【摘要】：隨著航天技術的發(fā)展,空間信息網絡技術在軍事和民用等方面得到了廣泛應用�？臻g信息網絡具有覆蓋范圍廣、移動接入靈活等特點,能夠與地面網絡形成良好的互補關系。在空間信息網絡中,衛(wèi)星節(jié)點具有高速移動性和周期性,會導致網絡發(fā)生頻繁的鏈路切換,同時空間鏈路的誤碼率較高,傳輸時延較長,網絡通信資源有限。獨特的空間通信環(huán)境使得傳統(tǒng)的地面網絡協(xié)議與路由方法無法有效地滿足空間通信的服務質量要求。由于用戶區(qū)域分布不均衡,不同衛(wèi)星節(jié)點的負載情況也存在著很大的差異,衛(wèi)星在通信過程中的重要性也不盡相同�？臻g信息網絡所處的空間環(huán)境較為惡劣,衛(wèi)星節(jié)點的位置信息相對公開,極易受到自然環(huán)境影響以及人為破壞,因此空間信息網絡需要具備較強的抗毀性能。當前的空間信息網絡研究多從路由算法的傳輸性能角度展開,在節(jié)點重要性和抗毀性等方面的研究較少。本文對空間信息網絡中的Qos路由技術、通信過程中的節(jié)點重要性以及空間信息網絡的抗毀性能等方面進行了研究與探索,具體包括以下幾個部分:(1)為構建覆蓋全球的空間信息網絡,采用了3GEO+66LEO的雙層衛(wèi)星網絡模型,并對網絡模型中不同層間的衛(wèi)星節(jié)點進行了可見性分析。(2)改進了衛(wèi)星網絡Qos路由算法。算法中使用離散拓撲的方法降低節(jié)點移動性對網絡路由的影響,在不同高度的衛(wèi)星網絡中采用不同的路由策略。算法中主要對以下三個方面進行了改進:?對GEO層最少跳數(shù)路由算法進行了優(yōu)化,降低了GEO層中時延要求較高業(yè)務的傳輸延遲。?對擁塞控制過程進行改進,使用了多節(jié)點聯(lián)合的擁塞控制策略。在LEO層傳輸?shù)碾p路徑中都進行了數(shù)據分流,提升了網絡的傳輸性能。?基于跳數(shù)和節(jié)點擁塞情況的路由選擇,充分考慮了當前節(jié)點與目的節(jié)點的傳輸距離。仿真結果表明,改進的路由算法可以實現(xiàn)更小的數(shù)據丟包率,網絡的吞吐量有一定的提升,能夠滿足各類型業(yè)務的傳輸需求。(3)針對空間信息網絡節(jié)點在通信過程中的節(jié)點重要性問題,提出了一種衛(wèi)星網絡節(jié)點重要性的評估方法。該方法綜合考慮了節(jié)點依賴度、節(jié)點間的跳數(shù)距離等因素,能夠精確評估衛(wèi)星節(jié)點在網絡通信中的重要性,采用節(jié)點貢獻度的方法對節(jié)點重要性評估方法的準確性進行了驗證。(4)研究了空間信息網絡中的抗毀性路由技術。對節(jié)點失效和遭受安全威脅兩種情景下衛(wèi)星網絡中的數(shù)據傳輸情況進行分析,針對不同的網絡故障類型,設計了相應的抗毀性路由策略,并通過仿真驗證了抗毀性路由技術的有效性。
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西安電子科技大學工學碩士學位論文24圖3.5 進程域模型3.2.3 OPNET 仿真機制OPNET 仿真機制是網絡仿真過程中的運行策略，也是軟件的核心功能，主要由以下兩部分組成：（1）離散事件仿真機制OPNET 事件驅動機制是指當網絡中由于中斷跳轉導致狀態(tài)變化時，模擬機才會工作。在仿真的過程中網絡狀態(tài)會不斷發(fā)生變化，進而產生一系列隨時間變化的事件，仿真模型隨著時間的推進觸發(fā)相應的事件。OPNET 中既支持并行程序運行，，也支持分布式系統(tǒng)的運行。仿真過程中，多個事件可以在不同時刻發(fā)生，也可以在同一時刻發(fā)生。OPNET 通過仿真事件調度器來進行事件調度，事件調度器依據事件發(fā)生的時間順序，按照先進先出的原則進行事件的調度，當在某一時刻有多個事件執(zhí)行，則根據事件的優(yōu)先級進行相應的調度。（2）信息傳遞機制在 OPNET 仿真時

通信共有 14 個管道階段，其中收信機和發(fā)信機中的管道階段如圖 3.6 所示。(a) 收信機管道階段 (b) 發(fā)信機管道階段圖3.6 無線通信管道階段3.3 STK 衛(wèi)星仿真工具STK(Satellite Tool Kit，衛(wèi)星工具包)是一款空間建模仿真軟件[49-51]，由美國Analytical Graphics 公司研發(fā)，能夠對航空、航天等領域的相關任務進行可視化分析。STK 在航空、航天、遙感和導航等許多方面都有廣泛的應用。在 STK 中可以方便的對衛(wèi)星運行過程中的相關參數(shù)進行相應設置，同時也能夠對其他空間實體進行設計，如：傳感器、飛機、地面站和運載火箭等。利用 STK 軟件可以便捷地進行仿真和結果演示，并且運行過程可以以二維和三維的方式進行觀測，效果逼真直觀，同時可以快速地得到仿真結果數(shù)據，進而對仿真模型進行可行性分析等。對于特定的任務，STK提供了附加分析模塊，能夠對雷達、通信和覆蓋情況進行相應的分析。STK 中的主要功能如圖 3.7 所示。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V443.1

【參考文獻】

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1 劉慶利;劉楠楠;石懷峰;;基于地理位置多業(yè)務LEO衛(wèi)星網絡路由算法[J];計算機仿真;2015年09期

2 杜增;;基于STK軟件包的應用開發(fā)[J];軟件;2015年04期

3 楊力;楊校春;潘成勝;;一種GEO/LEO雙層衛(wèi)星網絡路由算法及仿真研究[J];宇航學報;2012年10期

4 劉振浩;張明智;王燕;韓志軍;;基于分層結構的衛(wèi)星動態(tài)接入網絡建模研究[J];指揮控制與仿真;2010年06期

5 楊元喜;;北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的進展、貢獻與挑戰(zhàn)[J];測繪學報;2010年01期

6 王京林;晏堅;曹志剛;;LEO衛(wèi)星網絡快照序列路由算法優(yōu)化[J];宇航學報;2009年05期

7 周曉波;盧漢成;李津生;洪佩琳;;AED:一種用于DTN的增強型Earliest-Delivery算法[J];電子與信息學報;2007年08期

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1 亓俊卿;基于穩(wěn)定性的分布式星群組網優(yōu)化方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

本文編號：2594799