卫星网络链路传输协议的性能分析*

深入分析了卫星网络链路的基本特性,在分析目前卫星网络数据链路传输控制协议性能的基础上,提出了卫星链路最佳帧长的概念,并结合GoBackN和SRARQ协议,从理论上计算出了给定链路环境下最佳帧长的取值。仿真结果表明,采用理论最佳帧长能显著提高数据链路传输协议的吞吐率,提高卫星网络链路带宽利用率。     

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。     

基于SEP的卫星网络三维仿真系统的设计

中低轨道卫星网络现已成为当前卫星通信的发展方向,由于拓扑的复杂性和时变特性,高昂的造价和建造的复杂性使仿真成为研究工作必不可少的重要环节。介绍了自组织网络仿真平台（SEP,Self-organization network Emulation Platform）,该平台通过控制中心和终端节点的配合协作进行仿真,引入三维建模技术,研究建立了中低轨道卫星网络三维仿真系统。该系统能够动态显示中低轨道卫星组网以及整个网络路由的三维变化,具有较高的卫星网络仿真通用性,可为各种空间系统应用提供仿真测试环境。     

基于链路信息估计的低轨卫星网络传输控制协议

近年来,低轨卫星星座快速发展,其在军事和民用领域也将发挥越来越重要的作用. 如何提高低轨卫星网络的带宽利用率成为保障低轨卫星星座发挥价值的重要研究方向. 而传统TCP（Transmission Control Protocol）协议及其变种主要针对地面网络设计,难以适应长往返时延、高误码率、高动态变化的低轨卫星网络. 因此,为了充分利用低轨卫星网络的带宽资源,承载高速率业务,需要针对卫星网络的特点设计新型传输控制协议. 首先,分析了低轨卫星网络的特点以及现有传输控制协议在卫星网络中存在的问题;然后,提出了基于路径信息估计和时延区分的新型拥塞控制DDTCP（delay-differentiated TCP）算法. 低轨卫星网络端到端时延可能由多种因素引起,DDTCP在源端会保存过去一段时间内的时延信息,进而通过路径时延区分机制对拥塞窗口演化进行分类处理,可以在网络状况发生突变后,快速设置合理的拥塞窗口,避免链路缓存溢出或吞吐下降. 实验结果表明,新的传输控制协议DDTCP可以在低轨卫星网络中实现更高、更稳定的吞吐量,与传统拥塞控制算法相比,吞吐量提升19%以上.     

基于空间光链路的启发式低轨卫星网络路由算法

任何时间任何地点提供互联网络接入服务的需求使得卫星网络通信的研究不断深入.本文在充分考虑空间光链路及低轨卫星系统的特点,提出一个基于空间光链路的低轨宽带卫星通信系统.同时在路由算法中利用星座时变拓扑的可预测性,基于有限路径的启发式路径搜索策略,提出符合LEO卫星通信特点的QoS路由算法(QHRL).仿真结果证明算法在卫星网络整体性能基本不变的情况下有着良好的路由性能.     

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。     

基于SDN的卫星网络多控制器部署方法研究

针对传统卫星网络协议的异构性、网络配置不灵活、不能提供细粒度服务等问题,本文基于SDN的卫星网络架构,提出了一种改进的NSGA-Ⅱ的多目标控制器初始化部署算法,以实现卫星网络的灵活控制.该方法在SDN卫星网络的架构基础上以低时延和负载均衡为优化目标,通过矩阵的形式对个体进行编码,同时提出行交叉和列交叉以及行变异和列变异...     

