《高動態空間信息網路容量理論》是依託西安電子科技大學，由盛敏擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：高動態空間信息網路容量理論
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：盛敏
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本課題探索空間信息網路中影響網路性能的關鍵要素。針對空間節點高動態運動、網路時空行為複雜、業務需求隨任務變化、以及頻譜和軌道資源受限等的挑戰，建立分析空間信息網路的基本技術途徑，提出具體的網路容量分析方法，揭示空間信息網路網路形態、網路規模、網路協定等對網路容量的制約或提升的本質內涵，形成空間信息網路組網理論基礎；通過深入研究業務特性與節點運動模型及其對網路容量的影響、空間信息網路容量建模、資源受限條件下空間信息網路容量域分析與逼近方法等，突破空間信息網路的組網方法，從而為新一代空間信息網路的部署和性能提升提供技術支撐。
結題摘要
空間通信技術是人類進入空間的橋樑，也是人類掌握和利用空間的基礎。作為衡量網路性能的最基本標尺：網路容量，成為了空間信息網路研究的基礎和重要方向。針對空間信息網路具有空間節點高動態運動、網路時空行為複雜、業務需求隨任務變化、以及頻譜和軌道資源受限等特點，使得傳統靜態拓撲採用的圖模型與最佳化理論不適用於該動態網路等問題，在國家自然科學基金項目“高動態空間信息網路容量理論（編號：91338114）”的資助下，開展了深入的研究工作,並取得了如下研究成果: 首先,構建了資源時變圖和資源時變衝突圖的表征體系，可準確描述空間信息網路資源在時空兩個維度上的關聯性和衝突關係。針對空間信息網路的高動態特性，構建了空間信息網路的資源時變圖體系，實現了空間信息網路中的觀測、計算、存儲、通信等多維資源的聯合表征。同時，還對網路資源間的時空關聯性進行了刻畫，為探索多種資源對空間信息網路中任務執行過程的影響提供了理論基礎。進一步，提出了資源時變衝突圖來建模不同資源調度過程中的衝突關係，揭示了資源衝突的時變性與相關性，為尋找無衝突的資源調度方案提供了理論基礎。 其次,建立了空間信息網路容量的分析模型，獲得了典型場景下的網路容量。針對雙層準靜態星網路，利用圖論與最佳化理論，獲得了網路容量上、下界的閉合表達式，揭示了鏈路頻寬、衛星數目、衛星高度、天線傾角等參數對網路容量的影響。針對高動態空間信息網路，將容量求解問題轉化成資源時變圖上的多商品流問題，揭示了網路中星載圖像壓縮模組能力、存儲空間大小、電池大小等參數對網路容量的影響。 最後,提出了逼近網路容量的有QoS保障的空間信息網路資源管理方法。項目組針對對地觀測系統中任務和資源分布的不均勻性，設計了一種聯合觀測、壓縮、數傳資源的規劃方法，該方法不僅可以有效地提升網路中可承載的任務數，還可有效提升回傳信息的質量。另外，項目組還提出了一種基於天線擺動時間的數傳任務規劃方法來提高中繼衛星系統的資源利用率。該方法在任務規划過程中，根據中繼衛星天線在用戶衛星之間擺動時間來合理安排各天線的服務次序，從而降低天線空轉時間，提高了空間信息網路資源的利用效率。 在整個研究期內，本項目共發表（或錄用）論文27篇，其中期刊論文17篇，會議論文10篇。授權發明專利1項，申請發明專利12項。
