基于社团结构的天基信息网络结构设计构想与仿真

发布时间：2021-03-21 18:11

　　着眼卫星业务一体化发展,基于分簇的思想和复杂网络理论与方法,提出一种基于社团结构的天基信息网络结构设计构想,并基于STK软件进行仿真,建模生成6社团237个节点的虚拟网络。针对网络中的度分布、介数、聚类系数等静态参量进行分析,揭示天基信息网络节点连接规律与网络结构特性,为天基信息网络结构设计提供新的思路和方法参考。 

【文章来源】：天地一体化信息网络. 2020,1(02)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

卫星网络发展阶段

天基业务接入网由布设在高轨或中低轨的若干接入节点组成。面向卫星通信、遥感、导航定位、水文气象、地理测绘等业务场景，引入社团的思想，把各业务卫星星座看作不同的社团子网进行规划设计。按照业务类型的不同，共规划“遥感观测、通信传输、导航定位授时（PNT）、环境测绘、太空态势感知”5类业务子网，业务子网由簇头节点实现与天基骨干网络的连接，同时子网间可协同工作，共同构成天基业务接入网。卫星互联网是指着眼低轨卫星互联网发展趋势，面向地面终端用户，利用地球低轨道卫星星座提供以宽带移动通信服务和互联网接入服务为主的卫星网络系统。卫星互联网接收骨干网络节点的测控及网管，是卫星通信和互联网融合的新型网络。相比高轨卫星，卫星互联网具有低时延、易于实现全球覆盖的特点。以低轨卫星星座为核心构建的数据传输网络，一方面提供了全球覆盖的通信链路和互联网，为全球无缝连接的数据接入提供了支持，随时随地提供高速低成本的数据传输通道；另一方面提供了根据不同功能搭载的功能性载荷，以及导航增强等服务业务，具备较强的广域服务性和功能扩展性。

本文重点研究所生成网络的度及度分布、介数和聚类系数、平均路径长度等参数来揭示网络拓扑结构的基本规律。所有仿真均通过100次仿真运行计算其平均值，得到的结果见表2。由表2可以看出，整个网络平均连接数A（社团网内连接数和社团网间连接数）为740，社团网间平均连接数A0为64，占到总平均连接数的8.65%。网络的平均度<k>为6.235 9，说明各个社团内部和社团之间节点连接较多，节点之间的联系较为紧密；整个网络的平均路径长度为4.694 2，该指标的含义为从任意一个节点出发到另外一个其他节点平均需要转4.694 2次。对一个具有237个节点，平均有740个连接边的复杂网络来说，节点之间具有较短的平均距离，具备扁平化特征；网络直径平均值为10.46，说明两个节点之间的最远距离需要经过10次连接到达；平均聚类系数值为0.267 6，模块度度量值Q为0.596 5，说明整个卫星网络节点聚集度较高，且拥有很高的社团网化程度[9]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]虹云工程首星[J]. 陈静.  卫星应用. 2019(03)
[2]“鸿雁”星座谱写我国低轨卫星互联网建设新篇章[J]. 本刊编辑部.  中国航天. 2019(02)
[3]天地大融合时代,卫星通信何去何从——融合5G的卫星网络方案建议[J]. 郭正标.  卫星与网络. 2018(09)
[4]关于天地一体化信息网络发展建设的思考[J]. 吴巍,秦鹏,冯旭,刘海蛟,黄照祥.  电信科学. 2017(12)
[5]σ星座设计与仿真[J]. 张雅声,莫薇.  装备学院学报. 2016(04)



本文编号：3093319