基于QoS保障的空天环境路由策略研究

发布时间：2017-08-13 01:31

  本文关键词：基于QoS保障的空天环境路由策略研究

  更多相关文章： 拓扑结构 链路状态 QoS 路由策略

【摘要】：空天环境中,各种高度轨道卫星、临近空间平台、地面设备等多层次多种类网络节点并存,具有覆盖范围大、传输距离远、系统稳定性高等特点,能够实现大范围持续可靠通信,是继地面通信系统和卫星通信系统之后最具发展前景的通信网络体系。空天网络以卫星、临近空间平台为网络骨干节点,为地面及空中静止或高速移动的用户提供通信服务。针对空天环境的特点,为了保障数据传输的可靠性、高效性,需要设计合理的路由策略来满足不同业务的QoS(Quality of Service,服务质量)需求,因此基于Qo S保障的路由策略是本文研究的重点。首先,对空天网络体系进行总体分析。建立通信网络模型,确定整个网络的拓扑结构、节点在网络中的作用、数据在链路的传输方式,在此基础上根据空天网络的特点选择合适的路由机制。其次,针对空天环境下通信网络拓扑结构高动态变化的特点,设计合理的虚拟拓扑控制策略,这是Qo S路由策略的基础。在传统数据包包头的基础上增加源接入点和目的接入点的IP地址。针对骨干节点的动态性,采用时隙划分的方法将动态的拓扑转换成相对静止的虚拟拓扑;在时隙内采用Dijkstra算法以链路状态作为参数来计算最优路径;在时隙切换时,采用软切换策略避免传输中断。针对用户节点的动态性,设计了用户接入骨干节点和切换骨干节点时的消息传输机制,并建立用户骨干节点连接表进行目的用户连接节点的查询。仿真结果表明,本文路由策略在分组投递率和路由开销上的性能得到了提升。最后,在解决拓扑动态性的基础上,针对链路状态高动态变化的特点,为满足不同业务的Qo S路由需求进行路由机制的研究。首先根据业务需求对传输业务进行分类;分析了影响链路状态的因素,并用时延的形式进行表示,其中对排队延时建立排队论模型进行了重点分析;建立链路状态信息表来表征整个通信网络的状态;在此基础上,基于时变链路状态和业务需求得到路径代价函数和约束条件,建立路由优化模型;针对不同业务类型分别设计路由优化算法。对链路排队延时和丢包重传延时进行仿真,仿真结果证明了模型的正确性。通过对路由策略设计,实现了高动态拓扑结构和高动态链路状态下的不同业务的QoS保障,保证了数据传输的可靠性、高效性,提高了资源利用率。
【关键词】：拓扑结构 链路状态 QoS 路由策略
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN915.02
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题研究的背景9-11
• 1.2 研究的目的及意义11-13
• 1.3 国内外研究现状及分析13-16
• 1.3.1 卫星网络路由技术13-15
• 1.3.2 临近空间网络路由技术15-16
• 1.3.3 目前存在的问题分析16
• 1.4 本文主要研究内容16-19
• 1.4.1 总体设计方案16
• 1.4.2 主要研究内容16-19
• 第2章 空天网络通信体系概述19-26
• 2.1 引言19
• 2.2 空天通信网络拓扑结构分析19-21
• 2.3 数据传输方式21-22
• 2.4 路由机制的选择22-23
• 2.5 相关路由策略的介绍23-25
• 2.5.1 地面网络路由技术23-24
• 2.5.2 卫星网络路由技术24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 基于高动态拓扑结构的虚拟拓扑控制机制26-39
• 3.1 引言26
• 3.2 数据包的包头设计26-28
• 3.3 骨干节点动态性控制策略28-32
• 3.3.1 基于时隙划分控制策略28-29
• 3.3.2 时隙内路由计算29-31
• 3.3.3 骨干节点软切换策略31-32
• 3.4 用户节点动态性控制策略32-34
• 3.4.1 用户连接骨干节点32
• 3.4.2 用户切换骨干节点32-33
• 3.4.3 目的用户连接节点查询33-34
• 3.5 骨干节点操作34-35
• 3.6 仿真与性能分析35-37
• 3.7 本章小结37-39
• 第4章 基于高动态链路状态的QOS路由机制39-69
• 4.1 引言39
• 4.2 传输业务类型及其QOS需求分析39-40
• 4.3 影响链路状态的因素及其表征方法分析40-52
• 4.3.1 链路传播延时42
• 4.3.2 链路传输延时42
• 4.3.3 丢包重传产生的延时42-43
• 4.3.4 链路排队延时43-52
• 4.4 网络状态信息52-53
• 4.5 建立路由优化模型53-55
• 4.6 QOS路由算法的设计55-60
• 4.6.1 低延时需求业务优化算法55-57
• 4.6.2 高带宽需求业务优化算法57-58
• 4.6.3 尽力传输业务优化算法58-60
• 4.7 路由选择与数据转发60-61
• 4.8 仿真与性能分析61-68
• 4.8.1 链路排队延时的仿真61-65
• 4.8.2 丢包重传延时仿真65-68
• 4.9 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-75
• 致谢75

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本文编号：664725