多层卫星网络QoS路由协议研究

摘要

卫星通信技术作为当今世上最先进的通信技术之一，其覆盖面积大、通信距离远等优点使其在各个领域发挥着举足轻重的地位。卫星技术的不断发展以及新兴应用的出现最终导致了多层卫星网络结构逐渐取代单层卫星网络结构，并相继带来一些网络中需要研究的新的问题。其中由于多层卫星网络结构不规则，连接复杂，星间链路有间歇性通断，网络拓扑动态变化频繁等特点，多层卫星网络路由协议的研究问题受到很多研究者的青睐。由于空间信息网络要求有一定的QoS保证，卫星网络作为其核心网络，必不可少要研究它的QoS路由协议。因此本论文主要针对多层卫星网络的QoS路由协议进行研究。
　　本文首先分析了课题背景以及研究的意义，着重分析在卫星移动通信中研究多层网络QoS路由协议的重要性及卫星网络路由协议的国内外研究现状，发现当下多层网络的路由算法研究属于卫星通信的热点问题，尤其是很多业务分类的QoS路由算法的研究相对较少。针对这种现象，本文首先研究移动用户位置管理策略确保移动用户位置可知，为后文路由算法研究奠定基础。其次针对当前GEO/LEO双层卫星网络中连接关系频繁变化造成链路频繁切换；以往网络的分层管理中，一颗GEO卫星与所有与其可视的LEO卫星之间都有链路，连接关系较为复杂；解决网络拥塞的重路由方法的开销较大等问题，本文提出一种基于族首管理的GEO/LEO双层卫星网络QoS路由策略。该策略提出一种MSAP算法，充分利用算法的可离线计算的属性，使用该算法提前计算备选路径，实现负载均衡，缓解网络中的拥塞。然后针对MEO/LEO双层网络中拓扑更新频繁且规律差；解决网络拥塞、保证业务传输带宽的重路由方法的开销较大；不能充分利用多层网络的优势互补来提高不同业务的QoS满意度等问题，本文提出一种基于蜂群位置优化的MEO/LEO双层卫星网络QoS路由策略，该策略提出一种改进的BMDP算法，即M-BMDP算法，有效缓解网络拥塞问题，且更好的为不同类型业务提供QoS服务，时延、丢包率特性都有很好的改善，且解决了重路由的延迟问题，降低了重路由开销。最后考虑地面接入业务对网络业务传输的影响，在MEO/LEO双层网络中研究一种基于流量预测的MEO/LEO双层卫星网络QoS路由策略，通过神经网络预测地面接入业务流量模型，避免网络中由于地面流量接入可能引起的拥塞问题，减少了星间传输业务的丢包率。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容和结构安排

第2章 移动用户位置管理策略的研究

2.1 引言

2.2 基于地理位置区的静态更新策略

2.3 基于移动用户动态更新的策略

2.4 本章小结

第3章 基于族首管理的GEO/LEO双层卫星网络QoS路由策略

3.1 引言

3.2 基于族首管理的GEO/LEO双层卫星网络QoS路由策略原理

3.3 GEO/LEO双层卫星网络模型

3.4 仿真结果分析

3.5 本章小结

第4章 基于蜂群位置优化的MEO/LEO双层卫星网络QoS路由策略

4.1 引言

4.2 基于蜂群位置优化的 MEO/LEO双层卫星网络 QoS路由策略原理

4.3 MEO/LEO双层卫星网络模型

4.4 仿真结果分析

4.5 基于跳数限制优化改进算法

4.6 基于特殊位置区优化改进算法

4.7 本章小结

第5章 基于流量预测的MEO/LEO双层卫星网络QoS路由策略

5.1 引言

5.2 基于神经网络的流量预测理论基础

5.3 基于神经网络的流量预测模型实现

5.4 基于流量预测的M-BMDP算法

5.5 仿真结果分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

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