LEO/MEO卫星网络动态路由协议在仿真平台上的实现

摘要

近年来，随着社会对信息化需求日益增强，低地球轨道(LEO，Low Earth Orbit)和中地球轨道(MEO， Medium Earth Orbit)卫星通信系统承担起了越来越多的任务。但是，现有的卫星系统连通性性差，彼此的信息不能及时共享和综合利用。未来的卫星系统将朝网络化方向发展。按照空间信息资源的最大有效综合利用原则，通过星间通信链路互通互联，构成智能化体系，形成自主运行的卫星网络。 本文分析了现有传统网络的路由协议无法直接应用于卫星通信系统的主要原因，并结合LEO/MOEO卫星通信系统自身的特点，提出了一种面向卫星网络的动态路由协议。该协议采用静态配置与动态调整相结合的路由策略，以较低的开销实现快速收敛的高效分布式路由。静态配制是指利用卫星运动的规律性和可预知性，为其计算最优路由，进行离线路由配置；动态调整是当卫星出现故障或者发生离开原来的运行轨道等不可预知的事件时，进行路由维护，保持网络连通性。并在网络规模扩大时采取分级路由结构实现网络的无缝扩展。 为了验证协议的有效性，首先利用网络模拟器(NS2)对协议进行了模拟和性能分析。由于NS2采用单机模拟方式工作，与真实网络环境存在较大差距，所以本文在有线局域网上搭建空间网络仿真平台，在Linux操作系统上实现了动态路由协议，在真实的网络环境中仿真空间网络特性对协议进行测试，以避免在未来实际应用中造成损失。 测试结果表明，该协议能够有效解决LEO/MEO卫星网络中的路由问题，并以较小的信令开销提高了空间网络的抗毁和重构能力。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1卫星网络简介

1.1.1卫星网络的分类

1.1.2卫星网络的特点

1.2 LEO/MEO卫星网络中的路由问题的提出

1.2.1现有固定网路由协议在LEO/MEO卫星网络中的适用性问题

1.2.2现有Ad Hoc网络路由协议在LEO/MEO卫星网络的适用性问题

1.2.3现有的卫星网络路由协议

第二章LEO/MEO卫星网络动态路由协议及在NS2下的模拟

2.1动态路由协议的描述

2.1.1簇的离线初始化

2.1.2簇的动态维护

2.1.3簇内路由

2.1.4簇间路由

2.2动态路由协议在NS2模拟

2.3在NS2中模拟的缺陷

第三章空间网络仿真平台

3.1空间网络仿真平台设计思想

3.2空间网络仿真平台各个模块的介绍

3.2.1控制中心

3.2.2终端节点

3.3数据分析模块的设计与实现

3.3.1数据分析模块的功能

3.3.2数据分析模块的设计

3.4动态路由协议设计与仿真平台的接口

3.5 小结

第四章动态路由协议的设计与实现

4.1动态路由协议实现总体结构

4.2动态路由协议所需维护的表结构及路由报文格式

4.2.1动态路由协议所需维护的表结构

4.2.2路由报文的种类及其格式

4.3动态路由部分中主要功能模块的实现

4.3.1离线初始化功能模块的实现

4.3.2簇的动态维护功能模块的实现

4.3.3簇内路由维护功能模块的实现

4.3.4簇间路由维护功能模块的实现

4.4程序设计中应用的关键技术

4.4.1 Linux网络编程中的套接字编程

4.4.2多线程编程

4.5 小结

第五章动态路由协议在仿真平台上的测试

5.1在仿真平台测试的实验条件

5.2仿真的步骤和场景的设置

5.2.1仿真的步骤

5.2.2仿真场景的设置

5.3簇内路由维护的测试过程及结果分析

5.3.1簇内一条链路断路情况的测试及仿真数据分析

5.3.2簇内两条链路断路情况的测试及仿真数据分析

5.4簇间路由维护的测试过程及结果分析

5.5分析总结

第六章结束语

参考文献

致谢