卫星网络分轨分簇管理策略

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1、卫星网络分轨分簇管理策略卫星网络分轨分簇管理策略卫星网络分轨分簇管理策略卫星网络分轨分簇管理策略卫星网络分轨分簇管理策略　　1相关工作　　该算法中依照MEO卫星的每个快照周期的卫星覆盖区域对LEO按组划分，处在相同MEO卫星覆盖域内的LEO卫星为同一组，对于处在重叠覆盖域内的LEO会选择最近的一颗MEO，每个LEO卫星组都由相应的MEO卫星监控管理，MEO卫星依据下属LEO卫星发送来的链路状态信息为其计算最小延迟路径。提出了更为复杂的MLSN算法，在该算法中，卫星网络由GEO星座、MEO星座和LEO星座构成，其中GEO卫星是整个网络的决策中枢，GEO通过层间链路管理自己覆盖域

2、内的MEO和LEO，MEO管理自己覆盖域内的LEO，每个LEO同时接入一个MEO和一个GEO，一个覆盖域内的卫星被划分为一组。文献[11]提出了一种算法，对SGRP中的管理架构进行了改进。在该算法中尽量扩大管理卫星的覆盖域，这样使得LEO卫星处在多个MEO卫星的管理覆盖域下，LEO与可视内的MEO都有层间链路，处在同一个MEO卫星下的覆盖域内的LEO卫星为一组，这会导致某些LEO被多个MEO管理。从上面可以看出传统的都是采用覆盖分域的管理方式，即将管理卫星可视范围内的低层LEO卫星划为一个域，由该管理卫星负责管理。首先这种方式要求卫星装备较多的链路收发设备，造成卫星有效载荷和

3、整体设计实现难度增加。另外，这种管理方式要求必须有足够数量的管理卫星去实现全球覆盖，使得管理层星座设计比较复杂，增加了整个网络的成本。最后，在这种管理方式下，一旦某个LEO卫星移出或者移入某个管理卫星的范围就会导致整个管理关系的变化，管理关系频繁的变化，使得整个系统周期产生了很多时间碎片，大大增加了后面的时间片的划分难度。　　2分轨分簇的网络结构　　在卫星网络中存在三种链路，层间链路、轨间链路和轨内链路。轨内链路就是一个轨道内的卫星之间的链路，在任意的时间内，任意一个轨道内的卫星之间的连接关系不变，相对位置不变，不存在多普勒频移等现象，发生传输错误概率很小。而层间链路和轨间链

4、路的连接关系随着时间的变化而变化。考虑到卫星网络的这个特点，我们将低层卫星的一个轨道作为一个簇，每个轨道设置一个簇头卫星，簇头负责管理本轨道内的卫星，然后一个或几个簇构成一个域，每个域又由一个高层卫星管理，也就是说高层管理卫星通过与域内的簇头通信来管理域内的所有低层卫星。这样设计带来了很明显的好处就是，管理卫星不需要直接覆盖域内所有的LEO卫星，使得其数目大大降低，另外由于簇头选择具有很强的灵活性使得对于管理卫星的位置要求不高。这使得我们可以将所有的管理卫星放在一个轨道上就能满足管理需求，管理卫星之间只存在轨内链路，他们之间的连接关系始终保持不变，这样就大大降低了管理层卫星星

5、座设计的复杂度。簇头选择的依据是在该时间片内在该轨道上离管理卫星最近的一颗低层卫星。可以看出簇头随着时间在变，但是这不会影响到管理卫星和低层卫星之间的管理关系。　　3具体的管理策略　　由于卫星通信网络中各节点一直处在持续高速移动之中，导致卫星通信网络的拓扑结构的动态变化，但是卫星网络中卫星与移动自组网中节点完全随机运动不同，网络中卫星总是沿着固定的轨道以一定的速度运行，因此，卫星网络的拓扑是周期性变化的，具有可预测性。我们将整个周期划分成一定数量的等长时间片。在每个时间片内，卫星系统的拓扑基本上是不变的。在卫星系统部署之前要在地面离线做好以下工作：1）选择簇头和备份簇头：在地

6、面上首先要划分好时间片，选择合适的时间片长。然后选出每个时间片内每个轨道的簇头和备份簇头。选择的依据是该簇头离管理层的某颗卫星的距离最短。2）给卫星预存数据信息库：每个卫星维护一个数据信息库，对于低层卫星来说，内容包括自己所在轨道内的卫星相对位置关系以及每个时间片的开始时间，每个时间片内自己所在轨道的簇头信息。对于簇头卫星来说，还得维护一份该时间片内它的管理者卫星的位置信息。对于管理层卫星来说，内容包括每个时间片内它要管理的轨道信息以及该轨道上的簇头信息和备份簇头信息。在卫星系统部署完毕之后，它的管理工作包括两个部分。首先是周期性的管理工作，在每个时间片的开始，管理卫星为自己

7、域内的低层卫星计算路由。其次是触发事件的管理工作，当低层卫星发生一些意外事件，比如拥塞、卫星故障等等，就会触发管理卫星进行一些临时的额外的管理工作。　　周期性管理　　周期性的管理工作主要是在每个时间开始的时候管理卫星为自己管理域内的低层卫星计算路由，用于该时间片内的数据转发，具体的流程如下：步骤1：当一个时间片开始的时候，低层卫星收集自身的链路状态信息，比如延迟、带宽等等，然后通过轨道内卫星的相对位置关系，将自己的状态信息以最小跳数发送给簇头。步骤2：簇头收集自己轨道内的链路状态信息，并进行判断是否收集