基于路由需求的空间信息系统星地链路及星间链路特征分析

有效的路由算法是空间信息系统需要解决的核心技术之一。由于卫星网络的拓扑结构的变化,空间信息系统的路由算法应充分考虑到星间、星地链路连通性特征及卫星网络的拓扑结构演化规律。分析了空间信息系统卫星网络体系结构,研究了星间、星地链路的几何特性,并利用STK仿真软件对星间、星地链路的性能进行仿真,通过分析仿真结果得到了某些星间链路、星地链路的链路连通性特性,进一步分析得到了空间信息系统信息传输网络拓扑结构的演化规律,其可为卫星链路的设计以及后续空间信息系统路由算法的研究提供一定的参考。     

基于虚拟拓扑的低轨卫星路由切换算法仿真

针对低轨卫星网络中星地链路、星间链路的不断切换会造成路由重构,而星地路由重构时间过长将严重影响数据传输时延稳定性的问题,提出一种卫星路由切换算法.算法结合了卫星网络拓扑可预测性和地面电台动态性的特点,在动态路由计算的过程中加入静态可预测信息以降低动态路由的计算开销,并基于OPNET搭建了一个低轨卫星系统仿真平台来验证该协议.仿真结果表明,上述协议能有效的解决低轨卫星系统路由重构的问题,降低了丢包率,减少了系统端到端时延.     

基于链路信息的卫星网络最优路径选择策略

分层卫星网络路由协议在通信时比单层卫星网络有更好的表现,但是同样有着一些缺点。快照的频繁切换导致计算开销大、链路拥塞和节点失效时处理能力较差。针对LEO/MEO卫星网络的特点,提出了一种新的路由协议。计算相邻卫星间的实际通信开销,和预估可选卫星到目的卫星间的通信开销,在保证一定链路利用率和低延时的情况下,选择一条最优路径。当链路切换或节点失效时,缩小路径搜索区域,无需重新计算源卫星节点到目的卫星节点路径,只更新部分失效节点,减少计算开销。通过仿真发现,该算法在路径建立以及链路拥塞等方面具有良好的性能。     

应用于卫星网络拓扑生成的快速收敛蚁群算法

针对蚁群算法生成卫星网络拓扑时存在收敛速度慢、易陷入局部最优解的问题,从卫星网络高动态以及大时空尺度的特性出发,提出一种新算法SNTG-ACA。在满足卫星节点的可见性、星间链路长度以及链路连接时间的条件下建立潜在链路,提高信息素浓度的增量使蚁群算法快速收敛,并采用归一化思想求解全局最优解。仿真结果表明,与传统蚁群算法和引入遗传因子的蚁群算法相比,该算法具有更快的收敛速度,与链路长度最短策略和链路连接时间最长策略相比,生成的卫星网络拓扑更稳定。     

基于三层卫星网络的星间链路性能分析

星间链路性能分析是建立星间通信的基础。以包含GEO卫星、IGSO卫星和MEO卫星的三层卫星网络为例,仿真了三层卫星网络层间卫星星间距离的变化范围。在设定星间传输体制、链路参数、传输损耗等条件下,分别分析了该三层卫星网络的GEO-IGSO、GEO-MEO和IGSO-MEO三种链路在Ka频段和激光频段的性能。结果表明,在Ka频段,0.5m天线仅需5W的发射功率,可以满足2Mb/s以上的星间数据传输率;激光频段仅需0.5W的发射功率,直径0.25m的天线,可以达到2Gb/s以上的星间数据传输率,激光链路更有利于星间链路性能的提高。研究结果在未来三层卫星网络建立星间链路时,为卫星的发射功率、天线直径和星间链路数据传输速率等方面的选择提供了参考。     

