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空间探索和开发利用的进展使空间任务的复杂性不断增加，原有的点到点通信方式与单一的服务已经不能适应现有和未来的空间任务，从而促使卫星系统向更高水准的网络化方向发展。混合卫星网络系统以其综合性强、资源有效利用以及网络化、全方位的服务模式成为卫星系统未来的发展方向之一，对社会和经济发展，以及军事装备的现代化具有历史意义的推动作用。
因为混合卫星网络具有结构不规则、星间连接复杂、拓扑动态变化等特点，建立混合卫星网络模型，分析网络宏观特性，在此基础上研究混合卫星网络路由技术，实现数据在空间的无缝传输成为当前迫切需要解决的问题。本文分析了混合卫星系统建模与路由技术的发展趋势，提出了一种具有普适性的混合卫星网络数学模型，从一体化路由与异构卫星系统集成路由两个方面探索了混合卫星网络系统的空间路由技术。论文的主要工作及创新点如下:
●针对混合卫星网络系统轨道类型多、卫星功能各异、网络拓扑动态变化、系统状态复杂等特点，建立了比传统卫星网络模型普适性更强的混合卫星网络动态模型。结合复杂网络的有关理论，提出了混合卫星网络基本特性分析指标、抗毁性分析指标以及信息中心性评估指标，从网络拓扑、通信能力、网络可靠性、信息中心性等方面分析混合卫星网络的特征，为设计混合卫星系统网络结构、提高系统可靠性、优化路由算法以及平衡网络负载提供理论支持。
●因为混合卫星网络存在轨道多样、状态复杂、链路间歇性中断等问题，设计了基于历史连接信息预测的分布式卫星网络路由协议。该协议从卫星运行轨道具有周期性的基本特点出发，学习与邻居卫星的一跳式动态连接知识，并有效利用数据传输时捎带更大范围的星间多跳连接信息，以扩展学习到的路由信息，更好的预测星间动态连接，为数据传输提供可靠的转发信息，同时结合DTN网络的“存储-转发”思想，提高网络中数据的路由成功率。仿真结果表明该路由协议的发送成功率与洪泛类路由协议接近，同时有效减少了网络中数据包的副本数，节省了卫星网络资源。
●混合卫星网络具有临时组网的特点，因此研究一种在网络层实现异构卫星网络互连的路由方法可为系统的快速集成提供技术支持。结合DTN的覆盖思想，提出网络覆盖层的汇聚架构，在该架构的基础上提出“拼接路由”方法，给出了异构卫星网络之间的集成路由策略。进一步研究了汇聚架构的部署方案与拼接路由的网络开销。研究了拼接路由方法在Linux内核中的实现途径，设计了扩展性强、易于实现的模块化协议调度控制机制，为在实际中实现异构卫星互连提供参考。
●基于OMNeT++平台与MiXiM移动模块，设计了混合卫星网络系统通信协议仿真平台，给出了仿真平台的结构框架及仿真模型。该仿真平台能够模拟不同轨道卫星的动态运行;通过自定义星间建链规则控制卫星网络拓扑结构;提供基本的星上协议栈，便于卫星通信协议的开发;提供三维运行图、性能分析图和结果文件等用户接口，便于观测与分析协议性能。