面向低轨卫星网络的用户随遇接入认证协议

低轨卫星网络能够作为地基网络的补充网络为地形复杂的区域提供网络服务。针对低轨卫星网络信道开放、网络拓扑结构动态变化和用户终端海量的特点导致的安全问题、服务质量问题和网络控制中心负载问题,提出了一种基于Token的动态接入认证协议,基于卫星轨迹可预测性和时钟高度同步的特点构造预认证向量,实现用户的随遇接入和无缝切换。仿真分析结果表明:该协议完全满足安全需求,并且具有较低的切换延时和计算开销,可实现低轨卫星网络中用户的高效、安全接入认证。     

单向链路下高可靠数据传输方法

提出了一种基于最大速率估计的自适应编码方法,该方法实现了单链路网络中高可靠的数据传输.利用单向链路中数据发送速率和丢包率之间的相关性,研究了在数据发送速率不超过最大速率的情况下冗余编码对丢包率的影响,即在低丢包率下采用基于ErasureCode算法的单向控制机制,并基于最大速率估计来调整编码策略,在传输报文间建立冗余校验,利用线路的最大安全速率传输冗余编码信息,将丢失的数据包尽可能高的冗余恢复出来.实验结果表明:该自适应编码方法能够在低丢包率的环境下进一步有效降低丢包率,较好地提高单向传输的容错性,实现单链路传输的可靠性.     

基于ACO的LEO卫星网络路由研究

为了解决低轨卫星网络动态拓扑路由问题,通过更改蚁群优化(Ant Colony Optimization,ACO)算法结构以及信息素更新策略进行调整,提出一种适合LEO卫星网络的具有多QoS约束条件的ACO路由算法.这种路由算法能够根据LEO卫星网络中业务流量分布的变化对网络最优路径做出调整、均衡网络负载、避免拥塞,实现多种QoS指标的联合最优.仿真结果表明:在网络接近满负荷的情况下,路由算法在保证业务QoS需求的同时,使网络资源得到了充分利用.     

LEO卫星网络中TCP协议性能及路由策略研究

该文分析了低轨卫星网络中TCP报文盲目重传的原因,采用预切换方法,提出了避免了报文盲目重传路由策略.采用OPNET仿真软件对改进的策略进行了仿真,结果表明:提出的路由策略能够有效避免LEO卫星网络中数据包盲目重传,改善了TCP连接性能,并且与地面Internet网络具有很好的兼容性.     

卫星星座网络中SIGMA与MIPv6移动性管理协议

为了满足卫星网络与地面互联网相互融合的发展需求,卫星网络中应该支持基于IP的移动性管理协议。无缝IP分集通用移动性结构(SIGMA)与移动IPv6(MIPv6)是地面网络分别基于传输层和网络层的典型移动性解决方案。该文在卫星作为路由器的情况下,阐述了SIGMA与MIPv6在低轨卫星星座网络中的工作流程。分析模型和仿真结果表明,SIGMA协议具有较低的移动管理开销。     

自适应调制编码技术在低轨卫星通信中的应用

本文简要分析了低轨卫星通信信道的特点,介绍了自适应调制编码（Automatic Modulation and Coding,AMC）技术的基本原理,并且通过系统仿真分析了自适应调制编码方案和固定调制编码方案在莱斯衰落信道环境下的系统吞吐量和误码率性能。     

LEO卫星IP网络组播路由算法

为了解决低轨(lowearthorbit,LEO)卫星网络中需要快速高效组播路由协议的问题,提出了一种新型LEO卫星IP网络组播路由算法。在分析建立LEO卫星网络拓扑模型的基础上,该算法利用了LEO卫星网络的自身特点,采用分布式迭代的计算模式,生成基于源端的组播路由树,大幅度地降低了算法的计算复杂度。仿真结果表明,和传统的LEO卫星网络组播路由算法相比,该算法具有较低的计算复杂度,生成的组播路由树具有较小的开销。相比于传统MRA算法,该算法生成的组播树中源点到组播成员节点的平均延时大约为前者的90%。     

OFDM中的自适应Turbo编码调制

自适应编码调制(AMC)技术可以有效地提高无线数据传输的频谱利用率.为在目标误码率RBE(BER)限制下优化系统吞吐提出了一种基于正交频分复用(OFDM)的恒功率、变速率的自适应Turbo编码调制的方法,以及基于容量估计的自适应算法.仿真表明,在目标BER为10-4下,此自适应OFDM方法与相同吞吐下的固定Turbo编码调制相比,有7.5dB以上的信噪比(SNR)增益.同时,与基于固定门限的自适应调制算法不同,基于容量估计的自适应算法下,子带数目的减少不会带来吞吐性能的恶化,可以用来进一步降低系统的反馈开销.     

