多层卫星网络管理策略的研究

摘要

单层卫星网络管理比较复杂，需要在全球布置地面站对网络进行管理，这会带来复杂的地缘政治问题，也不符合当前我国的基本国情。采用多层卫星组网，利用不同层次卫星的优点将数据平面和控制平面分离，可以实现优势互补，提高管理效率。这种组网方式将管理工作交由高层卫星处理，不需要在全球布置地面站。
　　目前多层卫星组网大多采用覆盖分域的管理方式，这种管理方式需要足够的管理卫星覆盖整个低层卫星。这种方式不仅使得管理层星座设计复杂，管理卫星数目众多，管理域的频繁变化也增加了时间片的划分难度，而且这种管理方式鲁棒性和抗毁性比较差。为了克服上述问题，本文提出了一种逻辑分域的管理方式。
　　本文首先介绍了逻辑分域管理模式下的多层卫星网络的设计方法，着重介绍了管理层的星座设计，即将所有的管理卫星放置在同一个轨道上，并研究了管理轨道的各种参数。然后在前面网络架构的基础上详细阐述了路由协议的实现，包括分域方法和簇头选举的方法、路由协议的实现流程、数据包的转发流程等等。最后结合网络结构和路由协议说明了逻辑分域管理策略增强抗毁性和鲁棒性的方式。
　　为了评估逻辑分域管理策略的性能，本文利用 STK软件和MATLAB搭建了不同的仿真场景。仿真结果表明相对于传统的覆盖分域的管理方式，在不同的管理高度下逻辑分域需要更少的管理卫星，管理域的变化频度要小得多，而路由收敛时间二者相接近，但是覆盖分域的拖尾现象比较严重。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2卫星通信系统的基本情况

1.3卫星网络结构的研究现状与趋势

1.4卫星网络路由技术的研究现状与趋势

1.5抗毁性研究

1.6论文内容和组织

第二章 逻辑分域管理模式下的多层卫星网络架构设计

2.1概述

2.2 LEO层星座架构

2.3管理层架构

2.4网络结构抗毁性研究

2.5本章小结

第三章 逻辑分域管理模式下的多层卫星网络路由协议研究

3.1概述

3.2卫星路由协议的功能部件

3.3卫星路由协议的相关定义

3.4逻辑分域和簇头选择

3.5卫星路由协议的具体流程

3.6路由协议的抗毁性

3.7本章小结

第四章 仿真实验与分析

4.1 STK 简介

4.2对本文提出的多层卫星网络架构的仿真分析

4.3对本文提出的多层卫星网络路由协议的仿真分析

4.4本章小结

第五章 结束语

5.1主要工作与创新点

5.2后续研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

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