论文部分内容阅读
随着全球一体化进程的迅速迈进，人们对网络通信技术的依赖程度日益提高，传统的地面网络已经不能满足人们实时性、综合性的服务需求，具备全球覆盖、多种功能、自主运行、轨道互补的以卫星系统为核心的空间信息网络成为新的发展方向。受空间信息网拓扑动态变化的影响，传统地面网络中现有的路由算法不适用于空间信息网，而且随着空间武器的发展，网络中的卫星节点失效的可能性大大增加，卫星和其他航天飞行器一旦发射就很难检测故障和修复，因此设计具有一定自组织自适应能力、其备抗毁性的路由协议具有重大的研究价值。 本文针对空间信息网的特点和抗毁路由算法中存在的问题，对空间信息网中抗毁路由算法进行了研究。 首先，在分析了卫星网络的特点、拓扑结构抽象策略和卫星链路状态获取方法的基础上，提出了一种卫星网络抗毁路由模型，该模型主要包括限定寻路范围、路由发现、路由维护和抗毁处理四个机制。针对现有“松紧约束”方法在卫星失效场景中可能无法建立路径的问题，提出了一种自适应扩展寻路范围方法，该方法通过使用源和目的节点的逻辑位置信息确定寻找路由的范围，在充分减少网络控制开销的同时可以保证多条路径的存在。 其次，针对现有抗毁路由中存在的时延大、丢包率高的问题，提出了一种基于断点续传的单层星座抗毁路由算法。该算法以LEO星座为系统模型，采用分布式按需路由策略，以最小端到端时延为约束计算最优路径，并通过断点续传的方法可以在失效节点处重新探测一条到达目的节点的路径。仿真结果表明，在节点可能失效的场景中，该算法以少量控制开销为代价，可以获得较好的数据传输率和时延性能，保证了路由的可靠性和抗毁性。 最后，针对单层星座抗毁路由受网络流量影响较大的问题，提出一种基于A*算法的双层星座抗毁路由算法。该算法使用LEO/MEO双层星座作为系统模型，LEO层卫星负责获取链路状态信息和传输数据，MEO层卫星使用改进的A*算法为LEO层卫星计算最优路径，并使用断点续传方法作为抗毁处理策略。仿真实验表明，该算法相对其他双层集中式路由算法可以大大缩小建立路径时间，并且能够在节点失效的场景中，在保证数据传输率的同时，进一步减小平均端到端时延。