软件定义卫星网络的链路故障检测和恢复方案

针对具有星间链路的卫星网络,提出了一种软件定义卫星网络架构下的链路故障检测和恢复方案。首先基于软件定义卫星网络架构设计了一种主动上报式故障检测机制,并设计了链路故障检测算法,实现对卫星网络中链路故障的快速发现和准确定位。在此基础上,提出了一种保护加恢复式故障恢复机制来快速恢复因故障导致的业务中断。最后在原型系统中对该方案进行了验证。实验结果表明,该方案可以在毫秒级的时间内快速检测并准确定位到链路故障,并可以在10±2ms的时间内对故障进行快速恢复。同时,该方案可适用于多种卫星网络拓扑。     

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．     

宽带卫星网络边界路由技术研究

在中低轨道卫星星座中,利用星间链路组网是宽带卫星网络技术发展的一个主要方向。卫星网络中的边界路由主要解决卫星网络和地面网络之间在网络层的互操作性问题,实现网络层的互相融合,使端用户能够通过异构网络来透明地通信。在分析已有研究的基础上,结合地面网络使用的边界路由技术,给出了地面网络与卫星网络的互连模型,分析了具有星间链路的卫星网络中边界路由问题的实质,并介绍了一种基于BGP4协议的卫星网络边界路由机制,进而指出了后续的研究方向。     

具有星间链路的卫星星座网络路由技术研究

随着Internet应用的快速增长，以IP为基础的数据业务在网络中的比重越来越大．卫星网络能够提供全球覆盖并支持多种业务．在具有星间链路的卫星网络中进行分组路由成为非常重要的问题．近年来．研究人员提出了多种卫星网络路由算法．目的都是为了寻找最优传输路径并保证一定的服务质量．分析了卫星网络中路由问题及其难点．全面综述了各种路由算法．并对它们进行了详细分析和比较．最后指出进一步的研究方向．     

中低轨道卫星星座网络动态特性研究

本文在介绍星间链路空间几何参数模型的基础上,从网络的角度研究了卫星星座网络的拓扑变化规律,主要是星间链路变化规律,分析了不同类型的星座模型对星间链路变化的影响。最后,结合卫星网络中的路由分析了这些变化对路由计算周期的影响。     

LEO/MEO卫星网络中的一种新型分布式动态路由算法

分析了离线路由算法抗毁性差，在部分星际链路出现故障时性能显著下降的特点，指出了传统的最短路径算法难以直接应用于卫星网络的原因，提出了一种适用于LEO／MEO网络的新型分布式路由算法-链路反转算法．该算法利用卫星运行的周期性和可预知性，对路由策略进行了优化，并且在部分星际链路出现故障时通过路由信令对路由进行调整，避开故障链路．在LEONET卫星网络上的仿真数据和分析显示，与传统的链路状态算法相比链路反转算法具有更小的信令开销、更短的收敛时间．     

低轨卫星网络支持飞机用户的切换管理算法

为解决低轨道卫星通信系统支持高速飞行的飞机用户无缝接入问题,基于动态多普勒频移技术,提出一种支持高速飞机用户的卫星网络切换管理算法.在分析低轨道卫星网络覆盖地面低速用户特性的基础上,针对飞机用户高速运动和卫星自身高速移动的特点,就处于低轨卫星覆盖下的飞机用户进行星间切换的管理算法深入分析,对算法原理及切换过程进行详细的阐述,并通过建立数学模型推导出飞机用户发生卫星切换的时刻和位置的数学表达式.最后,以类Teledesic系统为例,就该算法中切换门限值的选取对卫星系统性能及服务质量的影响进行仿真分析,证明了该算法的有效性.     

