基于负载的卫星网络自适应路由方法研究

发布时间：2020-03-30 09:13

【摘要】：卫星网络有着广泛的地理覆盖范围,其通信距离远且不受地形限制,因此卫星网络在全球通信中有着不可替代的关键作用。由于地理原因导致人口分布不均衡,直接引起了卫星网络的负载分布不均衡的问题,同时网络负载不均衡将会带来网络拥塞以及端到端时延与丢包率的上升,从而影响网络性能。本文提出了基于负载的卫星网络自适应路由方法来解决网络负载不均衡的问题。由于卫星网络高度动态变化,链路存在短时间内低负载的情况,这将会影响常见的卫星网络路由算法的排队时延计算以及路径选择,进而影响卫星网络性能。首先,本文提出了一种自适应调整的预测排队时延模型,该模型能够有效过滤短时间内低负载的情况,同时提供长期稳定的排队时延。然后,本文设计了一种基于负载的卫星网络自适应路由算法。该路由算法根据卫星节点的负载情况进行自适应路由调整从而使得流量分布均衡。本文的主要研究工作如下:1.提出一种可以过滤短时间内低负载情况的预测排队时延模型,该模型能够根据历史预测排队时延以及当前时刻的平均期望排队时延自适应地调整,为全局路由路径计算提供更加准确的链路代价。2.设计一种基于负载的卫星网络自适应路由算法,该算法利用路由状态模型动态地调整路由,从而达到充分利用网络资源和均衡流量分布的目的。3.针对路由状态模型状态转移概率的计算方法进行研究,提出一种能够根据节点负载状态和全局路由路径代价自适应地调整状态转移概率的方法,在均衡负载的同时保证了低的端到端时延。通过利用NS2中的卫星网络模块,本文实现了基于负载的卫星网络自适应路由方法,并与在解决网络负载不均衡问题上具有代表性的卫星网络路由算法进行对比。实验结果表明本文提出的算法能提供更低的平均端到端时延与网络丢包率、更大的网络吞吐率以及更均衡的流量分布。
【图文】：

上海交通大学硕士学位论文点宕机的情况下卫星网络中的卫星个数通常是固定的。网络的负载是不均衡的。由于城市人口密度高，偏远乡村人烟稀少面大部分被海洋覆盖，南北半球的大陆分布不均匀，直接导致了不量分布。如图 1-1 所示[46]，，大多数流量热点地区处于北半球，使得空的卫星持续高负载，而人口密度稀疏的区域的卫星大多情况下空

络拓扑结构分为地球同步轨道系统以及非地球同步km，与地面通信传播时延较长且地面个大部分使用的卫星网络系统都是非地球据卫星轨道形状分为圆形轨道卫星和椭的地区有着很好的覆盖，但是为了使椭地点，椭圆轨道倾角必须为 63.14°，将大多数卫星系统使用圆形轨道卫星星座低地轨道（LEO）卫星或者中地轨（MEO 卫星轨道的高度较低，对地面通信多的移动终端设备提供服务，同时较低网络吞吐量。因此，LEO 卫星网络目前
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN927.2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;工业和信息化部关于印发《卫星网络国际申报简易程序规定(试行)》的通知[J];中国无线电;2019年07期

2 ;《卫星网络国际申报简易程序规定（试行）》解读[J];中国无线电;2019年07期

3 本刊讯;;工信部印发《卫星网络国际申报简易程序规定（试行）》[J];中国无线电;2019年07期

4 ;蜂窝与卫星网络将支持未来“多链路”航空通信[J];无线电通信技术;2018年01期

5 李光磊;周华春;冯博昊;;多层卫星网络与地月卫星网络仿真[J];铁道学报;2017年04期

6 阎冬;汪路元;;基于流量预测的双层卫星网络动态路由算法[J];航天器工程;2015年03期

7 王利利;马海磊;;飞行器和卫星网络的概述和发展前景[J];商;2015年27期

8 ;工业和信息化部关于印发《卫星网络申报协调与登记维护管理办法(试行)》的通知[J];中华人民共和国国务院公报;2017年24期

9 刘凡;邢艳玲;葛宁;;动态卫星网络性能评估[J];科学技术与工程;2013年07期

10 毛腾跃;徐正全;朱容波;侯睿;;下一代卫星网络发展研究[J];电信科学;2012年06期

相关会议论文 前10条

1 范媛媛;胡月梅;王大鹏;吴姗;;卫星网络协议的数字化仿真技术研究[A];第19届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集（19th CCSSTA 2018）[C];2018年

