基于多属性决策的空间DTN网络路由算法研究

空间信息网絡是未来信息网络的重要发展方向,低轨卫星DTN网络是空间信息网络的重要组成部分,由于低轨卫星网络存在时延大、中断频繁、拓扑结构变化剧烈等特点,因此路由问题成为了制约该型网络发展的瓶颈。为推进路由问题的解决,提出了一种基于多属性决策理论的路由算法,利用卫星网络链路带宽、链路建立时延、节点剩余存储空间、节点数据转发率四个重要指标作为路由选择依据,通过计算各属性比例关系决定数据转发路径,从而实现DTN网络路由,同时,通过调整属性偏好,可以针对不同网络业务实现网络路径的优化,从而适应空间信息网路的多业务需求。仿真实验结果表明:该算法与Epidemic、PROPHET路由算法比较,在数据传输成功率、网络平均时延方面均有改进。     

基于Linux系统的LEO卫星动态路由协议研究与实现

基于虚拟拓扑算法思想,提出了一种基于网络状态的低轨（LEO）卫星动态路由协议.通过预测卫星周期运动来划分快照,按照每个快照内的拓扑预计算路由.根据卫星节点的实时状态动态调整网络拓扑并重计算路由,以提高卫星网络的应急能力,增强网络的抗毁性.除在NS3仿真平台验证协议正确性之外,主要在Linux系统实现了该路由协议,针对划分的4个模块在实现功能时的难点提出了解决方案.在Linux系统中对实现的协议进行功能测试和性能测试,验证了协议的路由功能.与传统的基于虚拟拓扑算法相比,该协议在时延、丢包率和吞吐量性能上有所提升.     

基于四层交换的工业实时同步交换技术的研究

网络控制系统中通常存在着大量短帧结构的实时数据,当网络负载增加时,传统的端对端交换技术会产生明显的排队时延,使得传输效率低、带宽占用高。在四层交换技术基础上提出了适于工业控制的实时同步交换技术,在非周期数据传输阶段,对交换机各端口通信任务的数量和执行时间分别进行优化与调度,在周期数据传输阶段,执行数据包的接收、拆分、重组、转发四个步骤,实现了数据包的同步接收和同步转发。提出的方法减少了数据包在交换机中的排队时延,提高了数据传输的同步性,数据传输效率高,网络带宽占用小。仿真实验验证了该方法的可行性和优越性。     

移动卫星网络中卫星切换调度研究

针对卫星切换调度问题,提出了一种最大服务时长切换调度算法.该算法利用了现有的GPS基础设施和卫星网络中卫星的多样性(即在任意时刻多颗卫星覆盖相同的区域),减少了用户在通信过程中的切换次数,从而最终降低了用户的掉话率,实现了用户在低轨(LEO)卫星网络中实时高效的切换.在Iridium卫星网络中的仿真结果验证了该算法的有效性.     

移动卫星网络中卫星切换调度研究

针对卫星切换调度问题,提出了一种最大服务时长切换调度算法. 该算法利用了现有的GPS基础设施和卫星网络中卫星的多样性(即在任意时刻多颗卫星覆盖相同的区域),减少了用户在通信过程中的切换次数,从而最终降低了用户的掉话率,实现了用户在低轨(LEO)卫星网络中实时高效的切换. 在Iridium卫星网络中的仿真结果验证了该算法的有效性.     

面向动态外地代理的卫星网络移动性管理机制

针对低轨卫星网络的高动态特性,提出了一种面向动态外地代理的卫星网络移动性管理机制,把归属于同一位置区的低轨卫星所覆盖区域设置为一个移动代理域,支持域内卫星节点间的周期性信息交互．代理域内的用户以最长视距准则选定托管移动外地代理卫星,以最长滞留时间准则选定归属移动外地代理卫星,并且仅在其归属移动外地代理卫星变更的情况下才会触发用户到家乡代理的绑定更新．该机制可优化低轨卫星网络的移动性管理协议流程,显著降低移动性管理开销．在设定场景下,该机制的移动性管理开销仅为移动IPv6协议的80％,绑定更新次数能降低40％．     

