低轨卫星DTN网络路由研究

摘要

空间信息网络是是由在轨的多颗卫星以及卫星星座组成的骨干通信网，实现地面网络与航天器之间的互联。可应用到空间环境中的网络体系架构包含三种：空间IP协议体系、CCSDS协议体系以及DTN协议体系。因为空间航天器组网有着间歇性连接、长时延和高误码率的特点，所以DTN协议体系更适用于空间环境，从而形成了空间DTN网络。路由技术包括组播路由是空间DTN网络的主要研究方向，可实现空天地信息传输与分发。低轨卫星DTN网络作为空间DTN网络的重要组成部分，研究其路由技术也是一个重要的课题。 本文基于时变网络拓扑可预测的特征，在研究低轨卫星DTN网络路由技术时，提出了一种MTD单播路由算法，通过该算法可以找到源节点到目的节点的最小时序路径。基于MTD算法论文提出了一种组播版本MBMTD算法。同时，在空间环境中网络资源受限，从充分利用节点之间建立的接触机会和减少消息在网络中的复制数量这个角度出发，提出了基于MTD的组播树(MTBMTD)算法。 本文基于ONE平台进行仿真实验，评估MBMTD和MTBMTD路由算法的性能，并与Epidemic算法作性能比较。为了满足仿真场景的真实性，首先在STK中建立低轨卫星DTN网络模型，得到路由仿真需要的接触信息，并将接触信息导入ONE中作为全局知识验证路由算法性能。仿真结果显示三种路由算法在消息传输成功率方面效果近似，但MTBMTD算法在消息复制比方面性能明显优于MBMTD以及Epidemic算法，其传输时延却要高于其他两种算法。同时两组实验结果表明，当网络中节点密集时，本文提出的MTBMTD路由算法性能提升更加明显。

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