低軌衛(wèi)星網絡路由算法的設計與仿真.pdf

1、隨著信息技術的發(fā)展，單一功能的信息系統已經不能滿足人們對于多種類型信息的需求?，F階段的各類信息系統是在相對獨立的條件下建立起來的，具有不同的網絡、體系結構、協議、標準和功能，實現系統與系統之間的信息交互具有一定的困難?？仗斓匾惑w化信息網絡綜合了地面、航空和航天各個系統資源，構成的一體化信息網絡能夠為具有不同需要的用戶提供全方位的通信、廣播、定位、導航等各類信息服務，是未來信息融合的手段之一。做為天基網絡一部分的低軌衛(wèi)星網絡在傳輸實時和非

2、實時業(yè)務提供QoS保障方面具有高軌和中軌衛(wèi)星具有不可比擬的優(yōu)勢。由于低軌衛(wèi)星網絡節(jié)點數目較多，而且存在相對運動，路由算法是低軌衛(wèi)星網絡重要研究內容之一。本文重點研究了基于IP的低軌衛(wèi)星網絡空間段路由算法，在算法的設計過程中涉及到如下幾個問題：
　　第一，低軌衛(wèi)星網絡一些動態(tài)QoS指標優(yōu)化的問題。由于低軌衛(wèi)星網絡是全球性網絡，網絡內部數據分布不均衡，并且由于星地之間的切換使得單條鏈路上的數據流量變化劇烈。目前一些以固定QoS指標（例

3、如最小星上跳數，最小傳播延時）做為優(yōu)化目標的路由算法不能夠很好的適應低軌衛(wèi)星網絡動態(tài)特性。本文提出了基于蟻群優(yōu)化的低軌衛(wèi)星網絡路由算法，專門考慮到低軌衛(wèi)星網絡的動態(tài)特性（不只是拓撲結構，還包括鏈路剩余帶寬，路徑延遲等），提出了切換通告策略，隨機路徑搜索策略等。這些策略使得改進后的路由算法能夠相對快速的收集網絡中快速變化的狀態(tài)信息。
　　第二，實現多QoS路由過程中，對最大最小QoS的優(yōu)化問題。對于承載多種業(yè)務應用的網絡來說，單一的

4、QoS指標不能夠很好的反映業(yè)務的QoS需求，也不能夠充分利用網絡資源。目前多數的QoS路由只能夠優(yōu)化類似最小延時，最低成本等這類加性和乘性QoS，而對于剩余帶寬這類最大最小QoS無能為力。本文在基于蟻群優(yōu)化的路由算法之上，添加了優(yōu)化最大最小QoS指標的能力，使得路由算法變成一種通用的能夠優(yōu)化各種類型QoS指標的路由算法。通過對不同的QoS指標匹配不同的權重，實現了DiffServ框架下的多QoS約束路由算法。仿真表明，在網絡中同時具備語

5、音以及數據業(yè)務的情況下，數據流能夠從網絡中各取所需，按照各自的最優(yōu)路徑選路，充分利用網絡資源。
　　第三，多徑路由，星地切換帶來的數據包失序問題。多徑路由能夠充分利用網絡帶寬，提高網絡吞吐能力，但是多徑路由會造成TCP連接數據失序到達現象。此外低軌衛(wèi)星網絡中的星地切換也會產生數據包失序現象。本文分別采用數據包轉發(fā)區(qū)域劃分以及預切換的方法，避免了這兩種數據包失序現象的產生。從路由的層面上，實現了對TCP協議的支持，為TCP連接提盡力