空天一體化網(wǎng)絡關鍵技術及仿真平臺的設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著航天器、人造衛(wèi)星和空間探測器的快速發(fā)展,人類對空間探索進入了全新的時代,保證空間信息高效可靠的傳輸,是當前衛(wèi)星網(wǎng)絡的重點。而地面英特網(wǎng)的快速發(fā)展,催生了建立一體化通信網(wǎng)絡的強烈需求。一體化網(wǎng)絡可以通過天基網(wǎng)絡對地球建立無縫覆蓋,一方面可以緩解地面骨干網(wǎng)的傳輸壓力,另一方面,還可以對無法鋪設光纖以及建立基站的海洋和地區(qū)提供網(wǎng)絡的接入,此外,一體化網(wǎng)絡的研究對國家的軍事部署也有著重要的戰(zhàn)略意義。因此,發(fā)展和建設一體化網(wǎng)絡是未來航天活動和

2、全球信息化的必然要求。一體化網(wǎng)絡通過星際鏈路建立衛(wèi)星網(wǎng)絡,并且通過星地鏈路將地面網(wǎng)絡和衛(wèi)星網(wǎng)絡融合。由于衛(wèi)星始終處于周期性的高速運動狀態(tài),衛(wèi)星網(wǎng)絡具有可預見的特殊的拓撲動態(tài)性,這也導致了其體系協(xié)議與IP網(wǎng)絡并不相同,在地面接入衛(wèi)星的時候,協(xié)議的轉(zhuǎn)換會造成額外開銷。此外,天基網(wǎng)絡業(yè)務分布不均,衛(wèi)星所攜帶能量有限、處理能力不及地面設備,星際鏈路可能帶來的高時延,都是一體化網(wǎng)絡研究的所要考慮的重點。
　　本文在此背景下,對空天一體化網(wǎng)絡

3、的關鍵技術進行了研究。文章首先介紹了空天一體化網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)和各項關鍵技術及其研究現(xiàn)狀,然后基于該體系結(jié)構(gòu)進行剖析,分別對空中網(wǎng)絡和衛(wèi)星網(wǎng)絡的關鍵技術開展了相關研究。
　　在采用TDMA進行接入的網(wǎng)絡中,時隙分配算法扮演著重要的角色,針對空中組網(wǎng)的信道資源分配問題,本文設計了一種幀長可變的動態(tài)時隙分配算法DSAA-AF(Dynamic Slot Assignment with Adaptive Frame),DSAA-AF根據(jù)網(wǎng)絡

4、中的業(yè)務情況調(diào)整一幀內(nèi)的時隙個數(shù)。通過仿真對比可以看到,DSAA-AF在時延、丟包等方面具有一定的提升。
　　對于衛(wèi)星網(wǎng)絡來說,IP化是趨勢,一種新的路由算法則是重點研究對象,本文基于衛(wèi)星網(wǎng)絡的特性,利用IP中的多拓撲技術來解決衛(wèi)星網(wǎng)絡的流量優(yōu)化和抗毀問題,分別提出了兩種快照內(nèi)的路由算法SMTR-OD和SMTR-LB。同時為了減少快照切換導致了路由開銷,提出了算法 SMTR-SS。文章在OPNET中分別實現(xiàn)了三種算法的仿真,在時延