【摘要】：為滿足當代用戶能夠不受地理環(huán)境、位置而進行隨時隨地的通信需求,衛(wèi)星通信以其覆蓋廣、容量大、大規(guī)模等特性已成為當前的研究熱點。路由問題是衛(wèi)星通信網絡中的關鍵問題,對提高數據傳輸的實時性和可靠性有著重要的意義。但是,低地球軌道(Low Earth Orbit,LEO)衛(wèi)星網絡具有拓撲結構動態(tài)變化、通信鏈路頻繁切換等特點,使其路由設計面臨很大的挑戰(zhàn)。本文主要圍繞LEO衛(wèi)星通信網絡中路由算法進行深入研究,具體內容主要包括以下幾個方面:首先,簡要概述了衛(wèi)星通信的發(fā)展及衛(wèi)星網絡的特點,全面闡述了衛(wèi)星網絡中已有的路由算法研究現狀,在研究衛(wèi)星時變網絡動態(tài)拓撲控制策略的基礎上,分析總結了已有文獻中提出的路由算法的特點,以及尚待解決的關鍵問題。其次,針對傳統蟻群優(yōu)化(Ant Colony Optimization,ACO)容易造成最優(yōu)路徑負載過重而發(fā)生擁塞的問題,提出了一種基于蟻群優(yōu)化的概率路由算法(Ant Colony Optimization based Probabilistic Routing Algorithm,ACO-PRA)。首先將拓撲周期均勻分成若干個時間片并構造網絡拓撲連通圖;同時建立滿足鏈路容量要求的時延最小化的目標函數;最后根據節(jié)點概率函數選擇下一跳節(jié)點,進而找到一條滿足鏈路容量的最佳信號傳輸路徑。通過與傳統ACO進行仿真對比,該算法不僅能夠降低平均端到端時延和丟包率,而且能夠有效地提高網絡吞吐量、平衡網絡負載。最后,針對衛(wèi)星網絡拓撲結構的動態(tài)變化而帶來的鏈路間斷性連接導致遺傳算法(Genetic Algorithm,GA)無法時刻保證路由路徑全局最優(yōu)的問題,提出了一種基于馬爾可夫時空圖的時延優(yōu)化路由(Markov Space-time Graph based Delay Optimization Routing,MSG-DOR)算法。構建了基于馬爾可夫鏈的時空圖模型,并計算出了衛(wèi)星節(jié)點的轉移時間概率以及停留時間概率;其次,引入GA算法建立滿足帶寬約束條件的時延最小化目標函數;最后通過選擇、交叉和變異過程,最終找到一條滿足傳輸時間最小的全局最優(yōu)路徑。仿真結果表明,與傳統的GA算法和ACO-PRA算法相比,所提出的MSG-DOR算法不僅能夠減小數據包的傳輸時延,還能有效提升系統吞吐量。
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN927.2

【參考文獻】

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本文編號：2738012