多层卫星通信网络结构设计与分析

针对单层卫星网络时延高、网络阻塞概率大等问题,研究了多层卫星网络的系统结构及其特点。结合不同轨道卫星特点,引入分层卫星网络结构,采用Walker和极轨星座覆盖带设计法,设计了多层卫星网络星座。采用"弱连接"模型作为星际链路建立的基本原则,并对星座的覆盖性能和星际链路特性进行了仿真分析,结果表明,多层卫星网络在覆盖特性和星际链路性能上更具优势。     

一种基于身份签密的卫星网络安全路由协议

文章在分析卫星网络路由协议的基础上,针对现有卫星网络路由缺少安全机制的问题,引入基于身份的签密方案,设计了一种适用于卫星网络的安全路由协议。该协议很好地结合了基于身份密码学以及签密的特点,避免了证书机制复杂的处理过程。分析表明,该协议具有较好的安全性,能够抵御常见的路由攻击,有效地提高了卫星网络路由的安全性。     

LEO/MEO双层卫星网络设计及仿真

针对单层卫星网络功能单一、可靠性较低以及三重卫星网络链路冗余度过高、实现复杂的问题,提出了利用LEO/MEO卫星构建双层网络的构想.基于"最坏观察点"与"覆盖带"理论设计了"弱连接"的LEO/MEO双层卫星网络星座,给出了星际链路建立原则.仿真结果表明,所设计的卫星网络具有全天时全球覆盖能力,有利于星际链路的建立.     

低地球轨道卫星网络节能方法

通常卫星的唯一能源来源是太阳能,因此星上网络设备的能源供应问题比地面网络的更加严峻。通过修改和扩展链路容量受限的最小代价多商品流模型来适应卫星网络这一特殊的体系结构,并基于低轨道卫星网络的多重覆盖机制和流量分布模型,改进现有的启发式算法来关闭冗余的卫星节点、星地链路和星间链路。在满足链路利用率和路由跳数增加比例约束的条件下,仿真实验中关闭上述三种参数的比例分别可达59%、61%和72%,卫星网络的总体节能比例可达65%。     

基于处理时延的卫星网络TCP拥塞控制算法

针对低轨卫星网络拓扑结构动态改变引起的往返时延剧烈变化造成传统TCP Vegas直接应用于LEO卫星网络时算法性能下降严重的问题,提出了一种基于处理时延的改进型TCP拥塞控制算法——TCP Vegas_PD。该算法通过屏蔽空间链路传播时延对算法性能的影响,利用星上最大处理时间作为拥塞窗口调整的依据,更加精准地反映了网络状态,提高了卫星资源利用率。仿真结果表明,Vegas_PD算法在系统吞吐率上较Vegas算法有明显提高,并表现出了较好的公平性。     

LEO卫星网络路径选择策略

路由算法在选择路径时,主要考虑传输延迟和跳数这两个因素,分别选取最短延迟路径(Least Delay Path,LDP)或最少跳数路径(Least Hops Path,LHP)。在卫星网络中,基于LHP选径策略实现更加简单,但其应用在LEO卫星网络中合理性的研究成果不多。对极轨道LEO卫星网络中,LDP和LHP之间关系进行详细地理论分析,验证了LHP选径策略的合理性。并在此基础上,提出一种基于横向传输优先级(Horizontal Transmitting Priority,HTP)的LHP最短路径选择策略,利用横向链路长短特性简化路径决策流程。通过仿真,该方法能够快速寻找到最短LHP路径,为LEO卫星网络路由算法提供一定的研究基础。     

抗毁网络多拓扑路由子层的免疫优化选择算法

针对现有多拓扑路由在多故障条件下无法有效进行故障恢复的现象,根据免疫理论中抗原与抗体相匹配的原理,提出一种多拓扑路由子层选择算法.该算法以最大限度保护通信业务为目标,将多故障情形与子层相匹配的过程看作抗体与抗原相结合的过程,使子层与故障在一定范围内最大程度地相似,并利用人工免疫算法进行寻优,提高了网络抗毁性.实验结果表明,该算法可使网络在多故障条件下的恢复能力得到提高.     

LEO 卫星网络路径选择策略研究

路由算法在选择路径时,主要考虑传输延迟和跳数这两个因素,分别选取最短延迟路径(Least Delay Path, LDP)或最少跳数路径( Least Hops Path, LHP)。在卫星网络中,基于LHP选径策略实现更加简单,但其应用在LEO卫星网络中合理性的研究成果不多。本文对极轨道LEO卫星网络中,LDP和LHP之间关系进行详细的理论分析,验证了LHP选径策略的合理性。并在此基础上,提出一种基于横向传输优先级（Horizontal Transmitting Priority, HTP）的LHP最短路径选择策略,利用横向链路长短特性简化路径决策流程。通过仿真,该方法能够快速寻找到最短LHP路径,为LEO卫星网络路由算法提供一定的研究基础。     

一种适用于高空平台通信网的抗毁路由协议

为了提升高空平台(HAP)通信系统的抗毁性,同时充分利用HAP网络准动态的特点,在原目的节点序列距离矢量(DSDV)路由协议基础上,通过设计局部备份路由和改进路由维护策略,提出了一种适用于HAP网络的简单可靠的路由协议。该协议通过设计双候选下一跳提高系统抗毁性,同时在路由维护时不广播路由分组,而采用短握手信息检测链路有效性,以此降低链路开销。最后,利用网络仿真软件OPNET构建了路由协议仿真模型,验证了协议的有效性。     

适用于无人机集群应急通信系统分簇路由协议

无人机集群应急通信系统面临的最大挑战为集群网络拓扑的快速变化,因此,高效的自组网路由协议是保证无人机集群应急通信系统具有稳定链接性能的基础,同时也是该领域的研究热点。分析了现有无人机自组网路由协议不能完全适用于无人机集群应急通信系统的机理,采用MAC层和网络层联合设计思想,提出了一种基于簇结构和强化学习的分簇路由协议,簇内设计了基于簇结构的先应式路由协议,簇间则采用基于位置和链路质量Q学习的自适应路由协议,从而减小了路由维护开销、缩短了端到端时延,提高了转发成功率。仿真结果表明,在实现高效分簇的基础上,所研究的分簇路由协议可满足无人机集群应急通信系统的高动态、低时延和高可靠的要求,具有一定的实际应用前景。