LEO卫星网络的路由问题研究

近年来,LEO卫星网络在卫星移动通信网络中的应用越来越广泛,成为研究热点之一。本文研究了LEO卫星网络的路由问题,提出一种适合LEO卫星网络的路由方法,新方法具有较快的路由计算时间,而且受网络规模的影响较小,具有较低的复杂度,同时计算多条最优路径,即使在链路拥塞或卫星失效的情况下也能将数据包进行较好的传送。理论分析和仿真结果表明该方法具有较好的性能。     

一种基于时隙划分的三层卫星网络QoS路由协议

提出了一种基于低轨/中轨/高轨（LEO/MEO/GEO）卫星网络体系结构（TLSN）和时空分割思想的QoS路由协议（TDRP）,详细阐述了时空分割思想和时隙优化方法,重点研究了QoS路由的实现框架和路由算法（BDA）的实现原理.在此基础上,卫星网络体系结构和路由协议的性能得到了详细分析和仿真验证.相同负载情况下,TLSN中端到端时延和时延抖动性能明显好于LEO卫星网络;同Dijkstra算法相比,BDA算法在端到端时延、时延抖动、丢包率、吞吐量方面具有更好的QoS保证能力.     

空间信息网络环境下一种基于双层卫星网络的认证路由协议

以空间信息网络环境为背景,介绍了空间信息网络的概念,分析了卫星网络路由的研究现状和卫星网络拓扑结构路由需求.在卫星网络安全路由需求的基础上研究了卫星网络路由协议,提出了一种基于双层卫星网络的认证路由协议,并对该认证路由协议的安全性进行了证明.结果表明,该认证路由协议对卫星网络路由消息的安全性有了很大提高.     

基于GEO/LEO卫星通信网的路由策略研究

从优化卫星网络管理的角度,提出了GEO/LEO卫星通信网络体系结构,该结构将管理子网与业务子网在物理上相互分离,体现了与地面网络不同的集中式路由策略的优势,同时利用卫星运行的规律性和星际链路分布的规则性,制定了极大降低运算量的备用路由策略,保证了GEO/LEO卫星网络体系结构的可靠性,通过仿真验证了两种路由策略的性能。     

基于OPNET的LEO卫星网络协议仿真平台研究

在OPNET仿真环境下,通过对LEO卫星网络协议构架分析,合理简化协议体系结构,构建通用卫星节点模块,实现了LEO卫星网络协议仿真平台。该平台能够模拟无连接LEO卫星网络路由表的建立更新和数据包选路等过程,以及切换、长时延等一些卫星网络特性给其他协议带来的影响。最后通过对作者提出的一种路由算法进行仿真,验证了该仿真平台能够在一定精度上模拟LEO卫星网络环境。     

基于OPNET的卫星网络路由仿真

具有星际链路的卫星网络将在今后发挥巨大的作用,而混合星座具有比单层星座更加优异的性能,双层星座GEO/LEO能够在物理上实现网络管理和业务的分离,便于对全网络的管理和集中式路由的实现。依据卫星网络运动的规律性,采用虚拟拓扑路由策略,在OPNET中对GEO/LEO双层星座进行了集中式路由的仿真;在定义链路权值时,除了传统上考虑的传播时延、排队时延外,还加上了地理因素的影响,使之更符合卫星网络的实际情况。     

基于空间光链路的双层卫星网络路由算法研究

在分析传统多层卫星网络路由算法的基础上,提出了一种基于空间光链路传输的双层卫星网络结构及其相应的基于拉格朗日松弛算法的LDSR算法。该结构根据空间光链路的特点及双层卫星网络的优势,在考虑适合该体系接入策略的同时提出将MEO作为天基网接入域的组成部分,由MEO星座进行路由信息的会聚及分发业务,同时LEO卫星则基于拉格朗日松弛算法来确定其选用的路由并预留带宽。仿真结果表明,该算法可以在充分利用卫星网络的通信容量的同时提供较好的QoS路由性能。     

LEO卫星网络中的一种分布式路由算法

在LEO卫星网络中，由于卫星高速运动导致的网络拓扑变化和不同卫星覆盖城内流量的非规整性给设计其特殊路由算法带来很大挑战。结合卫星网络的固有特点，本文提出一种基于路径信息压缩的分布式路由算法CPDR（Compressed Path Information based Distributed Routing）。该算法使用分布式分层链路状态收集策略和简洁的路径信息编码机制，能够在不引入额外信令开销基础之上提供多路径路由能力，实现卫星网路中的流量负载平衡、优化网络带宽应用、提高星际链路利用率。     

LEO卫星网络的路由技术

低地球轨道LEO(Low Earth Orhit)卫星系统因能够提供多媒体通信服务而成为卫星通信研究的热点．由于LEO卫星相对地面高速运行和其网络拓扑结构的快速动态变化，路由问题一直是LEO卫星网络重点解决的难题之一．该文介绍了LEO卫星网络中路由及其相关技术方面的一些工作，分析了LEO卫星网络的拓扑结构特点，然后着重对LEO卫星网络的路由机制进行分类和描述，特别说明LEO卫星网络的切换对路由的影响，最后提出设计LEO卫星网络路由机制应考虑的主要方面．     

LEO卫星网QoS遗传算法路由协议

为了满足多媒体应用的QoS要求,卫星路由协议应该更有效地利用网络资源,提供更好的QoS保障。为此提出了一个基于遗传算法的LEO卫星网络QoS路由协议,称为遗传卫星路由协议（GSRP）。改进了新的操作函数,如适应度函数、终止函数,以及变异率和路由表。仿真结果表明,GSRP能够实现较少CBP和HBP的可靠的点对点时延约束,以及比传统的算法更有效的负载平衡。     

