基于編碼感知的空間動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化方法研究.pdf

1、空間信息網(wǎng)絡(luò)是具有多層結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)時(shí)延、高動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)受到頻譜、軌位、功率等資源的制約，其網(wǎng)絡(luò)傳輸容量受到嚴(yán)重影響。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式不同，網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)在中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)經(jīng)過(guò)的信息流進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，通過(guò)減少信息流的傳輸開(kāi)銷來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量。因此，在進(jìn)行路由策略設(shè)計(jì)、帶寬資源分配等工作時(shí)，需要傾向于有編碼機(jī)會(huì)的節(jié)點(diǎn)和鏈路，將這種具有編碼意識(shí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法稱為編碼感知技術(shù)。將編碼感知思想融入空間信息網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸和處理過(guò)程，并與其他網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

2、手段結(jié)合，以期在不增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量、鏈路帶寬和轉(zhuǎn)發(fā)器功率的情況下，以可接受的編碼復(fù)雜度為空間信息網(wǎng)絡(luò)傳輸容量帶來(lái)質(zhì)的提高。本文在網(wǎng)絡(luò)編碼的技術(shù)框架下，考慮空間節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和鏈路特點(diǎn)，對(duì)空間信息網(wǎng)絡(luò)傳輸容量?jī)?yōu)化方法進(jìn)行了探索。著重研究了面向空間動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的容量分析模型和具有編碼意識(shí)的空間路由選擇方法。
　　首先，將圖論中的網(wǎng)絡(luò)最大流問(wèn)題引入到空間動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，建立了描述空間網(wǎng)絡(luò)容量的數(shù)學(xué)模型。以MEO/GEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，在F

3、ord-Fulkerson方法的基礎(chǔ)上，研究了單信源多信宿有向圖中網(wǎng)絡(luò)最大流的求解方法。結(jié)合具體場(chǎng)景，探討了影響空間網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的因素，仿真分析了網(wǎng)絡(luò)容量與用戶數(shù)據(jù)鏈路容量、地面最小通信仰角和衛(wèi)星存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)能力的關(guān)系。
　　其次，從容量?jī)?yōu)化的角度，闡述了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的必要性和可行性。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼和高斯消元譯碼時(shí)，仿真結(jié)果表明，網(wǎng)絡(luò)傳輸容量得到有效提高，為編碼感知技術(shù)在空間信息網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用提供了理論支撐。<