衛星網路可生存Qos路由協定與仿真研究

《衛星網路可生存Qos路由協定與仿真研究》是依託清華大學，由王殿軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：衛星網路可生存Qos路由協定與仿真研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：王殿軍
• 項目類別：面上項目

項目摘要

衛星網路與地面網路的無縫融合使衛星網路作為骨幹網承載IP與多媒體業務成為趨勢，發展強生存能力的Qos路由協定已是衛星網路長遠建設的必然需求。然而，由於衛星網路高速變化的拓撲與宇宙空間環境的複雜性，現有衛星網路的路由協定在可生存性、魯棒Qos路由等方面存在較大局限，無法為IP或多媒業務提供完全穩定、可靠與Qos保障的路由服務。為了解決這些問題，本課題將著力研究衛星網路路由的自適應策略、可生存性與負載均衡、魯棒性與Qos結合以及計算複雜度等問題，並通過構建半實物的仿真平台對提出的策略進行實驗評估，為研究的深入開展提供基礎。 衛星網路魯棒高效路由技術是空間信息技術與航天技術具有前瞻性和綜合性的研究方向，在全球導航、資源勘查、廣播通信等領域具有廣泛的套用，具有重要的理論與實際套用價值。

結題摘要

衛星網路憑藉其全球覆蓋特性、靈活的頻寬按需分配和方便用戶接入等優點成為下一代網際網路與星際Internet重要組成部分。隨著空間通信技術的發展，未來衛星網路的生存環境更為複雜，自然因素(如光電干擾、能量受限、空間輻射等)和人為因素(如空間競爭、軍事打擊等)均可對衛星系統造成破壞。提高衛星網路路由的可生存性對於提高衛星網路在複雜空間環境下的通信抗毀能力具有重要的實用價值。本項目從拓撲控制與路由策略的角度研究了LEO(Low Earth Orbit)衛星網路和雙層LEO/ MEO(Medium Earth Orbit)衛星網路的可生存路由策略，並分析了衛星網路路由的複雜度問題。主要研究內容及結果包括： (1) 提出了基於虛擬節點策略的LEO衛星網路虛擬拓撲模型。通過正式的定義形式化了基於虛擬節點策略的虛擬拓撲模型，提出了該虛擬拓撲模型的最佳化設計方案，並分析了該模型的重要屬性。 (2) 提出了LEO衛星網路可生存路由策略。針對LEO衛星網路2維Mesh拓撲特徵，提出了故障塊動態構建的形式化模型和故障塊內/外的自適應容錯路由算法。理論分析與仿真結果表明：所提算法有效提高了LEO衛星網路路由的可生存能力，並具有低的計算和通信負載。 (3) 提出了雙層LEO/MEO衛星網路可生存路由策略。針對傳統雙層LEO/MEO衛星網路的拓撲控制策略不能精確反映LEO層拓撲變化的局限和相應路由協定不能解決高層衛星失效的路由問題，提出了雙層LEO/MEO衛星網路拓新的撲控制策略和可生存路由協定。仿真結果表明了新拓撲控制策略與可生存路由協定的有效性。 (4) 研究了衛星網路路由的計算複雜度，嚴格證明了如下定理：集中式與本地路由策略下衛星網路的分組路由問題均為NP完全問題；最小路徑拉伸、最大路徑收縮與最大路徑保持的路由問題均為NP困難問題。這些結論從理論上證明了衛星網路動態拓撲下路由問題的難解性。