本文關鍵詞：基于編碼感知的空間動態(tài)網絡容量優(yōu)化方法研究

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【摘要】：空間信息網絡是具有多層結構的長時延、高動態(tài)網絡,同時受到頻譜、軌位、功率等資源的制約,其網絡傳輸容量受到嚴重影響。與傳統(tǒng)網絡節(jié)點存儲轉發(fā)的方式不同,網絡編碼技術在中繼節(jié)點對經過的信息流進行數據融合,通過減少信息流的傳輸開銷來增加網絡吞吐量。因此,在進行路由策略設計、帶寬資源分配等工作時,需要傾向于有編碼機會的節(jié)點和鏈路,將這種具有編碼意識的網絡設計方法稱為編碼感知技術。將編碼感知思想融入空間信息網絡的數據傳輸和處理過程,并與其他網絡優(yōu)化手段結合,以期在不增加網絡節(jié)點數量、鏈路帶寬和轉發(fā)器功率的情況下,以可接受的編碼復雜度為空間信息網絡傳輸容量帶來質的提高。本文在網絡編碼的技術框架下,考慮空間節(jié)點運動規(guī)律和鏈路特點,對空間信息網絡傳輸容量優(yōu)化方法進行了探索。著重研究了面向空間動態(tài)網絡的容量分析模型和具有編碼意識的空間路由選擇方法。首先,將圖論中的網絡最大流問題引入到空間動態(tài)網絡中,建立了描述空間網絡容量的數學模型。以MEO/GEO雙層衛(wèi)星網絡為研究對象,在Ford-Fulkerson方法的基礎上,研究了單信源多信宿有向圖中網絡最大流的求解方法。結合具體場景,探討了影響空間網絡傳輸能力的因素,仿真分析了網絡容量與用戶數據鏈路容量、地面最小通信仰角和衛(wèi)星存儲轉發(fā)能力的關系。其次,從容量優(yōu)化的角度,闡述了衛(wèi)星網絡中應用網絡編碼技術的必要性和可行性。當網絡節(jié)點采用隨機網絡編碼和高斯消元譯碼時,仿真結果表明,網絡傳輸容量得到有效提高,為編碼感知技術在空間信息網絡中的應用提供了理論支撐。最后,針對空間信息傳輸特點,結合編碼感知技術和圖論中的最小費用最大流相關算法,提出了一種基于編碼感知的空間動態(tài)網絡路由方法NC-MCF。在此基礎上,采用自適應帶寬分配策略,提升了資源利用率,進一步優(yōu)化網絡傳輸容量。此外,研究了網絡容量關鍵指標隨時間和軌道高度的變化情況。通過與圖論中最短路、最大流路由選擇方法進行比較,仿真結果表明,NC-MCF路由方法在數據傳輸效率、帶寬利用率等方面優(yōu)勢明顯。
【關鍵詞】：空間信息網絡 網絡編碼 傳輸容量 圖論 路由方法
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN927.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題來源及研究意義9-11
• 1.2 國內外發(fā)展動態(tài)和研究現狀分析11-14
• 1.2.1 空間信息網絡研究現狀11-12
• 1.2.2 網絡編碼研究現狀12-14
• 1.3 本文的主要研究內容14-15
• 第2章 空間信息網絡技術15-28
• 2.1 網絡編碼原理15-21
• 2.1.1 網絡編碼的基本概念和優(yōu)缺點15-18
• 2.1.2 線性網絡編碼18-21
• 2.2 衛(wèi)星組網技術21-24
• 2.2.1 從GEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)到多層衛(wèi)星網絡21-22
• 2.2.2 衛(wèi)星星座設計22-24
• 2.3 多波束衛(wèi)星系統(tǒng)和組播技術24-27
• 2.4 本章小結27-28
• 第3章 空間動態(tài)網絡容量分析28-40
• 3.1 網絡最大流問題28-29
• 3.2 面向空間動態(tài)網絡的容量分析模型29-31
• 3.3 空間網絡容量仿真分析31-36
• 3.3.1 仿真場景31-33
• 3.3.2 影響因素33-36
• 3.4 基于網絡編碼的空間網絡傳輸容量36-39
• 3.5 本章小結39-40
• 第4章 基于編碼感知的空間路由選擇方法40-55
• 4.1 最短路問題40-41
• 4.2 最小費用最大流問題41-42
• 4.3 具有編碼意識的路由選擇方法42-45
• 4.4 自適應帶寬分配策略45-47
• 4.5 空間動態(tài)網絡路由方法的仿真分析47-54
• 4.5.1 仿真場景47-48
• 4.5.2 性能比較48-54
• 4.6 本章小結54-55
• 結論55-56
• 參考文獻56-61
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果61-63
• 致謝63

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本文編號：612486