基于云通讯的监护系统多生理数据传输策略

为提高监护系统远程数据传输的准确性、实时性,提出了一种基于云通讯平台的多生理参数实时传输策略。该策略方法结合云通讯平台技术,设计了数据传输通讯协议、数据加密校验机制、反馈机制、多队列数据缓存机制等多种传输机制来降低网络通信过程中对监护系统多生理参数数据的不利影响,有效地减少数据丢包,降低时延,提高数据远程传输的实时性、准确性、完整性和连续性,并已实际应用于所开发的多生理参数远程健康监护系统中。     

高QoE的低时延智能网络数据传输调度算法

面向低时延、稳定传输、高用户体验质量(quality of experience, QoE)的网络实时传输需求场景,提出一种低时延智能网络数据传输调度算法。该算法由数据块排队控制策略和拥塞控制策略两部分组成。数据排队控制策略提出了综合数据块的创建时间和有效时限(effective time)的性价比模型,有效地解决了传输时间约束下的信息传输不均衡问题;拥塞控制策略提出了基于使用耿贝尔分布(Gumbel distribution)采样重参数化与混合经验优先级模型改进后的深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient, DDPG)方法,解决了深度确定性策略梯度不适用于离散网络动作空间拥塞控制的问题,并通过学习自适应调整发送参数显著提升了网络拥塞控制质量。实验结果表明,实时传输场景下使用本文提出的排队算法能够有效提升QoE,采用改进后的DDPG进行拥塞控制能大幅降低传输时延。同样场景下,将提出的智能网络数据传输调度算法与排队策略及拥塞控制策略相结合,与传统的网络数据传输调度算法相比,能够更好地兼顾低时延和稳定传输,提供更高的数据传输质量。     

基于TCP OVER UDP技术的机器人遥操作系统中视频传输的研究

针对机器人遥操作系统中采用传统网络传输协议传输实时数据的局限性,比较分析TCP和UDP协议的传输特点,提出了在UDP协议上传输TCP服务的TCPOVERUDP技术,详细阐述了TCPOVERUDP技术的实现细节,在应用层实现了TCPOVERUDP传输技术,并把TCPOVERUDP技术应用到机器人遥操作系统的视频传输中。实验结果表明TCP OVER UDP技术在降低视频数据传输丢包率和传输时延两个方面都具有良好的性能。     

MPLS中的实时视频传输技术探讨

从实时数据传输的网络参数及传输时对网络的要求出发,分析了在基于Internet的实时视频传输所存在的问题。参照MPLS的技术优势,对比传统IP技术的不足,提出了在MPLS中解决实时视频传输的时延等问题的技术方案。通过介绍Diff-serv over MPLS的传输机制,从理论上阐明了MPLS技术支持QoS保障所具有的优势。     

Environmentally-adaptive secure routing protocol for satellite networks

In order to solve the security problem of data transmission in Low Earth Orbit(LEO) satellite networks, a novel secure routing protocol is designed. First, by considering two aspects of satellite behavior attribute and communication capability attribute, a multi-dimensional security evaluation model is established, and the model for evaluating the satellite security communication capability is dynamically adjusted with the network state. Then, combined with the on-demand routing protocol, the secure communication path is established by taking the quantitative evaluation of satellite security communication capability as the routing metric. Finally the forwarding behavior of nodes in the transmission path is monitored in real time, and the routing reconstruction is triggered as needed. Simulation results show that, compared with the existing protocol, the proposed protocol can significantly improve the performance of the packet delivery rate, average end-to-end delay and average hop than the existing protocol when malicious nodes exist in the network. The protocol can effectively improve the security of data transmission in LEO satellite networks.     

