面向卫星网络随机业务的时空图路由算法研究

发布时间：2020-10-17 00:12

　　 如今,随着人们对于消息的需求越来越多,能够及时、准确的得到空天信息网络的信息对各种空间任务如资源勘察、地形测绘、为科学及生产活动等提供通信服务显得益发重要,这些都需要具备空间信息获取、传输和综合利用能力。在卫星网络中,由于卫星的高速运动,导致网络中链路的通断状态随时间演变,使得网络中很难存在端到端的传输路径。针对这个问题,本文引入了时空图来描述卫星网络的动态拓扑,获得卫星网络的全局信息,并在此基础上为网络中需要传输的数据寻找最优路径,保证全局最优。传统的网络流量模型中,随着时间轴单位的增大,业务的突发性逐渐减少。科学研究表明,在卫星网络中,实际网络业务的突发性不随时间轴单位的变化而变化,证明卫星网络实际业务具有自相似性,这种自相似性使得数据的产生具有很大的突发性,这种情况下,若是以一个网络流量的阈值来设计数据传输路径,则极容易发生链路资源浪费的情况,造成不必要的传输开销。在现有的解决网络中随机业务的传输问题的方法中,主要思想是根据制定的判决依据丢弃数据包以及动态分配带宽,但是第一种方法会降低数据传输成功率,第二种方法会因为分配规则复杂以及借用和释放带宽机制而导致传输成本增加。所以,本文针对上述问题提出了一种基于时空图的卫星网络随机业务最小开销路由算法。在时空图的基础上,根据ON/OFF模型,本文建立了在每个时隙内卫星发送和不发送数据的概率模型。利用Dijkstra算法以及概率融合的方法,为所发送数据寻找在允许的拥塞概率下的最小开销路径。利用Matlab仿真平台对算法进行验证,并对实验结果进行了分析和对比。本文的算法在接受一定拥塞概率下,能够有效减少传输开销。针对上述算法产生的数据传输拥塞问题,本文利用寻找“旁路”的路由算法来进行拥塞处理,即通过“绕过”有一定概率会被其他业务源所发送数据占据的点对点链路来寻找最优路径。利用Matlab仿真平台对算法进行验证,该算法在不影响其他业务源的数据传输的情况下,能够有效提高数据传输成功率。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN927.2
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 卫星网络业务研究现状
        1.2.1 卫星网络业务自相似特性研究
        1.2.2 针对卫星网络业务的自相似特性的解决方法
    1.3 课题研究的目的和意义
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 卫星网络拓扑高动态性及流量自相似性分析
    2.1 引言
    2.2 动态拓扑对数据传输的影响
        2.2.1 时空图
        2.2.2 事件驱动图
    2.3 卫星网络中的自相似业务模型
        2.3.1 自相似业务模型分析
        2.3.2 截断重尾分布的ON/OFF模型
    2.4 本章小结
第3章 基于时空图的随机业务最小开销路由算法
    3.1 引言
    3.2 时空图的构建算法
    3.3 基于时空图的ON/OFF概率模型
    3.4 路由算法
        3.4.1 MCRT路由算法
        3.4.2 MCFT路由算法
        3.4.3 算法复杂度
    3.5 仿真结果与分析
        3.5.1 仿真平台介绍
        3.5.2 实验结果分析
    3.6 本章小结
第4章 基于时空图的随机业务的拥塞处理路由算法
    4.1 引言
    4.2 拥塞问题描述
    4.3 路由算法
        4.3.1 拥塞处理路由算法
        4.3.2 算法复杂度
    4.4 仿真性能与分析
        4.4.1 仿真场景
        4.4.2 实验结果分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢

【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

相关博士学位论文 前10条

1 张振宁;卫星网络用户移动性支持关键技术研究[D];国防科技大学;2018年

2 毛腾跃;双层IP卫星网络QoS保障研究[D];武汉大学;2013年

3 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

4 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

5 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

6 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

7 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

8 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

9 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

10 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

相关硕士学位论文 前10条

1 唐煌;资源受限卫星网络中的连接计划研究[D];重庆邮电大学;2019年

2 施程程;面向卫星网络随机业务的时空图路由算法研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

3 何志超;基于网络流的卫星网络星间链路数据传输算法设计[D];哈尔滨工业大学;2019年

4 靳登匀;面向One Web卫星网络的SDN控制器设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2019年

5 李悦;基于时变图模型的卫星网络数据分发策略优化研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

6 黄俊;软件定义卫星网络路由技术研究[D];国防科技大学;2017年

7 苏国强;LEO卫星网络的移动IP管理与切换策略研究[D];国防科技大学;2017年

8 翟伟亭;卫星网络虚拟化资源管理技术研究[D];西安电子科技大学;2019年

9 丁鹏;卫星网络的时间同步技术研究[D];西安电子科技大学;2019年

10 武衡;卫星安全组网认证关键技术研究[D];西安电子科技大学;2019年

本文编号：2843983