【摘要】：隨著航天技術(shù)的發(fā)展,空間信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在軍事和民用等方面得到了廣泛應(yīng)用�？臻g信息網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋范圍廣、移動接入靈活等特點(diǎn),能夠與地面網(wǎng)絡(luò)形成良好的互補(bǔ)關(guān)系。在空間信息網(wǎng)絡(luò)中,衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)具有高速移動性和周期性,會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)通信資源有限。獨(dú)特的空間通信環(huán)境使得傳統(tǒng)的地面網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與路由方法無法有效地滿足空間通信的服務(wù)質(zhì)量要求。由于用戶區(qū)域分布不均衡,不同衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的負(fù)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(wǎng)絡(luò)所處的空間環(huán)境較為惡劣,衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)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(wǎng)絡(luò)需要具備較強(qiáng)的抗毀性能。當(dāng)前的空間信息網(wǎng)絡(luò)研究多從路由算法的傳輸性能角度展開,在節(jié)點(diǎn)重要性和抗毀性等方面的研究較少。本文對空間信息網(wǎng)絡(luò)中的Qos路由技術(shù)、通信過程中的節(jié)點(diǎn)重要性以及空間信息網(wǎng)絡(luò)的抗毀性能等方面進(jìn)行了研究與探索,具體包括以下幾個部分:(1)為構(gòu)建覆蓋全球的空間信息網(wǎng)絡(luò),采用了3GEO+66LEO的雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)模型,并對網(wǎng)絡(luò)模型中不同層間的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了可見性分析。(2)改進(jìn)了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)Qos路由算法。算法中使用離散拓?fù)涞姆椒ń档凸?jié)點(diǎn)移動性對網(wǎng)絡(luò)路由的影響,在不同高度的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中采用不同的路由策略。算法中主要對以下三個方面進(jìn)行了改進(jìn):?對GEO層最少跳數(shù)路由算法進(jìn)行了優(yōu)化,降低了GEO層中時延要求較高業(yè)務(wù)的傳輸延遲。?對擁塞控制過程進(jìn)行改進(jìn),使用了多節(jié)點(diǎn)聯(lián)合的擁塞控制策略。在LEO層傳輸?shù)碾p路徑中都進(jìn)行了數(shù)據(jù)分流,提升了網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。?基于跳數(shù)和節(jié)點(diǎn)擁塞情況的路由選擇,充分考慮了當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)的傳輸距離。仿真結(jié)果表明,改進(jìn)的路由算法可以實(shí)現(xiàn)更小的數(shù)據(jù)丟包率,網(wǎng)絡(luò)的吞吐量有一定的提升,能夠滿足各類型業(yè)務(wù)的傳輸需求。(3)針對空間信息網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在通信過程中的節(jié)點(diǎn)重要性問題,提出了一種衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要性的評估方法。該方法綜合考慮了節(jié)點(diǎn)依賴度、節(jié)點(diǎn)間的跳數(shù)距離等因素,能夠精確評估衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)通信中的重要性,采用節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)度的方法對節(jié)點(diǎn)重要性評估方法的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證。(4)研究了空間信息網(wǎng)絡(luò)中的抗毀性路由技術(shù)。對節(jié)點(diǎn)失效和遭受安全威脅兩種情景下衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸情況進(jìn)行分析,針對不同的網(wǎng)絡(luò)故障類型,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的抗毀性路由策略,并通過仿真驗(yàn)證了抗毀性路由技術(shù)的有效性。
【圖文】：

西安電子科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文24圖3.5 進(jìn)程域模型3.2.3 OPNET 仿真機(jī)制OPNET 仿真機(jī)制是網(wǎng)絡(luò)仿真過程中的運(yùn)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(jī)制OPNET 事件驅(qū)動機(jī)制是指當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中由于中斷跳轉(zhuǎn)導(dǎo)致狀態(tài)變化時，模擬機(jī)才會工作。在仿真的過程中網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)會不斷發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生一系列隨時間變化的事件，仿真模型隨著時間的推進(jìn)觸發(fā)相應(yīng)的事件。OPNET 中既支持并行程序運(yùn)行，，也支持分布式系統(tǒng)的運(yùn)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(diào)度器來進(jìn)行事件調(diào)度，事件調(diào)度器依據(jù)事件發(fā)生的時間順序，按照先進(jìn)先出的原則進(jìn)行事件的調(diào)度，當(dāng)在某一時刻有多個事件執(zhí)行，則根據(jù)事件的優(yōu)先級進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)度。（2）信息傳遞機(jī)制在 OPNET 仿真時

通信共有 14 個管道階段，其中收信機(jī)和發(fā)信機(jī)中的管道階段如圖 3.6 所示。(a) 收信機(jī)管道階段 (b) 發(fā)信機(jī)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?qū)娇�、航天等領(lǐng)域的相關(guān)任務(wù)進(jìn)行可視化分析。STK 在航空、航天、遙感和導(dǎo)航等許多方面都有廣泛的應(yīng)用。在 STK 中可以方便的對衛(wèi)星運(yùn)行過程中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，同時也能夠?qū)ζ渌臻g實(shí)體進(jìn)行設(shè)計(jì)，如：傳感器、飛機(jī)、地面站和運(yùn)載火箭等。利用 STK 軟件可以便捷地進(jìn)行仿真和結(jié)果演示，并且運(yùn)行過程可以以二維和三維的方式進(jìn)行觀測，效果逼真直觀，同時可以快速地得到仿真結(jié)果數(shù)據(jù)，進(jìn)而對仿真模型進(jìn)行可行性分析等。對于特定的任務(wù)，STK提供了附加分析模塊，能夠?qū)走_(dá)、通信和覆蓋情況進(jìn)行相應(yīng)的分析。STK 中的主要功能如圖 3.7 所示。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V443.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉慶利;劉楠楠;石懷峰;;基于地理位置多業(yè)務(wù)LEO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)路由算法[J];計(jì)算機(jī)仿真;2015年09期

2 杜增;;基于STK軟件包的應(yīng)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(wǎng)絡(luò)路由算法及仿真研究[J];宇航學(xué)報;2012年10期

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7 周曉波;盧漢成;李津生;洪佩琳;;AED:一種用于DTN的增強(qiáng)型Earliest-Delivery算法[J];電子與信息學(xué)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(wǎng)優(yōu)化方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

本文編號：2594799