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、地面設(shè)備等多層次多種類網(wǎng)絡(luò)節(jié)點并存，具有覆蓋范圍大、傳輸距離遠(yuǎn)、系統(tǒng)穩(wěn)定性高等特點，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、臨近空間平臺為網(wǎng)絡(luò)骨干節(jié)點，為地面及空中靜止或高速移動的用戶提供通信服務(wù)。針對空天環(huán)境的特點，為了保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、高效性，需要設(shè)計合理的路由策略來滿足不同業(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。
　　首先，對空天網(wǎng)絡(luò)體系進(jìn)行總體分析。建立通信網(wǎng)絡(luò)模型，確定整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、節(jié)點在網(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)的特點選擇合適的路由機(jī)制。
　　其次，針對空天環(huán)境下通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)高動態(tài)變化的特點，設(shè)計合理的虛擬拓?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)上增加源接入點和目的接入點的IP地址。針

3、對骨干節(jié)點的動態(tài)性，采用時隙劃分的方法將動態(tài)的拓?fù)滢D(zhuǎn)換成相對靜止的虛擬拓?fù)?；在時隙內(nèi)采用Dijkstra算法以鏈路狀態(tài)作為參數(shù)來計算最優(yōu)路徑；在時隙切換時，采用軟切換策略避免傳輸中斷。針對用戶節(jié)點的動態(tài)性，設(shè)計了用戶接入骨干節(jié)點和切換骨干節(jié)點時的消息傳輸機(jī)制，并建立用戶骨干節(jié)點連接表進(jìn)行目的用戶連接節(jié)點的查詢。仿真結(jié)果表明，本文路由策略在分組投遞率和路由開銷上的性能得到了提升。
　　最后，在解決拓?fù)鋭討B(tài)性的基礎(chǔ)上，針對鏈路狀態(tài)高動

4、態(tài)變化的特點，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)需求對傳輸業(yè)務(wù)進(jìn)行分類；分析了影響鏈路狀態(tài)的因素，并用時延的形式進(jìn)行表示，其中對排隊延時建立排隊論模型進(jìn)行了重點分析；建立鏈路狀態(tài)信息表來表征整個通信網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)；在此基礎(chǔ)上，基于時變鏈路狀態(tài)和業(yè)務(wù)需求得到路徑代價函數(shù)和約束條件，建立路由優(yōu)化模型；針對不同業(yè)務(wù)類型分別設(shè)計路由優(yōu)化算法。對鏈路排隊延時和丟包重傳延時進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果證明了模型的正確性。
　　通