空間信息網高性能路由協議研究.pdf

1、隨著衛(wèi)星通信技術的快速發(fā)展，以衛(wèi)星通信為代表的空間通信技術在通信質量、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?？臻g信息網是衛(wèi)星網絡的進一步擴展，它能把衛(wèi)星網絡、空間航天器和地面網絡聯系起來?？臻g信息網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)模的網絡結構。衛(wèi)星網絡作為空間信息網的骨干網絡，不僅要求其高可靠性，也同時要求其提供高質量接入服務，以及QoS保證等性質，而僅采用LEO、MEO或G

2、EO星座的單層衛(wèi)星網絡難以滿足上述要求。因此需要結合不同軌道層衛(wèi)星優(yōu)勢，采用多層星座衛(wèi)星網絡來構建空間信息網的骨干網絡。路由技術是空間信息網，特別是其衛(wèi)星骨干網絡的關鍵技術之一，目前國內外，對地面移動自組網和WMN(無線網狀網)網絡的路由算法有較多的研究，為空間信息網絡的研究提供了很多的借鑒。然而空間信息網由于其自身的特點，其路由協議難以充分利用地面移動自組網和WMN網絡的特性。因而需要針對空間信息網的特點，設計符合空間信息網特性的路由

3、協議。因此，對空間信息網的路由協議的研究具有重要意義。本文研究了空間信息網的高性能路由協議，主要包括如下內容：
　　 1.研究了空間信息網分層網絡的構成，并對分層拓撲結構的特性進行了分析，指出了分層網絡的優(yōu)勢。結合不同軌道上衛(wèi)星的特點，提出基于“雙層衛(wèi)星骨干網”模型的分層空間信息網。并對雙層衛(wèi)星骨干網絡的軌道、空間幾何結構以及網絡拓撲結構、星座設計等網絡體系結構相關的方面進行深入研究。指出了開發(fā)衛(wèi)星骨干網絡路由協議的必要性，并對

4、設計空間信息網的衛(wèi)星骨干網路由協議的方法進行詳細的說明。
　　 2.提出了一個基于雙層衛(wèi)星骨干網絡的空間信息網按需路由協議，該協議能為網絡中的每條鏈路進行獨立的最短路徑計算，能對當前的網絡狀態(tài)迅速反應，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。通過與單層網絡的路由協議和傳統(tǒng)的雙層網絡路由協議對比，仿真實驗結果表明了該協議在端到端時延，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)星骨干網的空間信息網通信量分類路由協議，該協議對衛(wèi)星網絡中不同的通信量類型采用不同的優(yōu)化條件，使其能適應不同通信量類型的服務質量要求，提升衛(wèi)星骨干網絡的潛在性能。實驗結果表明該協議在與單層網絡路由協議相比時，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；以及在均勻網絡和熱點網絡的場景下，該協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.針對空間信息網中衛(wèi)星骨干網的特點，提出一個基于空間信息網衛(wèi)星節(jié)