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操作,通过不断迭代进化,得出最优的控制器部署方案。实验证明,与传统的贪心算法以及随机算法相比,所提出的算法能够降低控制器和交换机之间的网络时延,同时使各控制器的负载保持均衡。     

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。     

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。     

基于拓扑稳定性的有向网络链路预测方法

作为复杂网络研究的热门方向,有向网络链路预测旨在挖掘网络中未知的连边。网络演化机制是许多链路预测方法的理论来源和依据。现有有向相似性指标计算节点间存在连边的可能性时,忽略了实际网络演化过程中节点自身拓扑稳定性和网络结构稳定性。基于此,提出了基于拓扑稳定性的预测方法。该方法首先计算趋于稳定的节点对之间的相似度,然后计算预测节点对之间的拓扑稳定性。在三个衡量标准AUC、precision和排序分下,九个真实网络中的实验分析表明,提出方法具有较高的预测精度。     

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。     

一种基于网络拓扑的蠕虫病毒仿真模型研究

近年来频繁暴发的大规模计算机网络病毒对Internet的安全造成了严重威胁。为了有效地研究网络病毒的扩散、检测与控制,掌握病毒在Internet上的行为过程,本文综合运用拓扑学与计算机仿真的基础理论,设计对一类典型病毒——蠕虫的网络攻击行为进行模拟仿真。在系统设计方面借鉴了传统扩散模型的定性分析方法,以真实的网络拓扑结构为输入,模拟三种不同的扩散机制作用下的蠕虫病毒扩散过程。实验结果表明,通过该模型可以实现对指定计算机网络病毒的更加客观的定量描述。     

基于星间网络拓扑技术的星间链路优化设计

摘要：在星间网络环境中,全链路生命周期达不到预期标准数值,进而导致拓扑信道传输特性不能得到满足,基于此现状,设计星间网络拓扑技术支持下的星间链路优化方法。在网络拓扑框架中,规划星间传感器节点的具体位置,推导拓扑演化所需的机制条件,提升全链路组织中数据信息的理想生命周期数值,完成星间网络的拓扑结构设计。在此基础上,研究星间链路的基本结构形式,判断处理优化流程的合理性,根据具体的优化设计建立条件,完成静态与动态链路的优化设计,实现星间链路优化设计的条件与流程完善。联合LDPC码,构造标准的星间校验矩阵,并处理信道中编码数据的译码形态,满足拓扑信道的传输特性,完成星间信道的LDPC编码,实现基于星间网络拓扑技术的星间链路优化设计。建立星间网络环境进行比对性实验,数据结果显示优化后星间链路生命周期最大值提升至135ms,WIT指标数值始终保持在70%左右,拓扑信道传输特性得到满足。     

基于链路稳定度的车载网路由协议研究

针对车载网中节点移动速度快,拓扑结构变化速度快的特点,以及AODV协议广播式路由链路存活时间短、平均端到端时延大等问题,提出了一种通过计算链路稳定度的方式来改进AODV协议.在节点进行广播时,首先计算转发角度,然后,再将投影最长和链路生存时间最长作为综合选择条件,以此高效地选择路径相对较短以及链路相对稳定的路由.通过这种方式,改进后的AODV协议很好地解决了网络中链路易断裂的问题,提高了数据包的投递率,降低了平均端到端的时延.利用NS2仿真软件进行性能仿真,结果表明:改进后的AODV协议在包递率、平均时延和吞吐量方面优于传统模型.     

基于复杂网络理论的计算机网络拓扑研究

复杂网络理论是一门新兴学科。随着计算机网络的快速发展,网络结构日益复杂,使得传统的随机网络模型已很难对其拓扑特性作出客观的描述,因此,复杂网络理论为计算机网络拓扑的研究提供了一个新的视野和思路。文章对复杂网络理论作了介绍,综述了当前基于复杂网络理论计算机网络拓扑研究的状况并指出了其中存在的问题;强调将复杂网络理论应用到计算机网络拓扑研究当中的必要性。最后对复杂网络理论在未来计算机网络拓扑研究中的可能应用方向作了总结。     

基于拓扑抽象的高性能网络模拟方法

为提升网络模拟性能,提出了基于拓扑抽象的网络模拟方法。该方法对大规模网络拓扑进行抽象,形成小规模网络拓扑;通过对该小规模拓扑的模拟结果进行分析,形成原始大规模拓扑的模拟结果。理论证明了该方法能保证路由器队列长度、丢包率、数据包转发时延、TCP流量速率等瞬时网络行为参数的模拟真实性。通过基于NS2的实验结果表明,当拓扑抽象度达到16时,相对于传统的网络模拟,该方法降低模拟运行时间98%以上,而网络行为模拟结果仍具有较高的真实性。     

基于NS-3的卫星链路TCP仿真研究

卫星通信技术一项重要研究内容是如何在TCP连接下最大限度地利用链路带宽。国内外研究人员对 TCP性能改善做了很多研究工作,然而关于如何进行TCP仿真以及如何搭建仿真平台方法研究不多,旨在提供一种通用灵活的卫星链路TCP仿真方法,NS-3是款全新的优秀的网络仿真软件,通过在NS-3仿真软件上搭建卫星链路仿真场景,进行卫星链路的TCP拥塞控制算法仿真;通过将NS-3与linux内核模块结合,仿真分析了linux内核中的11种TCP拥塞控制算法。以此提供了一种基于NS-3搭建TCP连接的仿真方法,可根据此方法仿真卫星链路的TCP连接,同样也可进行其他场景的TCP连接仿真分析。仿真结果证明了提供方法的正确性和有效性。     

基于卫星组网的分布式网络管理协议

网络管理协议是网络管理系统核心组成部分.根据卫星组网的特点和管理需求提出了一种分布式卫星组网管理协议--层次化卫星组网管理协议(HSNMP),该协议由层间协议、子网间协议和子网内协议3部分组成.设计了协议的操作原语及其协议数据单元.HSNMP不仅能保证正确、有效地完成卫星组网管理任务,而且具有良好的可扩展性.最后通过卫星组网仿真系统对该协议在不同卫星组网中的有效性进行了仿真验证.     

基于物理拓扑的P2P网络模型

对等网络的拓扑失配会引起不必要的网络流量,不仅加重了物理网络的负担,而且加大了节点间资源搜索的平均时延。提出一种基于物理拓扑信息的P2P网络模型CSL。CSL模型是以自治系统之间的物理连接构成Center层,以节点的网络地址构成Super层,由普通节点形成Leaf层的三层模型,并采用相应的算法维护网络的运行。通过实验表明,CSL模型在资源搜索时可以明显降低系统的平均时延。针对拓扑失配问题提出的CSL模型可以很好的工作,特别是节点规模较大时在减轻网络负担和降低资源搜索的平均时延方面表现更好。