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基于GEO/LEO双层卫星网络的路由算法与仿真研究

作　者: 杨校春
导　师: 潘成胜; 杨力
学　校: 大连大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 时间虚拟化 GEO/LEO双层卫星网络分层管理路由算法仿真
分类号: TN927.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

卫星网络系统具有覆盖范围广、通信距离长、接入简单、可扩展性强,以及支持多业务通信等优点,应用日益广泛,是下一代全球移动通信系统的重要组成部分。卫星网络路由技术作为卫星网络技术的关键部分,决定着整个卫星网络系统的效率和可靠性。因其显著的拓扑时变特性和资源受限等特性,使得该网络不能直接应用地面网络成熟的路由方法,因此,研究一种高效的、满足网络拓扑动态变化特性、抗毁性和流量变化适应性的路由技术已经势在必行。本文首先归纳单层、多层卫星网络路由技术的国内外研究现状,将卫星路由技术划分为3类：时间虚拟化路由、空间虚拟化路由和动态路由。在此基础上,其次通过对卫星网络的星座设计及对卫星星座网络特点作分析,确定了本文路由算法研究的网络模型为GEO/LEO双层卫星网络。由于空间虚拟化策略和动态策略具有一定的不适应性,结合GEO/LEO双层卫星网络特点,提出一种基于时间虚拟化和分层管理思想的路由算法VLRA (Virtualized time and Layered management Routing Algorithm),包括时间虚拟化优化策略、分层管理策略和路由计算与更新策略三部分。最后,分析和仿真验证表明,改进的时间虚拟化策略得到的时间片更合理,利于网络的路由和通信,且GEO/LEO双层卫星网络下VLRA算法时延稳定,并具有较好的丢包率和吞吐量性能。将本文的主要创新工作及研究成果总结如下：(1)针对时间虚拟化策略的时间片过短将影响路由性能问题,提出基于GEO/LEO双层卫星网络的路由算法VLRA:时间虚拟化优化策略更合理分割时间片,与之对应的分层管理策略起到管理GEO/LEO网络节点的作用,路由计算与更新策略是VLRA的核心部分。(2)设计仿真方案,包括两个部分：设计GEO/LEO双层卫星网络的仿真场景、仿真场景的GUI界面程序,以及对网络拓扑时间片划分；建立路由仿真平台,通过两个实验来验证算法的性能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-18
  1.1 背景及课题的提出  10-12
    1.1.1 课题研究背景  10-11
    1.1.2 卫星网络路由技术面临的问题  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 单层卫星网络路由研究现状  12-14
    1.2.2 多层卫星网络路由研究现状  14-16
  1.3 研究内容与论文结构  16-18
    1.3.1 研究内容  16
    1.3.2 论文结构  16-18
2 卫星网络的星座设计  18-30
  2.1 卫星网络结构概述  18-25
    2.1.1 卫星轨道类型描述  18-21
    2.1.2 卫星链路类型描述  21-23
    2.1.3 卫星星座类型描述  23-25
  2.2 卫星网络特点分析  25-26
  2.3 GEO/LEO双层卫星网络  26-29
    2.3.1 GEO/LEO双层卫星网络的优势  26-28
    2.3.2 GEO/LEO双层卫星网络模型  28-29
  2.4 本章小结  29-30
3 基于GEO/LEO双层卫星网络的VLRA路由算法  30-41
  3.1 引言  30-31
  3.2 时间虚拟化策略设计  31-34
    3.2.1 时间虚拟化策略介绍  31-32
    3.2.2 优化时间虚拟化策略  32-34
  3.3 分层管理策略设计  34-37
    3.3.1 分群管理策略设计  34-35
    3.3.2 分簇管理策略设计  35-37
  3.4 路由计算与更新策略设计  37-39
  3.5 本章小结  39-41
4 仿真方案与性能分析  41-55
  4.1 仿真软件介绍  41-47
    4.1.1 卫星网络设计软件STK介绍  41-43
    4.1.2 STK与VC集成技术  43-44
    4.1.3 仿真软件NS2介绍  44-47
  4.2 卫星网络星座设计和时间片划分  47-50
    4.2.1 卫星网络星座设计  47-49
    4.2.2 时间片划分结果与分析  49-50
  4.3 路由算法性能  50-54
    4.3.1 时延性能  51-52
    4.3.2 丢包率、吞吐量性能比较  52-54
  4.4 本章小结  54-55
总结与展望  55-56
参考文献  56-59
附录A 路由仿真平台脚本  59-63
  A.1 节点配置  59-60
  A.2 链路配置  60-63
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  63-64
致谢  64-65

基于GEO/LEO双层卫星网络的路由算法与仿真研究

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