分布式卫星组网系统关键技术研究

发布时间：2017-04-23 21:07

  本文关键词：分布式卫星组网系统关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：分布式卫星组网系统(Distributed Satellite Networking System,简称DSNS)中,各个卫星节点之间互相通信,从而协同完成各种功能。但是目前在卫星领域中比较成熟的技术主要是卫星和地面站之间的单链路通信技术,各卫星节点之间的通信技术多数仍处于理论研究阶段,距离实际应用仍有一定的距离。分布式卫星组网系统中亟待研究的方面很多,包括卫星组网架构、卫星编队构型以及星间链路等相关技术的研究,本文的研究工作主要集中于分布式卫星组网系统的组网架构和星间链路接入协议两方面。首先,本文以分布式卫星组网系统为背景,针对分布式卫星组网系统的特点,设计了适用于分布式卫星组网系统的基于OpenFlow的软件定义的卫星网络(Software Defined Satellite Network,SDSN)组网架构,并对该架构从整体到局部进行了详细的分析。其次,本文对地面无线网络和卫星网络广泛应用的接入协议进行了深入的研究,重点研究了应用于无线局域网的IEEE 802.11标准,分析了将该标准中的接入协议应用到分布式卫星组网系统中所面临的机遇与挑战,并在此分析的基础上,根据分布式卫星组网系统的空间网络特点对该接入协议进行了改进设计,包括接入协议中MAC(Medium Access Control,媒体访问控制)层帧间间隔的设计以及二进制指数退避算法的设计,构建了适用于该分布式卫星组网系统的接入协议(DSNS接入协议),同时确定了仿真该协议的分布式卫星组网系统拓扑结构。最后,在OMNeT++仿真平台上仿真了IEEE 802.11标准接入协议在选取的星间组网拓扑结构上的性能,并针对仿真结果分析了该标准的网络吞吐量等指标;然后在同一仿真平台上对本文设计的DSNS接入协议进行了仿真,并和IEEE802.11标准的仿真结果进行对比分析,初步验证了本文所设计的DSNS接入协议的可行性和适用性。本课题主要研究分布式卫星组网系统的组网架构和接入协议两方面的技术,设计了一种基于OpenFlow的SDSN架构方案和DSNS接入协议,通过理论分析和软件仿真,说明了这两项技术的创新性和适用性,对以后分布式卫星组网系统的发展具有一定的推动作用。
【关键词】：分布式卫星组网系统 SDSN IEEE 802.11标准 OMNeT++ DSNS接入协议
【学位授予单位】：中国科学院国家空间科学中心
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN927.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 缩略词表14-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 研究背景与意义15-17
• 1.2 国内外研究现状17-20
• 1.2.1 分布式卫星组网系统的发展17-18
• 1.2.2 分布式卫星组网系统关键技术的发展18-20
• 1.3 本文主要研究内容20-23
• 第二章 基于OpenFlow的SDSN架构设计方案23-39
• 2.1 分布式卫星组网系统组网架构23-27
• 2.1.1 轨道模型的组网拓扑结构23-25
• 2.1.2 功能模型的编队飞行卫星组网拓扑结构25-27
• 2.2 基于OpenFlow的SDN技术27-30
• 2.2.1 SDN架构27-28
• 2.2.2 OpenFlow协议在SDN技术中的应用28-30
• 2.3 基于OpenFlow的SDSN架构30-37
• 2.3.1 天基移动通信网络30-31
• 2.3.2 基于OpenFlow的SDSN架构设计31-34
• 2.3.3 基于OpenFlow的SDSN功能实现34-37
• 2.4 小结37-39
• 第三章 无线网络通信系统接入技术39-67
• 3.1 地面无线系统接入技术39-55
• 3.1.1 非竞争类接入协议39-43
• 3.1.2 竞争类接入协议43-55
• 3.1.3 混合接入协议55
• 3.2 卫星通信系统接入技术55-61
• 3.2.1 卫星通信系统固定分配接入方式55-58
• 3.2.2 卫星通信系统固定分配接入方式实现58-61
• 3.3 适用于分布式卫星组网系统的接入技术61-66
• 3.3.1 WLAN组网拓扑结构61-64
• 3.3.2 分布式卫星组网系统拓扑结构64-66
• 3.3.3 适用于分布式卫星组网系统的接入协议66
• 3.4 小结66-67
• 第四章 分布式卫星组网系统接入协议设计67-83
• 4.1 DSNS接入协议设计依据67
• 4.2 DSNS接入协议MAC层设计67-72
• 4.2.1 DSNS接入协议中MAC层帧间间隔设计67-70
• 4.2.2 DSNS接入协议中MAC层退避算法设计70-72
• 4.3 DSNS接入协议物理层的设计72-75
• 4.3.1 DSNS中星间链路的传输损耗计算72-73
• 4.3.2 DSNS中星间链路卫星接收功率的确定73-74
• 4.3.3 DSNS中星间链路卫星发射功率的确定74-75
• 4.4 DSNS接入协议实现方案75-81
• 4.4.1 DSNS接入协议的总体分析75-76
• 4.4.2 DSNS接入协议主要阶段流程76-81
• 4.5 DSNS接入协议评价指标81
• 4.5.1 网络吞吐量81
• 4.5.2 信道利用率81
• 4.5.3 时延81
• 4.6 小结81-83
• 第五章 DSNS接入协议仿真分析83-101
• 5.1 OMNeT++仿真平台83-84
• 5.2 DSNS网络拓扑结构仿真84-86
• 5.3 IEEE 802.11接入协议的仿真86-90
• 5.3.1 IEEE 802.11b接入协议仿真参数设置86-87
• 5.3.2 IEEE 802.11b接入协议仿真结果分析87-90
• 5.4 DSNS接入协议的仿真90-99
• 5.4.1 只设计帧间间隔时DSNS接入协议的仿真90-95
• 5.4.2 进一步设计退避算法时DSNS接入协议的仿真95-99
• 5.5 仿真结果分析99-100
• 5.5.1 只设计帧间间隔时仿真结果分析99
• 5.5.2 进一步设计退避算法时仿真结果分析99-100
• 5.6 小结100-101
• 第六章 结论与展望101-103
• 6.1 课题总结101-102
• 6.2 工作展望102-103
• 参考文献103-105
• 致谢105-107
• 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果107

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本文编号：323003