基于移动Agent的双层卫星网动态路由算法

新一代LEO/MEO卫星体系结构成为当今卫星网通信研究的热点。结合移动Agent技术解决卫星网动态路由问题,在LEO／MEO卫星网平台上构建了核心层功能,并较好地处理了受复杂的星际链路切换影响的数据包转发。在OPNET仿真软件下模拟了卫星节点受算法工作的影响,结果表明,卫星处理数据包时延在理想性上处理能力和合理的链路容量条件下是可以接受的,且数据包端到端时延是较小的。     

面向LEO卫星网的轻量级按需QoS源路由算法

接入卫星切换、流量分布不均匀和星上处理能力受限等因素使LEO卫星网的QoS路由面临巨大挑战。提出了一种引入移动代理技术的轻量级按需QoS源路由算法。首先结合星际链路队列占用情况设计了星际链路可用指数;接着基于卫星网承载流量分布特点提出了卫星可用指数;综合星际链路和卫星可用指数给出了移动代理迁移策略、星际QoS路由及其重建算法。仿真结果表明,提出的路由算法信令开销低,时延抖动、新呼叫阻塞率和切换呼叫阻塞率等QoS性能明显优于传统路由算法。     

卫星时变拓扑网络最短路径算法研究

在提出卫星时变拓扑网络模型的基础上,首先证明了传统网络中的最短路径算法（如Dijkstra算法）在卫星时变拓扑网络中使用存在局限性,给出了一种可适用于卫星时变拓扑网络的最短路径算法并利用卫星节点间邻居关系的相对规律性,对算法进行了优化．相关仿真表明该算法比目前常用的卫星网络路由算法（如DVTR）更适合于切换频繁的卫星网络．     

LEO卫星网络路由负载均衡方法研究

针对LEO卫星组网负载分布不均衡的问题,提出一种基于遗传算法与线性规划相结合的网络流量负载均衡方法,并设计相应的负载均衡算法。在NS2中对其进行仿真,结果表明该方法能够使网络流量在星间链路上均匀分布,有效地均衡网络负载,提高网络平均吞吐率。     

一种用于单向链路网络的路由算法

价格低廉的卫星只收接收器能接收卫星发送的高带宽的数据,但是它不能向卫星发送数据.这样,卫星到这种接收器的链路就是单向的链路.现有的路由协议要求每条链路都是双向链路,不能处理单向链路的问题.一些学者利用“隧道”方法来解决这个问题.但是,这种方法需要事先知道一条从接收者到卫星上行链路发送站的“隧道”,因而不能适应网络拓扑结构的动态变化.文章提出了一种动态路由算法,它能用于具有单向链路的网络,并能适应网络拓扑结构的动态变化.     

基于用户分群的低轨卫星系统切换管理策略

低轨（LEO）卫星系统具有通信距离远、覆盖范围广等诸多优势,在应急通信、灾害预警等领域发挥着重要作用,尤其能有效弥补地面基站无法服务偏远山区、海洋等盲区的缺陷。然而,LEO卫星高速移动会导致用户终端频繁切换,同时在用户聚集场景下,用户群组并发切换将导致LEO卫星系统发生网络拥塞问题。为此,提出一种基于用户分群的多波束LEO卫星系统切换管理策略。建立多波束覆盖模型,基于该模型设计群组切换管理机制,在成员选择的过程中考虑切换触发时刻和最佳波束小区2个因素,将具有相似切换行为的用户分为一组,以此降低系统的信令开销。在此基础上,从分群处理、群组切换、资源释放3个方面设计完整的切换流程以及切换信令交互机制,并基于OPNET软件搭建LEO卫星系统仿真平台。测试结果表明,该策略能够简化切换管理过程中的重复操作,降低系统信令开销和平均切换时延,提高切换成功率,且用户聚集数目越多,其性能相对传统用户独立切换方案的提升效果越明显。     

卫星移动通信网络切换算法的研究

低轨卫星移动通信网络在实现全球移动通信方面具有很大优势.切换方案对于控制低轨卫星网络通信时延,提高卫星网络服务质量和链路带宽资源利用率具有重要意义.深入分析了星地链路切换和重计算路由问题,提出了一种低轨移动通信卫星链路切换算法.仿真实验表明,提出的卫星链路切换算法有较小的端到端时延、较好的稳定性和可定制性.