基于QoS保障的空天環(huán)境路由策略研究.pdf

1、空天環(huán)境中，各種高度軌道衛(wèi)星、臨近空間平臺、地面設備等多層次多種類網絡節(jié)點并存，具有覆蓋范圍大、傳輸距離遠、系統(tǒng)穩(wěn)定性高等特點，能夠實現大范圍持續(xù)可靠通信，是繼地面通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)之后最具發(fā)展前景的通信網絡體系。
　　空天網絡以衛(wèi)星、臨近空間平臺為網絡骨干節(jié)點，為地面及空中靜止或高速移動的用戶提供通信服務。針對空天環(huán)境的特點，為了保障數據傳輸的可靠性、高效性，需要設計合理的路由策略來滿足不同業(yè)務的QoS（Quality of

2、 Service，服務質量）需求，因此基于QoS保障的路由策略是本文研究的重點。
　　首先，對空天網絡體系進行總體分析。建立通信網絡模型，確定整個網絡的拓撲結構、節(jié)點在網絡中的作用、數據在鏈路的傳輸方式，在此基礎上根據空天網絡的特點選擇合適的路由機制。
　　其次，針對空天環(huán)境下通信網絡拓撲結構高動態(tài)變化的特點，設計合理的虛擬拓撲控制策略，這是QoS路由策略的基礎。在傳統(tǒng)數據包包頭的基礎上增加源接入點和目的接入點的IP地址。針

3、對骨干節(jié)點的動態(tài)性，采用時隙劃分的方法將動態(tài)的拓撲轉換成相對靜止的虛擬拓撲；在時隙內采用Dijkstra算法以鏈路狀態(tài)作為參數來計算最優(yōu)路徑；在時隙切換時，采用軟切換策略避免傳輸中斷。針對用戶節(jié)點的動態(tài)性，設計了用戶接入骨干節(jié)點和切換骨干節(jié)點時的消息傳輸機制，并建立用戶骨干節(jié)點連接表進行目的用戶連接節(jié)點的查詢。仿真結果表明，本文路由策略在分組投遞率和路由開銷上的性能得到了提升。
　　最后，在解決拓撲動態(tài)性的基礎上，針對鏈路狀態(tài)高動

4、態(tài)變化的特點，為滿足不同業(yè)務的QoS路由需求進行路由機制的研究。首先根據業(yè)務需求對傳輸業(yè)務進行分類；分析了影響鏈路狀態(tài)的因素，并用時延的形式進行表示，其中對排隊延時建立排隊論模型進行了重點分析；建立鏈路狀態(tài)信息表來表征整個通信網絡的狀態(tài)；在此基礎上，基于時變鏈路狀態(tài)和業(yè)務需求得到路徑代價函數和約束條件，建立路由優(yōu)化模型；針對不同業(yè)務類型分別設計路由優(yōu)化算法。對鏈路排隊延時和丟包重傳延時進行仿真，仿真結果證明了模型的正確性。
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