基于環(huán)境感知的空天網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)路由技術(shù)研究.pdf

1、空天網(wǎng)絡(luò)是由運(yùn)行在不同軌道上的，各種類型的衛(wèi)星、臨近空間飛行器以及空中和地面用戶有機(jī)組成的一體化信息系統(tǒng)。由于空天網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣闊，相距過(guò)遠(yuǎn)的用戶之間不能直接通信，需要多跳中繼傳輸數(shù)據(jù)，路由技術(shù)成為保障數(shù)據(jù)可靠、高效地傳輸?shù)年P(guān)鍵之一。
　　空天網(wǎng)絡(luò)具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化、鏈路延時(shí)大、鏈路誤碼率高等特點(diǎn)，并且空間鏈路狀態(tài)也受節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、業(yè)務(wù)傳輸和空間環(huán)境突發(fā)干擾等影響而動(dòng)態(tài)變化。由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化，故在選擇路由時(shí)需動(dòng)態(tài)地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)來(lái)

2、計(jì)算傳輸路徑，并且在數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中，及時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)調(diào)整傳輸路徑。目前還沒(méi)有形成較為成熟完善的空天網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)體系，現(xiàn)有的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)及臨近空間平臺(tái)路由技術(shù)也不能完全適用于高動(dòng)態(tài)的空天網(wǎng)絡(luò)。
　　為保障數(shù)據(jù)的可靠高效傳輸和多樣化的業(yè)務(wù)需求，本文針對(duì)空天網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和應(yīng)用需求，著重研究拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、鏈路狀態(tài)和傳輸業(yè)務(wù)高動(dòng)態(tài)變化的空天網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的動(dòng)態(tài)路由技術(shù)，基于對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的動(dòng)態(tài)感知，進(jìn)行傳輸路徑的優(yōu)化。
　　首先，為保障不同業(yè)務(wù)需求并

3、提高數(shù)據(jù)傳輸效率，本文針對(duì)不同類型業(yè)務(wù)構(gòu)建空天網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆酚蓛?yōu)化模型，確定不同類型業(yè)務(wù)的路由優(yōu)化目標(biāo)、準(zhǔn)則以及影響傳輸路徑優(yōu)化的鏈路狀態(tài)參數(shù)。考慮到空天網(wǎng)絡(luò)鏈路延時(shí)長(zhǎng)和誤碼率高的特點(diǎn)，本文對(duì)數(shù)據(jù)包的重傳延時(shí)進(jìn)行分析并引入到路由優(yōu)化模型中，更加準(zhǔn)確地反映數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r(shí)代價(jià)。
　　基于路由優(yōu)化模型，為優(yōu)化不同業(yè)務(wù)的傳輸路徑，本文針對(duì)空天網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)變化的鏈路延時(shí)（包括傳播延時(shí)、重傳延時(shí)、排隊(duì)延時(shí)等）、丟包率、可用帶寬這三個(gè)鏈路狀態(tài)參

4、數(shù)及其時(shí)變特性進(jìn)行研究，建立網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的表征模型，重點(diǎn)針對(duì)排隊(duì)延時(shí)進(jìn)行研究，建立基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的排隊(duì)模型，對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)的排隊(duì)時(shí)間分別進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的保障，避免了選擇優(yōu)化路徑時(shí)繞路的情況。
　　在建立路由優(yōu)化模型和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境表征模型的基礎(chǔ)上，提出基于環(huán)境感知的空天網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)路由協(xié)議。設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境感知機(jī)制，并針對(duì)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了帶寬限制延時(shí)最短路由算法和最小跳數(shù)最大可用帶寬路由算法，以及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)方式。既保障了業(yè)務(wù)在延時(shí)