發(fā)布時(shí)間：2017-08-03 03:24

  本文關(guān)鍵詞：基于編碼感知的空間動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化方法研究

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【摘要】：空間信息網(wǎng)絡(luò)是具有多層結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)時(shí)延、高動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò),同時(shí)受到頻譜、軌位、功率等資源的制約,其網(wǎng)絡(luò)傳輸容量受到嚴(yán)重影響。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式不同,網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)在中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)經(jīng)過(guò)的信息流進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,通過(guò)減少信息流的傳輸開(kāi)銷(xiāo)來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量。因此,在進(jìn)行路由策略設(shè)計(jì)、帶寬資源分配等工作時(shí),需要傾向于有編碼機(jī)會(huì)的節(jié)點(diǎn)和鏈路,將這種具有編碼意識(shí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法稱(chēng)為編碼感知技術(shù)。將編碼感知思想融入空間信息網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸和處理過(guò)程,并與其他網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化手段結(jié)合,以期在不增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量、鏈路帶寬和轉(zhuǎn)發(fā)器功率的情況下,以可接受的編碼復(fù)雜度為空間信息網(wǎng)絡(luò)傳輸容量帶來(lái)質(zhì)的提高。本文在網(wǎng)絡(luò)編碼的技術(shù)框架下,考慮空間節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和鏈路特點(diǎn),對(duì)空間信息網(wǎng)絡(luò)傳輸容量?jī)?yōu)化方法進(jìn)行了探索。著重研究了面向空間動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的容量分析模型和具有編碼意識(shí)的空間路由選擇方法。首先,將圖論中的網(wǎng)絡(luò)最大流問(wèn)題引入到空間動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中,建立了描述空間網(wǎng)絡(luò)容量的數(shù)學(xué)模型。以MEO/GEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象,在Ford-Fulkerson方法的基礎(chǔ)上,研究了單信源多信宿有向圖中網(wǎng)絡(luò)最大流的求解方法。結(jié)合具體場(chǎng)景,探討了影響空間網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的因素,仿真分析了網(wǎng)絡(luò)容量與用戶(hù)數(shù)據(jù)鏈路容量、地面最小通信仰角和衛(wèi)星存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)能力的關(guān)系。其次,從容量?jī)?yōu)化的角度,闡述了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的必要性和可行性。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼和高斯消元譯碼時(shí),仿真結(jié)果表明,網(wǎng)絡(luò)傳輸容量得到有效提高,為編碼感知技術(shù)在空間信息網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用提供了理論支撐。最后,針對(duì)空間信息傳輸特點(diǎn),結(jié)合編碼感知技術(shù)和圖論中的最小費(fèi)用最大流相關(guān)算法,提出了一種基于編碼感知的空間動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)路由方法NC-MCF。在此基礎(chǔ)上,采用自適應(yīng)帶寬分配策略,提升了資源利用率,進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸容量。此外,研究了網(wǎng)絡(luò)容量關(guān)鍵指標(biāo)隨時(shí)間和軌道高度的變化情況。通過(guò)與圖論中最短路、最大流路由選擇方法進(jìn)行比較,仿真結(jié)果表明,NC-MCF路由方法在數(shù)據(jù)傳輸效率、帶寬利用率等方面優(yōu)勢(shì)明顯。
【關(guān)鍵詞】：空間信息網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)編碼 傳輸容量 圖論 路由方法
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN927.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題來(lái)源及研究意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)和研究現(xiàn)狀分析11-14
• 1.2.1 空間信息網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 網(wǎng)絡(luò)編碼研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 第2章 空間信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)15-28
• 2.1 網(wǎng)絡(luò)編碼原理15-21
• 2.1.1 網(wǎng)絡(luò)編碼的基本概念和優(yōu)缺點(diǎn)15-18
• 2.1.2 線性網(wǎng)絡(luò)編碼18-21
• 2.2 衛(wèi)星組網(wǎng)技術(shù)21-24
• 2.2.1 從GEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)到多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)21-22
• 2.2.2 衛(wèi)星星座設(shè)計(jì)22-24
• 2.3 多波束衛(wèi)星系統(tǒng)和組播技術(shù)24-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 空間動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)容量分析28-40
• 3.1 網(wǎng)絡(luò)最大流問(wèn)題28-29
• 3.2 面向空間動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的容量分析模型29-31
• 3.3 空間網(wǎng)絡(luò)容量仿真分析31-36
• 3.3.1 仿真場(chǎng)景31-33
• 3.3.2 影響因素33-36
• 3.4 基于網(wǎng)絡(luò)編碼的空間網(wǎng)絡(luò)傳輸容量36-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 基于編碼感知的空間路由選擇方法40-55
• 4.1 最短路問(wèn)題40-41
• 4.2 最小費(fèi)用最大流問(wèn)題41-42
• 4.3 具有編碼意識(shí)的路由選擇方法42-45
• 4.4 自適應(yīng)帶寬分配策略45-47
• 4.5 空間動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)路由方法的仿真分析47-54
• 4.5.1 仿真場(chǎng)景47-48
• 4.5.2 性能比較48-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果61-63
• 致謝63

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本文編號(hào)：612486