基于拓扑和路由结合的分布式卫星组网方法研究.pdf

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1、硕士学位论文基于拓扑和路由结合的分布式卫星组网方法研究RESEARCHONJOINTTOPOLOGYANDROUTINGALGORITHMINDISTRIBUTEDSATELLITENETWORKS夏慧云哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN929.5学校代码：10213国际图书分类号：621.39密级：公开工学硕士学位论文基于拓扑和路由结合的分布式卫星组网方法研究硕士研究生：夏慧云导师：李卓明副教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIn

2、dex:TN929.5U.D.C:621.39DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONJONITTOPOLOGYANDROUTINGALGORITHMINDISTRIBUTEDSATELLITENETWORKSCandidate：XiaHuiyunSupervisor：AssociateProf.LiZhuomingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEn

3、gineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近年来，我国航天技术发展日新月异，而卫星作为空间通信的载体，对其在功能、灵活性及抗风险能力方面的要求也越来越高。相对于传统大卫星，小卫星由于其灵活性、综合成本等方面的优势，在处理应急任务时优势显著。而针对单个小卫星的功能专一性，由多

4、颗小卫星组成的分布式卫星网络的研究成为近年来卫星通信的热点方向。本文的主要研究目标是在分布式卫星网络动态重构过程中，同时优化网络拓扑结构和网络的服务质量（QualityofService，QoS），合理利用网络链路资源。以往关于组网过程中拓扑结构的设计以及基于网络服务质量的路由算法的设计有很多，但由于分布式卫星网络的动态性高，以及对处理突发性任务的要求高等特点，在组网过程中，有可能因为网络拓扑的改变而使原本设计的路由算法性能发生改变，网络中各节点之间的业务流量也会受到影响。因此，单独考虑拓扑设计和路由算法存在不足，有必要在组网过程中对网络拓扑结构和路

5、由算法进行综合考虑。本文首先针对当前的拓扑结构设计方法以及一些典型的拓扑结构特征参数进行了总结。在此基础上，选择稳定性作为网络拓扑优化程度的评价标准，并使用归一化自然连通度对网络稳定性进行定量评价。然后，在路由算法方面，分析归纳了现有的几类多层卫星网络路由选择算法，并针对路由选择算法中时延、带宽等优化目标之间存在相反的优化趋势，即，一个目标的优化带来其他目标的恶化，提出了基于QoS的多目标优化算法，对路由算法中多个优化目标之间进行折中，并仿真了其性能。最后，针对分布式卫星网络拓扑对稳定性的要求，将拓扑结构和路由算法相结合，提出一种基于拓扑稳定性的卫星

6、动态组网优化方法，该方法包括多层卫星网络初始化和基于稳定性的多目标优化算法两部分。仿真结果表明，基于拓扑稳定性的卫星动态组网优化方法能够在保证网络拓扑稳定性满足约束条件的前提下，通过多目标优化路由算法，实现网络在多个QoS优化目标之间的折中，降低网络的平均时延，并通过灵活的组网策略，合理利用网络的链路资源。同时，通过网络路由算法和拓扑结构设计的迭代优化，完成动态组网优化过程，提高了组网过程的灵活性。关键词：分布式卫星网络；动态组网；拓扑稳定性；多目标优化；服务质量I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInrecentyears,thedev

7、elopmentofChineseaerospacetechnologyischangingwitheachpassingday,andsatellites,ascarriersofspacecommunications,areincreasinglydemandingintermsoftheircapabilities,flexibility,andabilitytoresistrisks.Comparedwithtraditionallargesatellites,smallsatelliteshaveobviousadvantagesinhan

8、dlingemergencytasksduetotheirflexibility,comprehensive