2 ;德国诺达-智能化的卫星网络技术[A];2006中国卫星应用大会报告文集（二）[C];2006年

3 费长江;赵宝康;虞万荣;吴纯青;;兼顾控制流量的软件定义卫星网络路由策略[A];2018软件定义卫星高峰论坛会议摘要集[C];2018年

4 黄今辉;左勇;刘文祥;苏映雪;王飞雪;;转移与绕行:一种适用于间歇性连通卫星网络的路由算法[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S11 PNT新概念、新方法及新技术[C];2018年

5 卢冀;李云松;肖嵩;吴成柯;;适用于多卫星网络的协作式视频传输方法[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年

6 欧阳颖;杨春刚;庞磊;申P宇;宋延博;弥欣汝;;意图驱动星上互联网络[A];2019软件定义卫星高峰论坛摘要集[C];2019年

7 乔文欣;卢皓;陈兴凯;;基于可控性的软件定义卫星网络结构控制研究[A];2018软件定义卫星高峰论坛会议摘要集[C];2018年

8 翟立君;曹志刚;;卫星网络中的MPLS技术研究[A];第五届卫星通信新业务新技术学术年会暨卫星通信系统网间互联互通与接口标准研讨会论文集[C];2009年

9 石盛超;李广侠;李志强;朱文明;;LEO卫星网络中波束间切换策略研究综述与展望[A];第十二届卫星通信学术年会论文集[C];2016年

10 彭长艳;张权;唐朝京;;基于预认证的LEO卫星网络快速切换算法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年

相关重要报纸文章 前10条

1 ;《卫星网络国际申报简易程序规定(试行)》解读[N];人民邮电;2019年

2 ;卫星网络国际申报简易程序规定(试行)[N];人民邮电;2019年

3 布轩;工信部出台卫星网络申报协调与登记维护管理办法[N];人民邮电;2017年

4 通讯员 唐善理 艾志飞 蒋琳;全市农村教学点实现卫星网络上课[N];永州日报;2014年

5 西安 张树忠;StarTV卫星网络电视[N];电子报;2004年

6 陈丹;小报亭连上了大卫星[N];科技日报;2004年

7 中国卫通集团有限公司 程粉红;WRC-15卫星规则相关议题的结果及影响[N];人民邮电;2015年

8 记者　 陈超;日形成军事侦察卫星网络系统[N];科技日报;2007年

9 记者张翼南;中俄共建远程医疗卫星网络[N];人民日报海外版;2003年

10 记者 顾雷鸣;无锡将建下一代宽带卫星网络运营中心及研发生产基地[N];新华日报;2012年

相关博士学位论文 前10条

1 毛腾跃;双层IP卫星网络QoS保障研究[D];武汉大学;2013年

2 刘子鸾;卫星网络路由与流量控制关键技术研究[D];北京邮电大学;2018年

3 王凯东;宽带卫星网络关键技术研究[D];西安电子科技大学;2005年

4 洪志国;基于随机Petri网模型的卫星网络性能分析研究[D];中国科学院研究生院（软件研究所）;2005年

5 侯霞;卫星网络故障检测与诊断相关技术的研究[D];中国科学院研究生院（软件研究所）;2005年

6 张竹;IP/LEO卫星网络中的移动性管理技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

7 丁丁;LEO卫星网络呼叫允许控制及切换管理机制研究[D];国防科学技术大学;2010年

8 高梓贺;基于多Agent系统的LEO卫星网络路由算法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

9 马延鹏;低轨卫星网络路由关键技术研究[D];国防科学技术大学;2013年

10 李陆;卫星通信网络跨层资源管理方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 郑毅剑;基于宽带卫星网络的互联网协议传输性能的研究[D];电子科技大学;2019年

2 李和钟;基于负载的卫星网络自适应路由方法研究[D];上海交通大学;2018年

3 季晔莉;基于SDN的内容就近分发网络路由方案研究[D];北京邮电大学;2019年

4 陈伟琦;多层卫星网络卫星链路优化与分析技术研究[D];北京邮电大学;2019年

5 胡浪;LEO卫星网络中基于流量预测的多代理负载均衡与OoS路由研究[D];北京邮电大学;2019年

6 朱杰;基于SDN与ICN的卫星网络路由与缓存策略研究[D];大连大学;2019年

7 杨柳;面向多媒体业务安全提供的宽带卫星网络资源分配算法研究[D];北京邮电大学;2019年

8 程浩;面向LEO卫星网络的合作博弈路由策略研究[D];南京理工大学;2018年

9 姜萌;面向拥塞控制与负载均衡的协同跨层卫星网络路由算法[D];华东师范大学;2018年

10 Shahid Jan（简沙德）;软件定义卫星网络中有效流表管理的智能动态超时机制[D];哈尔滨工业大学;2018年

本文编号：2607346