衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)路由算法研究.pdf

1、進(jìn)入20世紀(jì)90年代后期，民用和軍用兩方面需求都推動(dòng)了衛(wèi)星通信系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。在民用通信領(lǐng)域，以全球化移動(dòng)通信為特征的非靜止軌道衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)(中、低軌衛(wèi)星系統(tǒng))已成為未來個(gè)人通信系統(tǒng)的重要組成部分；在軍用通信領(lǐng)域，以空間信息資源綜合利用為目的的天基綜合信息網(wǎng)要求不同軌道上多種類型的衛(wèi)星系統(tǒng)能夠互通互連，構(gòu)成有機(jī)的智能化體系。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)采用星間鏈路方式可以彌補(bǔ)信關(guān)站連接方式的不足，降低衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)對(duì)地面系統(tǒng)依賴性，實(shí)現(xiàn)信息的快速傳遞。帶有

2、星間鏈路的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的每顆衛(wèi)星可能同時(shí)與多顆衛(wèi)星鏈接，信息可以通過多種的路徑傳輸，因此路由算法是帶有星間鏈路的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵問題。 首先，本文在比較Walkerdelta2π型網(wǎng)絡(luò)和π型網(wǎng)絡(luò)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了基于Walkerdelta2π型網(wǎng)絡(luò)的多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它具有的分層結(jié)構(gòu)不但能夠彌補(bǔ)Walkerdelta2π型低軌星座的極地地區(qū)覆蓋性能不足的問題，而且具有穩(wěn)定的星間相位關(guān)系；在每一層衛(wèi)星之間保持永久性的星間鏈路，不存在

3、π型網(wǎng)絡(luò)極地上空星間鏈路關(guān)閉和覆蓋縫問題；具有較小的切換概率，能夠有效的提高通信服務(wù)質(zhì)量和減小重路由概率。多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中各層衛(wèi)星互相協(xié)調(diào)，構(gòu)成更多的備份路由，路徑選擇更加靈活，抗毀性能更強(qiáng)。 為了依照不同的服務(wù)質(zhì)量選擇最優(yōu)路徑，和比較軌道高度不同的低軌和中軌Walkerdelta2π型單層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)路由情況。提出了應(yīng)用于Walkerdelta2π型單層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的幾種改進(jìn)型路由算法，其中混合路由算法具有較小的時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)和切換概率

4、，避免發(fā)生由于離散化計(jì)算造成的通信中斷，綜合指標(biāo)優(yōu)越。為了獲得精確的路由性能，地在面用戶統(tǒng)計(jì)分布模型的情況下，提出了應(yīng)用于單層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的基于ATM的自適應(yīng)路由算法和自適應(yīng)最小阻塞路由算法?；贏TM的自適應(yīng)路由算法相對(duì)于最短路徑路由算法，選擇的最優(yōu)路徑的時(shí)延可能較長，但是有利于穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)性能，降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)阻塞概率。自適應(yīng)最小阻塞路由算法能夠提高通信的可靠性——減小路徑阻塞概率，而且時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)指標(biāo)能夠被接受。 在建立了多層衛(wèi)星網(wǎng)

5、絡(luò)的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和單層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)各種路由算法的分析比較基礎(chǔ)上，本文第四章提出了應(yīng)用于多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的基于ATM和IP的兩種路由算法。針對(duì)單層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)路由存在的問題，在三個(gè)簡單模型的基-Ⅰ-礎(chǔ)上得到網(wǎng)絡(luò)不同層中的信息平均傳輸距離，特別是在統(tǒng)計(jì)分布模型下比較了多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與低軌和中軌單層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)采用基于ATM的自適應(yīng)路由算法的網(wǎng)絡(luò)平均阻塞概率；隨機(jī)選擇兩條星間鏈路，比較了三個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)星間鏈路的信道占用情況和特定路徑的阻塞概率。接下來分析多層衛(wèi)星

6、網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)IP路由算法歸一化鏈路負(fù)載和丟包率隨各種參量的變化規(guī)律，特定路徑在三種衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的綜合路徑權(quán)重差異。可以說多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)適宜構(gòu)成服務(wù)質(zhì)量需求差異較大的多種業(yè)務(wù)綜合性網(wǎng)絡(luò)和優(yōu)先級(jí)不同軍事衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的整體性能優(yōu)于單層網(wǎng)絡(luò)，能夠更好地滿足不同服務(wù)質(zhì)量需求。第五章提出了規(guī)?？s小化的Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)路由算法，為了獲得其最優(yōu)解，分析了該算法同傳統(tǒng)Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)路由算法的仿真時(shí)間、迭代次數(shù)、穩(wěn)定能量和路徑權(quán)重