多层卫星网络路由策略研究

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1、硕士学位论文多层卫星网络路由策略研究RESEARCHONMULTI-LAYEREDSATELLITENETWORKROUTINGSTRATEGY陈健飞哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TN927.2学校代码：10213国际图书分类号：621.39密级：公开工程硕士学位论文多层卫星网络路由策略研究硕士研究生：陈健飞导师：田日才教授申请学位：全日制工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN927.2U.D.

2、C.:621.39DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMULTI-LAYEREDSATELLITENETWORKROUTINGSTRATEGYCandidate：ChenJianfeiSupervisor：Prof.TianRicaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ElectronicsandCommunicationEngineeringAffiliation：Sch

3、oolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着航天技术的高速发展，对于各个国家来说空间资源的战略地位变得日益重要。因此，世界各国对空间优势的竞争日益剧烈，并且都在努力构建具有重大战略意义的空间信息网。空间信息网是以空间平台(如同步卫星或中、低轨道卫星、平流层气球和有人或无人驾驶飞机等

4、)为载体，由部署于多个轨道面负责各种任务的卫星和地面站组成，可以实时获取、传输和处理空间信息的高动态的多层异构的网络系统。因而研究多层异构的混合卫星网络就有十分重要的意义。相比于单层卫星网络，多层卫星网络具有抗毁性好、网络容量大、选路灵活等特点。但是，多层卫星网络的复杂性高、节点数目多、链路数目大，且由于卫星节点不断运动，整个网络拓扑也处于一种快速的动态变化中，因此路由技术也要更加复杂。本论文重点对多层卫星网络的路由策略进行了研究。首先通过比较单层卫星网络和多层卫星网络的优缺点，明确了研究多层卫星网络路由技术的意

5、义，分析了多层卫星网络路由技术的国内外研究现状，指出了目前存在的关键技术问题。接下来，介绍了几种典型的多层卫星网络，分析了GEO/LEO网络结构的独特优势，进而设计出3GEO+66LEO双层卫星星座，并对星座的连接特性和覆盖特性进行了分析。然后，针对传统GEO/LEO双层卫星网络层间链路复杂、切换频繁的问题，以降低协议开销和协议复杂性为目标，提出了一种基于时隙优化的GEO/LEO双层卫星网络路由策略。该策略主要包括以下三个方面改进：提出一种优化的时间片划分方法，降低了在卫星运行周期内的路由更新次数；提出一种基于“

6、分群+分组”的卫星分组管理方法，简化层间连接关系，使处于极区的卫星得到有效管理；提出一种基于跳数限制和链路控制的流量平衡方法，从拥塞预防和拥塞缓解两方面解决网络发生拥塞问题。仿真表明，与基于时间虚拟化和分层管理的路由算法相比，基于时隙优化的路由策略具有更小的层间链路连接度、更低的星间通信开销、更高的包到达率。之后，针对极轨卫星在极地区域轨道间链路临时断开导致数据丢失的问题，以降低丢包率为目标，提出了一种基于位置预测的GEO/LEO双层卫星网络路由优化策略。该优化策略充分利用了卫星位置的可预测性，提出了一种基于位置

7、预测的路由优化方法。和基于时隙优化的路由策略相比，基于位置预测的路由优化策略降低了网络的丢包率，提升了系统的可靠性。最后，构建了基于OPNET结合STK和MATLAB的联合仿真平台。关键字：多层卫星网络；路由策略；时间虚拟化；分层分组管理；位置预测I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofspacetechnology,spaceresourceforeachcountry'sstrategicpositionhasbecomeincreasinglyimp

8、ortant.Thus,thecompetitionforthespaceisincreasinglyviolent,andtheyaretryingtobuildspatialinformationnetworkofgreatstrategicsignificance.Spatialinformationnetworkisahighlydynamicmulti-laye