多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)研究.pdf

1、在未來空天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)融合的發(fā)展趨勢下，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)作為這一體系的重要組成和銜接部分將逐漸受到重視和青睞，而國內(nèi)外關(guān)于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的研究還不成熟，很多關(guān)鍵技術(shù)和核心問題的解決還處于起步階段。由最初的同步軌道衛(wèi)星發(fā)展到現(xiàn)在的中低軌單層星座以及多層協(xié)作衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，利用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球、應(yīng)急以及軍事等特殊環(huán)境下的通信優(yōu)勢越來越明顯，其中，隨著業(yè)務(wù)類型多樣化、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)骨干化以及傳輸特性高效化等要求，兼顧多層、多類型衛(wèi)星優(yōu)勢的多層星座逐步成為了大多數(shù)衛(wèi)星網(wǎng)

2、絡(luò)設(shè)計(jì)的基本模型，從而，如何實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、多層復(fù)雜衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的有效管理和可靠性設(shè)計(jì)是整個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心問題。
　　針對衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高動態(tài)性、鏈路傳輸?shù)拈L時(shí)延性、多層結(jié)構(gòu)的層次性和星上資源的緊缺性等特點(diǎn)，本文通過對網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性參數(shù)的分析，研究了多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)過程中的幾個(gè)相關(guān)問題：
　　第一，多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦苑治?。由于非同步衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的高動態(tài)特征，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨著時(shí)間不斷的變化，這使得衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面通信

3、網(wǎng)絡(luò)有著很大的區(qū)別。因此，在此部分中，通過對多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)空間幾何結(jié)構(gòu)和層次特征的深入研究，提出基于超立方體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫螒B(tài)和最優(yōu)分層結(jié)構(gòu)參數(shù)，并建立多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性骨干拓?fù)淠Ｐ?。此外，分析了排?duì)約束優(yōu)化模型的基本原理和相關(guān)參數(shù)，為多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)中所建立的多級排隊(duì)優(yōu)化模型提供理論支持。
　　第二，多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性及抗毀路由策略。首先，結(jié)合歷史上出現(xiàn)過的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性參數(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)流模型，提出適合于刻畫多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)各個(gè)子網(wǎng)

4、抗毀性能的穩(wěn)定性度量函數(shù)。然后，通過對目前衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)常用的基于離散化狀態(tài)時(shí)延抖動性能的分析，提出多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)動態(tài)QoS路由切換保證的基本策略和穩(wěn)定性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分群設(shè)計(jì)的可行性。
　　第三，基于穩(wěn)定性分群的多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。首先，利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的業(yè)務(wù)相關(guān)性和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性度量函數(shù)對各個(gè)子網(wǎng)進(jìn)行物理穩(wěn)定性分層。然后，根據(jù)分層后的層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立多級排隊(duì)傳輸模型和系統(tǒng)約束優(yōu)化方程，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的邏輯權(quán)重和系統(tǒng)的動態(tài)業(yè)務(wù)輸入穩(wěn)定模型，利用理論