基于时延调整器的一种多节点链路时延抖动控制

针对多节点综合业务传输链路,提出一种基于起始时延调整的分布式时延抖动控制方案,并通过仿真对比的方法对该方案的有效性进行研究。结果表明,该方案可大幅度减少多节点链路端到端的时延抖动以及网络缓冲空间需求总量,并可使链路节点的缓冲空间分布趋干均衡且具有一致性。     

一种卫星网络仿真器的研究与设计

卫星网络是网络技术的一个主要发展方向。为了对卫星网络的协议和应用程序进行调试、验证和性能评估,需要提供可靠的实验环境。因此,我们设计了一种低负载、可扩展的 卫星网络链路仿真器SNE。本文介绍了SNE的体系结构和设计方案,并针对卫星网络特点讨论了仿真器的功能和关键问题。     

基于共同邻居邻域拓扑稠密性加权的链路预测方法

链路预测旨在利用已知的网络节点和拓扑结构信息,预测网络中未连接的两个节点之间存在连边的可能性。基于网络拓扑相似性的链路预测方法计算复杂度低且预测效果好,但现有的相似性指标对共同邻居的邻域拓扑信息考虑较少。针对此问题,提出一种基于共同邻居邻域拓扑稠密性加权的链路预测方法。首先,基于邻域拓扑相对稠密指数量化节点的邻域拓扑结构;然后,利用共同邻居的节点度和邻域拓扑相对稠密指数刻画共同邻居及其邻域拓扑的相似性贡献;最后,提出基于共同邻居邻域拓扑稠密性加权的节点相似性指标。在多个实际网络数据上的实验结果表明,与现有相似性指标相比,该方法能够取得更高的预测精度。     

天地一体化卫星网络拓扑场景仿真技术

网络仿真可为天地一体化卫星网络的新技术评测提供有力支撑。面向天地一体化卫星网络拓扑场景固有的异构性、动态性特点,提出一种天地一体化卫星网络拓扑场景仿真技术。设计了面向异构、动态卫星网络拓扑的统一描述模型,以及研究了基于统一描述模型的拓扑自动解析与仿真场景生成方法,提升了仿真场景生成的易用性;从是否时变性的角度出发,设计了面向各类星间链路与星地链路的分类方法,将链路分为时变性和非时变性两种,针对非时变性链路,通过引入链路模型预加载机制,提升了卫星链路的仿真效能以及响应速度;针对链路仿真过程中延时仿真精确度低的问题,设计了链路仿真校正策略,实现了卫星链路高逼真、实时、动态的仿真。构建了多种天地一体化卫星网络场景,实验结果表明：所提出的技术具备高效的卫星网络仿真拓扑的自动生成能力;与现有技术相比,该技术在卫星链路仿真效能与仿真逼真性方面具有明显优势。     

一种改进的以太网物理网络拓扑发现方法

当前物理网络拓扑发现方法存在诸多问题,例如不能发现路由器或者三层交换机路由口物理拓扑乃至整个局域网的物理网络拓扑等。为此,提出一种改进的以太网物理网络拓扑发现方法,该方法利用简单网络管理协议信息进行分析,可以发现路由器、三层交换机、二层交换机、网桥、集线器之间的物理链路。采用基于该方法编制的程序,对一个典型的网络进行拓扑发现,可以得到正确的结果,由此验证该方法的可行性及有效性。     

一种基于改进蜂群算法的网络重构技术

空间信息网络在给定拓扑结构和资源受限的情况下,卫星节点间如何优化链路选择,重构网络拓扑结构,使得升级后的空间信息网络具有良好的抗毁性,是非常具有研究价值的问题.本文针对空间信网络拓扑重构问题,综合考虑卫星节点之间的可见性、可连通时间和可连通度等约束条件,建立了卫星网络拓扑链路模型和节点模型并提出基于改进蜂群算法的空间信息网络拓扑重构算法.仿真实验表明,该算法在资源受限的情况下,能够兼顾改善网络的有效性和抗毁性,有效延长网络的生存时间.     