一种实用自适应Turbo编码调制的优化设计

提出一种用于慢衰落信道上的实用自适应Turbo编码调制方案．该自适应方案在所有衰落域中使用相同的、由码率可变Turbo编码器和速率、功率可变多阶正交幅度(MQAM)调制器组成的Turbo编码调制器，具有较低的实现复杂度．给出了满足各种系统约束条件下的优化设计，并通过系统仿真验证其性能．结果表明，同时自适应调整Turbo编码调制器的速率和传输功率可以达到距Shannon容量限仅2．5dB的优异性能。     

移动流媒体动态自适应速率选择算法研究

针对移动终端无线端口在接收流媒体数据时速率切换频繁、能量利用效率低问题,提出一个基于能耗感知的动态自适应速率选择算法(EDARS)。算法根据监测到的网络带宽和流媒体编码率信息,自适应调整终端缓存区下限阀值,使缓存空间大小更契合当前带宽和流媒体编码率;通过设置一个动态安全边界和响应延时因子,自适应地选择下一个目标视频块的码率。实验结果表明:该算法能明显地降低码率切换频率,提升能量的利用效率。     

一种集成网络编码的低轨卫星网络多径路由方法

针对星际链路的时变性、不可靠性和间断性连接的特点使得在低轨卫星网络中应用多径路由技术产生报文乱序和报文丢失现象,提出一种集成网络编码的多径路由方法。理论分析表明,在同等多路径数目和报文丢失率条件下达到相等的报文投递率,该方法的传输性能优于传统的多径路由方法。通过扩展ns-2软件并进行仿真实验,比较2种方法在不同的多路径数目、冗余因子和链路报文丢失率条件下的报文投递性能,仿真结果验证了理论分析的正确性,表明采用该方法可显著提高多径路由传输的可靠性,节省星上通信资源并在一定报文丢失范围内提升多径路由的容错能力。     

下一代LEO卫星网络路由策略分析

鉴于LEO卫星网络有限的资源和高昂的建设维护成本，研究有效的LEO卫星网络路由策略成为下一代LEO卫星网络建设的关键问题。LEO卫星网络具有不同于传统的地面网络的特性，首先从对路由影响的角度对这些特性进行归纳，随后依据这些特性总结出侧重于网络拓扑结构、路由更新和负载平衡3个方面的解决方案，分析了每种方案特点，为进一步设计满足应用需求的、更为有效的下一代卫星网络路由策略奠定基础。     

基于拥塞避免的卫星网络路由算法

提出一种基于低轨道和静止轨道星座的双层网络新路由算法, 利用低轨道卫星及其星间链路构成的网状拓扑对星上路由进行计算, 并通过拥塞避免和数据包分类机制进行优化, 解决了卫星网络中由于业务流量大而导致的网络拥塞问题. 仿真结果表明, 该方法降低了网络平均端到端的时延和平均丢包率, 从而提高了网络性能.     

低轨卫星星座通信系统星间路径选择

现有的低轨卫星星座路由算法在选择星间路径时,根据算法特征分别选用最短传输延时路径(LDP)和最小跳数路径(LHP),但是对选用LHP的合理性缺乏详细分析。针对低轨卫星星座系统中LDP与LHP的关系问题,该文通过遍历仿真验证,LDP属于LHP集合,且LHP集合中各条路径传输延时差别不大,可以用LHP代替LDP以降低计算复杂度,便于路由算法的分布式实现。此外,基于LHP传输延时的变化特征,提出了星间路径选择的策略,减少了路由切换次数,为进一步优化分布式路由算法奠定了基础。     

基于深度图强化学习的低轨卫星网络动态路由算法

为了解决高移动性导致卫星网络路由难以计算的问题,融合图神经网络和深度强化学习,提出一种基于深度图强化学习的低轨卫星网络动态路由算法。考虑卫星网络拓扑和卫星间链路的可用带宽、传播时延等约束,构建卫星网络状态,通过图神经网络对其进行表示学习;根据此状态的图神经网络表示,深度强化学习智能体选择相应的决策动作,使卫星网络长期平均吞吐量达到最大并保证平均时延最小。仿真结果表明,所提算法在保证较小时延的同时,还能提升卫星网络吞吐量和降低丢包率。此外,图神经网络强大的泛化能力使所提算法具有更好的抗毁性能。     

Reverse Detection Based QoS Routing Algorithm for LEO Satellite Constellation Networks

A reverse detection based QoS routing algorithm was developed based on the dynamic topology of low earth orbit (LEO) satellite constellation networks. This distributed algorithm has very low computational complexity, so it is suitable for on-board processing. This algorithm improves the autonomous operating capability and throughput of satellite networks. Simulations show that the algorithm has better performance than the static sequent snap shots algorithm with acceptable low overhead signaling.     

LEO卫星IP网络组播路由算法

为了解决低轨(low earth orbit,LEO)卫星网络中需要快速高效组播路由协议的问题,提出一种新型LEO卫星IP网络组播路由算法。在分析建立LEO卫星网络拓扑模型的基础上,该算法利用LEO卫星网络的自身特点,采用分布式迭代的计算模式,生成基于源端的组播路由树,大幅度地降低了算法的计算复杂度。仿真结果表明:与传统的LEO卫星网络组播路由算法相比,该算法具有较低的计算复杂度,生成的组播路由树具有较小的开销。相比于传统MRA算法,该算法生成的组播树中源点到组播成员节点的平均延时大约为前者的90%。     

低轨道卫星功率带宽资源联合分配方法

由于低轨道卫星星上功率和带宽资源有限,设计有效的资源分配方法具有重要的意义.基于此提出了一种低轨道星间功率带宽资源联合分配方法,提高了星间资源分配的公平性和网络业务承载能力.该方法应用地面站数目和星地链路存在时间刻画星间链路容量的比例,将星间资源分配问题归纳为非线性混合整数规划问题.通过引入动态可行域,定义二元变量更新操作来改进燕子群算法,用于优化模型求解.仿真得出卫星瞬时吞吐容量和瞬时网络容量变化具有周期性,并伴有随机波动,所提方法牺牲了网络容量,获取了星间资源分配的公平性.