天基信息网络低轨非对称路由协议研究

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1、第25卷第1期航天器工程V01．25No．12016年2月SPACECRAFTENGINEERING73天基信息网络低轨非对称路由协议研究李伟明张素娟(山东航天电子技术研究所，山申景诗东烟台264670)摘要天基信息网络中的低轨道(LEO)卫星因拓扑变化快、轨道周期短，存在较多的信息网络相关节点间的非对称链路。文章从路由表优化和特殊链路处理方案等方面进行研究，提出了一种基于分时的低轨卫星网络路由算法。以星间链路传输时延作为计算代价度量来判断路由选择的优劣，从链路检测、路由计算和数据转发等三部分对路由协议进行描述，并制定了低轨链路处理方案，可以有效地发现网络中的非对称链路，及时进行相

2、应处理。最后，仿真对比分析结果表明，文章所提出的协议方案在非对称链路存在的情况下性能更为优越。关键词天基信息网络；分时路由；最短路径；路由协议中图分类号：TN915文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．01．011ResearchonAsymmetricRoutingProtocolforLEOSatelliteofSpace-basedInformationNetworkLIWeimingZHANGSujuanSHENJingshi(ShandongAerospaceElectr—technologyInstitute，Yantai，S

3、handong264670，China)Abstract：LE0satellites0fspace—basedinformationnetworkhavethecharacteristicsofrapidto—pologytransforming，shortorbitalperiod，andmoreasymmetriclinksinsidelayers．Thispaperstudiesroutingtableoptimization，speciallinksolutionsetc，andproposesaLEOsatellitenetworkroutingalgorithmbase

4、dontimedivision．Itdeterminestheroutingselectionresultaccordingtointer—satellitelinktransmissiondelay，describesroutingprotocolinthreeaspectsoflinkdetection，routingcalculationanddatarelay，andformulatesthedealingschemeforLEOlink，whichcanfindoutanddealwiththeasymmetryofthenetworkeffectively．Finall

5、y，thesimulationresultshowsthattheprotocolschemeproposedbythispaperismoreeffectiveintheconditionofasymmetric】ink．Keywords：spatialinformationnetwork；discretetimerouting；shortestpath；routingprotocol引言随着载人航天器、人造卫星和空间探测器的快速发展，如何保证空间信息高效可靠的传输，是当前天基信息网络的重点。天基信息网络由多层卫星组成，其中，低轨道(LEO)卫星拓扑变化快、轨道周期短，存在较多的

6、层内及层间非对称链路，而空间路由协议则是以上链路实现有效通信的基础，其优劣程度直接影响到路由算法和通信质量的性能。现有的卫星网络路由协议大都假定所有的星间链路为双向对称链路，但随着卫星网应用的不断更新和拓展，这收稿日期：2015-11-17；修回日期：2016—01—11基金项目：国家高新技术研究发展计划(863计划)(2015AA7015087)作者简介：李伟明，男，博士，工程师，从事卫星编队控制及组网协议、通信与导航技术研究工作。Email：liweimin9513@163．corn。74航天器工程25卷种假设的合理性和可行性就明显出现问题。因此，研究非对称链路的路由协议，对实

7、现低轨道卫星稳定通信具有实际工程意义。目前，可根据对拓扑变化处理策略的不同将空间路由协议归纳为：拓扑结构固定化路由协议[1。3]、基于时空位置信息的路由协议[4蜘和基于切换技术的路由协议[6f8]。这些协议在对拓扑高速动态变化问题的解决策略、链路度量值、路径计算以及卫星失效处理等方面各有特点，其中，基于时空位置信息的路由协议相比于其余两类，可根据当前网络中承载业务的统计特性动态调整路由方案，实现全网资源的最佳分配，避免出现某些链路严重超载。而该类中的DTRA(Disc