多业务低轨道卫星通信系统的一种切换方案

提出了话音和数据综合业务LEO卫星通信系统的一种切换方案-动态信道抢占优先方案。该方案考虑了数据业务特性和话音切换业务的高优先级,并使用排队策略,为话音切换业务提供抢占优先权。该方案还采用了动态阈值的保护信道策略,保证了新呼叫和切换呼叫之间的优先级和公平性。通过计算机仿真,与无优先方案和传统保护信道方案进行比较,该方案使系统的服务等级和信道利用率性能得到了改善。     

分布式卫星云雾网络及时延与能耗策略

为了解决分布式卫星的地面云计算中心架构存在的高传输时延问题,提出分布式卫星云雾网络（DSCFN）架构,由小卫星编队飞行组成卫星雾网络,根据地面站云计算得出的任务划分比例直接进行本地分布式计算,降低业务处理时延.由于卫星的计算能力较弱,时延降低将导致能耗增加,卫星工作寿命减短,为此提出均衡时延和能耗的策略,利用改进的粒子群优化（MPSO）算法,解决能耗约束下的时延优化问题,达到时延和能耗折中的目标.仿真结果表明,基于MPSO算法得出的任务比例进行分布式计算,可以在能耗约束条件下,有效地降低卫星雾网络的任务处理时延,满足时延敏感型业务的需求;由10颗小卫星组成的DSCFN处理1 Gb数据的时延相比地面云中心降低了90.7%.     

关于低轨道卫星通信中若干问题的研究

利用低轨道卫星ＪＡＳ－１ｂ测试分析了实际通信的多普勒效应、接收电平,得到了该卫星的地面接收天线不能使用单一偏振面的天线而必须采用交叉八木天线,以及追踪卫星时调整天线的最佳时间间隔为２０ｓ的结果。     

低轨卫星移动通信系统馈电链路切换方案

研究了无星际链路低轨卫星移动通信系统中的馈电链路的切换问题,提出了两种馈电切换方案-最短馈电链路切换方案和最长可视时间切换方案。结合两种已有的用户链路切换准则,在构造的非均匀分布全国话务密度模型上进行了系统仿真。仿真结果表明馈电链路切换方案对系统开销影响较大,选择最长可视时间馈电链路切换方案,可以减少切换带来的信令开销,提高服务质量,具有较高的参考和实用价值。     

无线Ad hoc网络中基于SWAN模型的QoS改进机制

为提高无状态无线Ad hoc网络模型SWAN的QoS性能,对其接纳控制机制和路由机制分别进行改进。对802.11 DCF协议的饱和吞吐量和流内干扰模型进行了分析,提出一种节点可用带宽和业务流占用带宽的估计方法,以提高接纳控制的准确性;同时,将网络负载信息用于路由发现过程,以获得资源相对充足的传输路径。仿真结果表明:采用上述改进机制的SWAN模型中,实时业务的时延性能显著提高,非实时业务的吞吐量也得到增加。     

性能监测下的IP网络可生存性评估方法

对突发毁伤条件下的网络性能进行实时监测,获取其动态变化曲线;在此基础上,首先依据网络业务的服务质量( QoS)要求,科学设定性能参量的上、下QoS边界值;其次构建网络可生存性的评价指标体系,分析了评价指标与网络性能参量之间的映射关系,并给出指标量化算法;最后结合突发事件的威胁度,对网络总体可生存性进行综合评价,实例分析表明,评价指标的计算过程较好避免了人为主观因素的影响,其评估结果更为客观、有效。     

优化卫星数传链路效率的VCM流程设计

为提高探测卫星数据传输链路的传输效能,采用可变编码调制体制(VCM),在不增加卫星与地面站能量消耗和设备成本的条件下,降低链路资源浪费,优化星-地数据传输的吞吐量.在卫星VCM数传体制的基础上,分析了近地轨道卫星数传链路的动态链路预算,并详细讨论了链路传输效能的数学模型,给出了一种在有效数传时间内优化数传吞吐量的VCM流程设计算法.结果表明:该算法对于预知轨道的卫星系统,根据其动态的星-地链路预算结果,在保证误码率要求的前提下,选用不同的编码调制方式,从而拟合链路预算曲线,保持较为固定的链路余量,实现链路效率的优化;根据所述流程算法,针对一颗近地太阳同步轨道卫星设计VCM数传系统.通过数值仿真,与传统固定编码调制设计对比,说明这种VCM设计在提高链路有效性方面的突出优势.