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步，給人們的工作和生活帶來了很多的便利。空間信息網(wǎng)是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的進一步擴展，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。空間信息網(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)難以滿足上述要求。因此需要結(jié)合不同軌道層衛(wèi)星優(yōu)勢，采用多層星座衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)來構(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，目前國內(nèi)外，對地面移動自組網(wǎng)和WMN(無線網(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，其路由協(xié)議難以充分利用地面移動自組網(wǎng)和WMN網(wǎng)絡(luò)的特性。因而需要針對空間信息網(wǎng)的特點，設(shè)計符合空間信息網(wǎng)特性的路由

3、協(xié)議。因此，對空間信息網(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，并對分層拓撲結(jié)構(gòu)的特性進行了分析，指出了分層網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。結(jié)合不同軌道上衛(wèi)星的特點，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)拓撲結(jié)構(gòu)、星座設(shè)計等網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的方面進行深入研究。指出了開發(fā)衛(wèi)星骨干網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的必要性，并對

4、設(shè)計空間信息網(wǎng)的衛(wèi)星骨干網(wǎng)路由協(xié)議的方法進行詳細的說明。
　　 2.提出了一個基于雙層衛(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)中的每條鏈路進行獨立的最短路徑計算，能對當前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)迅速反應(yīng)，并最小化端到端時延和時延抖動，同時保持信令開銷的最小化。通過與單層網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議和傳統(tǒng)的雙層網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議對比，仿真實驗結(jié)果表明了該協(xié)議在端到端時延，時延抖動以及鏈路擁塞、失效等方面均有較大的提高。
　　 3.提出了一個基于

5、雙層衛(wèi)星骨干網(wǎng)的空間信息網(wǎng)通信量分類路由協(xié)議，該協(xié)議對衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中不同的通信量類型采用不同的優(yōu)化條件，使其能適應(yīng)不同通信量類型的服務(wù)質(zhì)量要求，提升衛(wèi)星骨干網(wǎng)絡(luò)的潛在性能。實驗結(jié)果表明該協(xié)議在與單層網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議相比時，其平均端到端時延，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)和熱點網(wǎng)絡(luò)的場景下，該協(xié)議對不同通信量類型的平均相對時延差也有較大的改進。
　　 4.針對空間信息網(wǎng)中衛(wèi)星骨干網(wǎng)的特點，提出一個基于空間信息網(wǎng)衛(wèi)星節(jié)