星座的單層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)難以滿(mǎn)足上述要求。因此需要結(jié)合不同軌道層衛(wèi)星優(yōu)勢(shì)，采用多層星座衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)來(lái)構(gòu)建空間信息網(wǎng)的骨干網(wǎng)絡(luò)。路由技術(shù)是空間信息網(wǎng)，特別是其衛(wèi)星骨干網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前國(guó)內(nèi)外，對(duì)地面移動(dòng)自組網(wǎng)和WMN(無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)的路由算法有較多的研究，為空間信息網(wǎng)絡(luò)的研究提供了很多的借鑒。然而空間信息網(wǎng)由于其自身的特點(diǎn)，其路由協(xié)議難以充分利用地面移動(dòng)自組網(wǎng)和WMN網(wǎng)絡(luò)的特性。因而需要針對(duì)空間信息網(wǎng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)符合空間信息網(wǎng)特性的路由

3、協(xié)議。因此，對(duì)空間信息網(wǎng)的路由協(xié)議的研究具有重要意義。本文研究了空間信息網(wǎng)的高性能路由協(xié)議，主要包括如下內(nèi)容：
　　 1.研究了空間信息網(wǎng)分層網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成，并對(duì)分層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特性進(jìn)行了分析，指出了分層網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)。結(jié)合不同軌道上衛(wèi)星的特點(diǎn)，提出基于“雙層衛(wèi)星骨干網(wǎng)”模型的分層空間信息網(wǎng)。并對(duì)雙層衛(wèi)星骨干網(wǎng)絡(luò)的軌道、空間幾何結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、星座設(shè)計(jì)等網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的方面進(jìn)行深入研究。指出了開(kāi)發(fā)衛(wèi)星骨干網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的必要性，并對(duì)

4、設(shè)計(jì)空間信息網(wǎng)的衛(wèi)星骨干網(wǎng)路由協(xié)議的方法進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
　　 2.提出了一個(gè)基于雙層衛(wèi)星骨干網(wǎng)絡(luò)的空間信息網(wǎng)按需路由協(xié)議，該協(xié)議能為網(wǎng)絡(luò)中的每條鏈路進(jìn)行獨(dú)立的最短路徑計(jì)算，能對(duì)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)迅速反應(yīng)，并最小化端到端時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)，同時(shí)保持信令開(kāi)銷(xiāo)的最小化。通過(guò)與單層網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議和傳統(tǒng)的雙層網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議對(duì)比，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了該協(xié)議在端到端時(shí)延，時(shí)延抖動(dòng)以及鏈路擁塞、失效等方面均有較大的提高。
　　 3.提出了一個(gè)基于

5、雙層衛(wèi)星骨干網(wǎng)的空間信息網(wǎng)通信量分類(lèi)路由協(xié)議，該協(xié)議對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中不同的通信量類(lèi)型采用不同的優(yōu)化條件，使其能適應(yīng)不同通信量類(lèi)型的服務(wù)質(zhì)量要求，提升衛(wèi)星骨干網(wǎng)絡(luò)的潛在性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該協(xié)議在與單層網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議相比時(shí)，其平均端到端時(shí)延，平均歸一化吞吐量等方面均有較大的提高；以及在均勻網(wǎng)絡(luò)和熱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)景下，該協(xié)議對(duì)不同通信量類(lèi)型的平均相對(duì)時(shí)延差也有較大的改進(jìn)。
　　 4.針對(duì)空間信息網(wǎng)中衛(wèi)星骨干網(wǎng)的特點(diǎn)，提出一個(gè)基于空間信息網(wǎng)衛(wèi)星節(jié)