LEO卫星网络中一种简洁的星上分布式路由协议

在具有星际链路的低地球轨道(LEO)卫星网络中,高度动态的网络拓扑和受限的星上资源为其路由协议设计带来很大的挑战.提出了一种简洁的星上分布式路由协议ODRP来应对这种挑战.在ODRP协议中,单层LEO星座被作为双层星座处理.根据星际链路动态特性和流量分布情况,各轨道面内位于一定位置的卫星节点被选作为轨道面发言人,从而实现简洁的分布式分层路由.实验结果表明,ODRP能够适应网络拓扑的动态变化,保证路由最优.尤其是在高负载情况下,能够有效降低分组丢失率.通过复杂性分析得知,与其他星上路由机制相比,ODRP具有较低的通信开销、计算开销和存储开销.     

卫星网络基于信任的认证路由协议

安全路由协议是保障卫星网络安全运行的一个重要因素。针对现有卫星网络路由大多缺少安全机制的问题,运用基于椭圆曲线的签名方案保证路由报文的合法性,通过改进的信任评估机制排除内部恶意节点参加选路,设计了适用于高空通信平台(HAP)/低轨道(LEO)结构的层次式安全路由协议。分析表明该协议能够抵御多种常见的路由攻击。     

空间延迟/中断容忍网络的接触图路由研究综述

基于覆盖协议和存储-携带-转发范式的延迟/中断容忍网络（delay/disruption tolerant network,简称DTN）被认为是应对空间环境挑战（如长延迟、间歇性连接等）的有效解决方案.接触图路由（contact graph routing,简称CGR）是一种利用空间DTN网络拓扑的先验知识来计算路径的动态路由算法.首先介绍了CGR的基本原理和算法过程,并给出了相关术语的定义及相应计算公式;然后,从路由环路避免、计算效率、路由准确性、拥塞控制、机会性扩展和异常处理方面总结了现有的CGR改进工作;接下来概述了已经进行的评估DTN协议栈和CGR适用性的代表性实测实验,并通过GEO/MEO/LEO卫星网络仿真实验,对比评估了CGR算法与多层卫星路由算法（multi-layered satellite routing algorithm,简称MLSR）的性能差异;最后给出了CGR的未来发展方向,包括扩展块CGR （CGR-extension block,简称CGR-EB）和缓存CGR （cache-CGR,简称C-CGR）整合、机会CGR、CGR向大型网络的扩展、服务质量保障CGR和接触计划描述方法改进等.     

应用累积系数确认的网络编码机会路由协议

在无线mesh网络中,机会路由通过高效使用无线传输的广播特性显著地提高了无线网络的吞吐量.引入网络编码,使得机会路由协议可以避免复杂的调度,更加易于实现.然而,网络编码的引入给机会路由协议带来新的问题：转发节点应该发送多少编码包?MORE等协议依据平均链路状况信息来预计节点转发编码包数目的方法,无法准确判定发送的冗余.以CCACK为代表的研究采用逐跳反馈的方式来减少编码包的冗余发送.首先,针对采用正交向量确认的CCACK机制进行分析,说明了CCACK尽管可以减少确认开销,减少误判,但却带来了“信息空间已覆盖而无法正交”的漏判问题.在此基础上,提出了一种基于累积编码系数反馈确认的网络编码机会路由协议CFACK.该确认机制中转发节点通过侦听下游节点的编码系数向量,并与来自上游节点的编码系数向量进行相关性分析,从而获知下游节点信息是否覆盖自身信息.证明了在无差错网络环境下该确认机制不存在误判和漏判的可能,同时,在有差错网络环境下对该确认机制的有效性进行了分析.结果表明：在一般节点分布情况下,利用额外的一次携带确认,可以确保90%以上的准确性.仿真测试结果表明：CFACK相比CCACK,显著提高了网络的吞吐量,平均提高率为72.2%,同时在编码计算、存储和包头开销上都少于CCACK.     

LEO卫星网中基于地理位置的分布式动态路由算法的研究

LEO卫星网络中进行信息交换，首先要解决的就是星际链路网络上路由问题，而运行于地面网络的路由算法，在卫星网络中并不适用．将针对LEO卫星网络星际链路的特点进行深入研究，提出一种新型的符合LEO卫星网络拓扑高速变化等特点的基于地理位置的分布式动态路由算法，并构建地面网络对该算法和现在流行的路由算法的性能进行仿真验证和比较，证明我们提出的新型动态路由算法能适应LEO卫星网络环境，能够提供较好的通信质量，就有较短的通信时延．     

Distributed on-demand routing for LEO satellite systems

Notwithstanding the limited commercial success of the first narrowband low earth orbit (LEO) satellite systems, the interest of the scientific community in this type of systems has been revived on the basis of the current trend toward the migration to all IP-based services. LEO systems can play a pivotal role in providing services to areas where there is no substantial terrestrial infrastructure. Above all, LEO satellite systems can be used as backbone networks to interconnect autonomous systems worldwide. Such an approach provides flexibility in managing the resulting integrated network infrastructure and supporting innovative applications. In this context, routing data from the source all the way to the destination constitutes a daunting challenge. In this paper, a location-assisted on-demand routing (LAOR) protocol is proposed and evaluated. The proposed protocol introduces for the first time in satellite systems the concept of on-demand routing. However, its implementation is tailored to the requirements imposed by the characteristics of the topology of LEO satellite systems. The performance of the LAOR protocol is assessed for different link-cost metrics and compared to the one of centralized routing protocols proposed in the literature so far. Simulation studies further document and confirm the positive characteristics of the proposed protocol.