低轨卫星DTN网络路由研究

发布时间：2020-05-22 20:06

【摘要】：空间信息网络是是由在轨的多颗卫星以及卫星星座组成的骨干通信网,实现地面网络与航天器之间的互联。可应用到空间环境中的网络体系架构包含三种:空间IP协议体系、CCSDS协议体系以及DTN协议体系。因为空间航天器组网有着间歇性连接、长时延和高误码率的特点,所以DTN协议体系更适用于空间环境,从而形成了空间DTN网络。路由技术包括组播路由是空间DTN网络的主要研究方向,可实现空天地信息传输与分发。低轨卫星DTN网络作为空间DTN网络的重要组成部分,研究其路由技术也是一个重要的课题。本文基于时变网络拓扑可预测的特征,在研究低轨卫星DTN网络路由技术时,提出了一种MTD单播路由算法,通过该算法可以找到源节点到目的节点的最小时序路径。基于MTD算法论文提出了一种组播版本MBMTD算法。同时,在空间环境中网络资源受限,从充分利用节点之间建立的接触机会和减少消息在网络中的复制数量这个角度出发,提出了基于MTD的组播树(MTBMTD)算法。本文基于ONE平台进行仿真实验,评估MBMTD和MTBMTD路由算法的性能,并与Epidemic算法作性能比较。为了满足仿真场景的真实性,首先在STK中建立低轨卫星DTN网络模型,得到路由仿真需要的接触信息,并将接触信息导入ONE中作为全局知识验证路由算法性能。仿真结果显示三种路由算法在消息传输成功率方面效果近似,但MTBMTD算法在消息复制比方面性能明显优于MBMTD以及Epidemic算法,其传输时延却要高于其他两种算法。同时两组实验结果表明,当网络中节点密集时,本文提出的MTBMTD路由算法性能提升更加明显。
【图文】：

示窗口(Graphics)。Object Browser 中可以显示设计场景时所使用的对象并且对象的各种参数设置均可在 Object Browser 中完成，该视察窗口分级结构鲜明使得模型结构清晰。在 Graphics 窗口中既包含了 2D 视图也包含了 3D 视图。并且在 STK 界面中需要设置仿真开始时间及结束时间。通过 2D/3D 视图窗口可以观察在仿真周期内，飞行器的运行轨迹。STK 可以建立仿真场景，将各种物体包括卫星、地面站、雷达等直接导入到场景中。设置仿真场景的方法有三种：(1) 使用 STK 工具包中自带的卫星星历数据库，选择需要的卫星星座加载到场景中。(2) 通过 STK 中的轨道向导(Orbit Wizard)功能模块快速定义不同卫星轨道的类型以及相关参数。(3) 用自定义的两行星历数据格式导入场景。本文采用方式(2)进行仿真场景设计。

图 4-2 仿真起止时间以及步长设置轨道参数之前，要选择合适的轨道类型，按照轨道形状将其粗略地分为道与椭圆轨道。相对于圆轨道来说，椭圆轨道的远地点高度较高，可能要穿越伦带，在一定程度上会增加卫星发射的成本，而且椭圆轨道的星座部署难度要圆轨道。因此，在本文的星座设计中，统一采用圆轨道。图 4-3 地球与卫星轨道参数示意图
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN927.2

【参考文献】

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本文编号：2676535