基于路径分段的卫星网络多径路由协议

摘要

随着航空航天技术的迅速发展和应用，卫星通信在政治、经济、军事等领域的战略地位日益提高，卫星网络的研究和应用也引起了世界各国的广泛关注。由于卫星网络具有拓扑持续动态变化、星际链路传输时延长、星上载荷能力有限、时延抖动大等特点而使路由技术面临严峻挑战。
　　利用卫星网络中节点轨道运行的可预知性和周期性，将网络运行周期划分为一系列时间片，在一个时间片内拓扑节点相对稳定。在此基础上，设计并实现了基于路径分段的卫星网络多径路由协议。在传统TCP/IP协议栈基础上，增加跨层信息交互，打破原有分层结构的制约，实现各层信息共享。初始化时根据业务的QoS（Quality of Service）需求，选择满足应用要求的多条路由，实现通信过程负载均衡，提高路由容错性能。在网络运行阶段，通过中继节点的选取，将整条路径分段进行维护，中继节点利用物理层、MAC层和网络层的信息，准确、及时地了解网络状态变化，均衡多径各路负载，动态调整路由;同时采取逐跳验证的传输机制，保证业务可靠、高效的传输，实现自适应、自配置、具有负载均衡能力的高效路由。
　　通过扩展NS2中卫星模块进行仿真分析，验证时间片的理论分析和计算方法的正确性。并采用NS2网络模拟软件对路由算法进行仿真测试，结果表明:设计的路由协议能够适应网络状况和业务需求，具有良好的路由性能，适用于卫星网络。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 卫星网络研究背景及意义

1．2 卫星网络的特点

1．3 卫星网络路由问题

1．4 论文组织结构

第2章 卫星网络路由技术的研究现状

2．1 现有网络路由协议在卫星网络中的适应性问题

2．2 现有卫星网络路由算法

2．2．1 面向连接的卫星网络路由

2．2．2 面向非连接的卫星网络路由

2．3 多路径路由的研究现状

2．3．1 多路径路由的现状

2．3．2 多路径路由的特点

2．3．3 最优路径数目确定

2．4 小结

第3章 卫星网络拓扑模型

3．1 拓扑模型

3．1．1 拓扑结构静态建模

3．1．2 拓扑结构动态建模

3．2 星座模型

3．3 网络拓扑动态性

3．3．1 链路切换

3．3．2 拓扑动态性分析

3．4 小结

第4章 基于路径分段的卫星网络多径路由协议

4．1 路由协议基本思想

4．1．1 跨层信息交互

4．1．2 端到端路径分段

4．1．3 基于跳到跳的传输机制

4．2 路由的建立

4．2．1 路由发现过程

4．2．2 路由选择过程

4．2．3 基于路径分段的负载均衡

4．3 路由的维护

4．3．1 跨层实时维护

4．3．2 跳到跳的验证

4．3．3 路由重构

4．4 小结

第5章 基于路径分段的卫星网络多径路由协议的仿真及性能分析

5．1 仿真环境

5．2 时间片的仿真结果及分析

5．3 协议的仿真结果及分析

5．3．1 有效性

5．3．2 抗毁性

5．4 小结

第6章 结束语

6．1 论文工作总结

6．2 未来研究方向

参考文献

致谢

作者攻读硕士学位期间的科研情况