【摘要】：近年來,我國航天技術(shù)發(fā)展日新月異,而衛(wèi)星作為空間通信的載體,對其在功能、靈活性及抗風險能力方面的要求也越來越高。相對于傳統(tǒng)大衛(wèi)星,小衛(wèi)星由于其靈活性、綜合成本等方面的優(yōu)勢,在處理應急任務時優(yōu)勢顯著。而針對單個小衛(wèi)星的功能專一性,由多顆小衛(wèi)星組成的分布式衛(wèi)星網(wǎng)絡的研究成為近年來衛(wèi)星通信的熱點方向。本文的主要研究目標是在分布式衛(wèi)星網(wǎng)絡動態(tài)重構(gòu)過程中,同時優(yōu)化網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡的服務質(zhì)量(Quality of Service,Qo S),合理利用網(wǎng)絡鏈路資源。以往關(guān)于組網(wǎng)過程中拓撲結(jié)構(gòu)的設計以及基于網(wǎng)絡服務質(zhì)量的路由算法的設計有很多,但由于分布式衛(wèi)星網(wǎng)絡的動態(tài)性高,以及對處理突發(fā)性任務的要求高等特點,在組網(wǎng)過程中,有可能因為網(wǎng)絡拓撲的改變而使原本設計的路由算法性能發(fā)生改變,網(wǎng)絡中各節(jié)點之間的業(yè)務流量也會受到影響。因此,單獨考慮拓撲設計和路由算法存在不足,有必要在組網(wǎng)過程中對網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和路由算法進行綜合考慮。本文首先針對當前的拓撲結(jié)構(gòu)設計方法以及一些典型的拓撲結(jié)構(gòu)特征參數(shù)進行了總結(jié)。在此基礎上,選擇穩(wěn)定性作為網(wǎng)絡拓撲優(yōu)化程度的評價標準,并使用歸一化自然連通度對網(wǎng)絡穩(wěn)定性進行定量評價。然后,在路由算法方面,分析歸納了現(xiàn)有的幾類多層衛(wèi)星網(wǎng)絡路由選擇算法,并針對路由選擇算法中時延、帶寬等優(yōu)化目標之間存在相反的優(yōu)化趨勢,即,一個目標的優(yōu)化帶來其他目標的惡化,提出了基于Qo S的多目標優(yōu)化算法,對路由算法中多個優(yōu)化目標之間進行折中,并仿真了其性能。最后,針對分布式衛(wèi)星網(wǎng)絡拓撲對穩(wěn)定性的要求,將拓撲結(jié)構(gòu)和路由算法相結(jié)合,提出一種基于拓撲穩(wěn)定性的衛(wèi)星動態(tài)組網(wǎng)優(yōu)化方法,該方法包括多層衛(wèi)星網(wǎng)絡初始化和基于穩(wěn)定性的多目標優(yōu)化算法兩部分。仿真結(jié)果表明,基于拓撲穩(wěn)定性的衛(wèi)星動態(tài)組網(wǎng)優(yōu)化方法能夠在保證網(wǎng)絡拓撲穩(wěn)定性滿足約束條件的前提下,通過多目標優(yōu)化路由算法,實現(xiàn)網(wǎng)絡在多個Qo S優(yōu)化目標之間的折中,降低網(wǎng)絡的平均時延,并通過靈活的組網(wǎng)策略,合理利用網(wǎng)絡的鏈路資源。同時,通過網(wǎng)絡路由算法和拓撲結(jié)構(gòu)設計的迭代優(yōu)化,完成動態(tài)組網(wǎng)優(yōu)化過程,提高了組網(wǎng)過程的靈活性。
【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】：2018
【分類號】：TN927.2
【圖文】：

量 3 12 4(km) 35786 10355 14傾角 0.0° 55.0° 52.期(h) 24 6 1道數(shù) 1 3 仰角 20° 22° 10a) MLSN 星座的三維結(jié)構(gòu)

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文其行列按照如下衛(wèi)星節(jié)點順序排列，即[LEO-12 LEO-53 LE2 LEO-81]，對衛(wèi)星網(wǎng)絡進行幾何建模，仿真的某時刻網(wǎng)絡，并利用 MATLAB 對其性能進行仿真分析。網(wǎng)絡中衛(wèi)星如下式所示，其中，不可見的衛(wèi)星節(jié)點之間的鏈路記為ijd 可知，衛(wèi)星間的上行鏈路帶寬上限為 155Mbps。根據(jù)業(yè)務節(jié)點間的業(yè)務需求進行仿真，仿真 1000 次不同業(yè)務流量下圖 3-2 所示。

衛(wèi)星網(wǎng)絡拓撲圖及對應鄰接矩陣衛(wèi)星網(wǎng)絡拓撲圖及對應鄰接矩陣0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 10 0 0 0 1 00 0 0 0 1 00 0 1 1 0 01 1 0 0 0 01 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 A0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 01 0 0 0 0 00 0 1 0 0 1 A0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 A

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號：2777723