《空間信息網路時變圖模型研究》是依託西安電子科技大學，由李紅艷擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：空間信息網路時變圖模型研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：李紅艷
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
空間信息網路將是國家重要的基礎設施。該網路具有鏈路斷續連通、傳播時延尺度大、節點存儲器有限等特徵。無法利用靜態圖構建網路模型，無法利用成熟的圖論理論進行網路的計算、分析與設計。基於此，本課題將探索空間信息網路的時變圖模型，研究內容包括：多約束條件下的網路星座規劃方案，空間信息網路各資源要素制約端到端流量的規律，構建網路的時變多維資源圖模型；研究網路多維資源圖模型的簡化方法，提出多維資源圖模型向時間不關圖的轉化機制。將探索時變圖的最佳化搜尋算法，研究內容包括：多項式時間最短路徑路由算法；時延保障的路由算法；多路徑路由算法，多項式時間的最大流算法。將構建演示驗證平台，驗證時變圖模型轉換機制、時間不關圖的性能及多種路由算法的效能。課題成果將必須拓展動態圖模型與最佳化理論，為空間信息網路的設計、管控與使用提供理論及技術支持。
結題摘要
項目面向高軌/低軌衛星、地面站、飛艇等節點構成的時變空間網路，面向資源衛星、飛機、地面移動終端等用戶生成的隨機業務環境，針對空間信息網路的高效圖模型缺失、網路性能分析困難、高效利用空間鏈路資源的路由算法缺失、以及現有空間信息網路承載能力難以最大化利用等問題，開展了時變圖模型、時變網路路由算法及時變網路路由協定演示驗證平台等研究工作，取得如下研究成果。（1）提出了空間信息網路時變圖模型—存儲時間聚合圖，在動態稀疏鏈路資源、節點快取有限等約束條件下，精確高效表征了空間信息網路的拓撲特徵。與傳統的快照圖模型相比，彌補了快照之間關聯關係的表征，解決了快照圖無法利用斷續連通鏈路資源的問題；與時間擴展圖相比，存儲時間聚合圖的存儲量顯著下降。（2）首次提出快取受限時變圖最大流算法。針對節點快取有限的約束條件，在存儲時間聚合圖節點模型上增加了快取限制，設計了快取受限的存儲時間轉移序列的轉移規則，給出了時變圖最大流算法，與時間擴展圖相比，基於存儲時間聚合圖最大流算法的算法複雜度降低，算法複雜度不隨時間序列長度的增加而增加。該算法可用於分析空間信息網路的網路承載能力，為斷續連通網路鏈路資源的最大化利用提供了理論依據。（3）提出了基於存儲時間聚合圖的最短時延路由算法，考慮了節點快取與業務流流量等約束，支持斷續連通網路路由的計算。（4）研製了空間信息網路時變圖關鍵技術演示驗證平台。設計了鏈路模擬器，仿真空間信息網路拓撲的時變特徵；設計了支持存儲時間聚合圖路由算法的拓撲發現機制與時變路由表，支持時變網路路由協定的驗證。項目研究成果為空間信息網路的表征、網路傳輸性能的分析、路由計算及業務調度與編排提供了理論支撐。本項目的部分研究成果將用於國家重點研發計畫“基於分散式可重構航天遙感技術”項目。