卫星组网可视化仿真系统设计与实现

卫星组网是满足未来空间通信需求的有效方式,为实现空间卫星组网的可视化,设计了一种卫星组网可视化仿真系统;系统由星座设计分系统、星座覆盖性能分析分系统、数据处理分系统和可视化分系统组成;在组网过程中,首先在星座设计分系统中设置星座的参数,根据轨道参数模型计算出星座中每颗卫星的轨道参数,并将计算结果输出给星座覆盖性能分析分系统,完成对纬度、区域和全球覆盖效果的分析、评估和显示;仿真结果表明:系统能够对卫星组网进行实时计算和显示,计算精度比STK仿真软件提高12%,系统运行稳定,界面良好。     

卫星路由算法研究

对目前几种主流的组网技术,包括异步传输模式(ATM),网际互连协议的协议栈(IP),多协议标签交换(MPLS),卫星网络与地面网络的网络构成、拓扑以及通信时延等特点作了分析比较,同时对地面网络上的主要的路由算法进行了分析,主要包括距离向量算法和链路状态算法等：给出了运行于卫星网络上的路由算法,并对路由算法的三种策略进行了分类分析,其中基于虚拟拓扑路由策略的路由算法多用于基于像ATM等面向连接的网络;而采用虚拟节点概念的路由算法常用于基于IP的路由;基于拓扑依赖策略的路由算法,对于特定的星座网络将会有较高的效率。     

一种简化的NS2链路模型

基于离散事件模拟技术的NS2网络模拟器被广泛运用于计算机网络的研究中。传统的NS2链路模型复杂度高,导致了大规模网络模拟由于需要大量的计算时间而难以实现。为降低网络模拟所需要的计算开销,以提高网络模拟的规模以及性能,提出一种简化的NS2链路模型。与传统的NS2链路模型相比,该模型在不影响网络模拟真实性的前提下,不再在链路模型中维护分组缓存队列,并将部分离散事件采用直接计算来处理,以减少离散事件个数,降低模拟运行时间。实验表明,该模型在保证真实性的前提下,使模拟运行时间减少35%以上。     

基于树形拓扑的无线Mesh网络路由协议研究

研究和分析了无线Mesh网络路由协议及其特点,提出了无线Mesh网络路由协议设计原则.遵循这些原则,充分利用Mesh网络全相连的优点构建出树形逻辑拓扑结构,该拓扑结构能满足无线Mesh网络业务特点的要求.在该拓扑树基础上设计了一种基于树形拓扑的无线Mesh网络路由协议(TTRP),该协议采用无开销的源地址学习方式构建路由相关表项,快速链路切换和路由重定向机制大大提高了TTRP路由协议的健壮性和网络的抗毁性.网络仿真结果表明了该路由协议的可行性.     

基于启发式遗传算法的时分星间网络拓扑优化设计

针对北斗导航系统对星间网络的测量与数传业务需求,提出一种基于启发式遗传算法的网络拓扑优化设计方法,首先通过理论分析制定了拓扑规划的基本原则,给出一个能满足大部分需求的拓扑框架,以此作为初值,利用遗传算法对拓扑进行了优化,在路由规划中采用了分时以最短时延为原则的路由算法,最后,对星间网络测量指标进行了统计分析,以星间数据传输和星星地数据下传作为星间网络数据传输的典型工况,对星间网络拓扑路由规划的结果进行了逻辑仿真验证,仿真结果表明,该网络拓扑规划能满足导航星座常规业务的基本测量与数传需求,为解决导航星座星间网络的复杂运行管理提供了一种解决问题的思路。     

面向动态交通分配的路段费用函数建模研究

在交通分配的研究中,车辆在路段上的行驶费用是决定网络交通流分布的关键因素之一。论文面对动态交通分配建模需要,在网络饱和条件下,对车辆在路段上的行驶时间进行了分析和建模。详细讨论了饱和交通网络中考虑容量约束下的车辆连续行驶时间和路口延误时间,在排队延迟模型中考虑了车辆的实际长度及由此而带来的影响,建立了离散的函数模型。最后给出计算实例,对比了点排队和实际排队的不同。     

卫星侦察信息传输业务的仿真与分析

主要研究卫星侦察信息传输业务的仿真。首先建立聚束、窄条带扫描、宽条带扫描等三种模式的卫星侦察业务流量模型,并参考美国Starlite侦察卫星星座的指标参数进行了计算举例;其次仿真计算了无卫星传输网络时侦察卫星星载存储器的信息量状况,指出卫星传输网络的必要性;最后仿真卫星侦察信息在卫星传输网络下的传输情况,并给出初步的仿真结论。