空間網路時變特性建模及多約束條件路由機制研究

《空間網路時變特性建模及多約束條件路由機制研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由虞萬榮擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：空間網路時變特性建模及多約束條件路由機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：虞萬榮
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

隨著航空航天技術的迅速發展和套用，空間在政治、軍事、經濟等領域的戰略地位日益提高，取得空間優勢成為世界各國發展空間技術的首要任務。空間網路作為未來空間系統信息交換的基礎設施，必將成為實現空間系統效能最大化的核心信息紐帶。路由是空間網路中的基礎性問題，得到了國內外研究團體的持續關注。現有的路由機制由於所基於的網路模型不能充分反映空間網路的多方面屬性，在實用性與有效性方面存在較大局限。本項目立足申請者的切身體會，面向空間網路建設的實際需求，嘗試用新的方法描述空間網路，探索多維空間網路拓撲模型，使其儘可能全面的反映空間網路的多種內在屬性，進而基於該模型，對滿足多屬性約束的路由算法進行廣泛而深入的研究，力爭取得一些突破性的成果，並構建高逼真度的仿真平台進行驗證。項目預期研究成果將為我國空間網路的建設提供理論依據和技術支撐。

結題摘要

本課題研究過程中對空間網路的星間鏈路特性進行了分析，研究ISL長度以及對應時延的變化規律，確定空間網路鏈路的時延包括傳播時延和排隊時延，給出了相應的計算公式；根據空間網路鏈路變化情況，採用時間片劃分的策略，提出了基於演化圖的空間網路時變拓撲描述模型，實現了對空間網路不同緯度的刻畫和描述;圍繞不同的套用場景，分別研究提出了三個具體的路由算法。 基於空間網路演化圖模型，在充分考慮空間網路拓撲可預見性的前提下，我們研究提出了名為CARFOR的空間網路鏈路容量約束下的最小延遲路由算法，該算法可以在充分考慮空間網路每條鏈路的容量約束的前提下，根據空間網路節點間的時變連線關係計算最小延遲路由。 提出基於位置的LEO衛星網路的數據報路由算法LBRA，較好的適應空間網路拓撲時變特性和移動用戶與衛星之間連線的動態性。LBRA無需維持路由信息的一致性，又能夠快速適應網路拓撲的變化，具有較小的信令和處理開銷，以及良好的可擴展性。LBRA首先對實施基於地理位置的路由算法時，需要應對的本地極值情況進行分類；然後，利用衛星網路拓撲的規律性，通過將用戶節點的相對不變屬性與基於軌跡的轉發方法相結合的方式，解決不同類型的本地極值問題。 提出一種不依賴於“組播樹”,基於組播用戶地理位置的組播路由協定GMPBMR, 依據衛星所在軌道面，對 LEO 衛星網路中的衛星節點分簇，將組播用戶與衛星節點間接入關係的變化信息，限制在簇內衛星節點間通告；使用基於地理位置的路由算法路由組播數據報，使得 GMPBMR 能快速適應網路拓撲的動態變化。由於 GMPBMR 無維護組播狀態信息的開銷，並使用基於地理位置的路由算法路由組播數據報，因此，具有較小的信令和處理開銷，以及較好的可擴展性。