基于卫星综合信息网的网络管理模型

基于卫星网络的特点和发展前景,设计了层次结构和分布式结构相结合的天地一体化的混合式网络管理模型(HH,HierarchicalHybrid),包括组织模型、信息模型和功能模型等,并且首次提出将资源管理、任务调度管理、卫星网络重构等内容引入到卫星网管领域,同时在时间开销上对模型进行了评估·该网管模型的实现可以改变目前卫星管理的烟囱式模式,增强卫星网络运行的自主性、高效性以及信息的安全和可靠传输,具有很强的灵活性和可扩展性,为卫星网络的建设奠定了研究基础·     

基于信息网格的卫星网络仿真方法研究

针对目前卫星网络仿真系统中单一仿真软件很难同时满足卫星网络多方面的仿真需求,对比分析了卫星网络仿真软件的特点,提出了一种基于信息网格的卫星网络仿真方法,实现了一个开放的仿真框架。通过信息网格实现了不同卫星仿真软件之间的互连互通,通过实时共享仿真信息,增强了卫星网络仿真软件功能,为卫星网络仿真提供了一种新的解决方案。     

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%。     

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。     

基于软件定义网络的卫星网络路由预置方法

由于卫星网络所拥有的节点负载有限、拓扑变化频繁、通信距离长等特点,常见的动态路由算法在卫星网络上存在路由无法收敛、丢包严重和传输延迟较大等问题.为此,本文提出了一种基于软件定义网络(Software-Defined Network,SDN)的卫星网络路由预置方法.利用卫星网络的运动规律性,由控制器根据网络拓扑变化情况预先计算路由路径,并在卫星链路断开前为相关卫星节点下发新的路由条目,卫星节点在拓扑发生变化后按照新的路由条目转发数据报文.实验表明:本文方法在180个节点的卫星网络中,端到端时延约为100 ms,丢包率约为0.3％,与OLSR相比,延迟和丢包率均降低了90％以上,可以较好地支持大规模星群系统的通信.     

卫星网络中基于策略的网络管理体系结构

卫星技术的发展十分迅速,未来的卫星网络将会是一个大规模动态异构网络。本文针对传统的网络管理技术对于卫星网络的不适用性,将基于策略的网络管理和卫星网络相结合,提出了一个适用于卫星网络的基于策略的网络管理方案。该方案增强了卫星网络管理系统的的智能性、可靠性、一致性、灵活性和整体性,并且降低网络管理系统的复杂性,为卫星网络管理开辟了一个新的方向。     

层次异构卫星网络群组密钥管理研究

针对卫星网络中近地轨道卫星频繁切换导致密钥更新效率低下的问题,分析卫星网络的拓扑特征和轨道特点,提出一种卫星网络群组密钥更新方案,基于单加密密钥多解密密钥加密/解密协议设计本地成员密钥更新策略,由切换卫星承担公开加密密钥更新任务,解决了卫星网络中因卫星切换导致密钥更新的1-affect-n问题,提高了卫星切换时密钥更新效率,具有前向和后向安全性.     

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%。     

采用径向基神经网络的卫星网络申报趋势分析方法

将径向基函数(RBF)神经网络应用于卫星网络申报趋势分析,构建基于RBF神经网络的趋势量化分析方法,改变当前主要依赖专家经验分析申报趋势的现状,为卫星网络申报趋势的评估提供量化指标.首先,梳理当前卫星网络申报的业务特点;然后,对主流预测方法进行分析,提出基于RBF神经网络的申报趋势分析方法;最后,通过实际申报数据进行算法验证.结果表明:文中方法对卫星网络申报趋势的预测误差总体小于20%,对实际申报工作具有指导意义.     

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。     

卫星网络传输控制协议研究

标准传输控制协议(TCP)直接用于卫星网络,由于其不能够区分丢包和慢启动的长时间需求等导致协议的非适应性.在分析卫星网络影响协议性能因素的基础上,总结了当前针对这些因素造成的不利影响所增加的额外技术,并对现有提高卫星网络TCP性能的方法进行了分类总结,比较了这些TCP的特点,最后指出了卫星网络TCP的未来研究策略和发展趋势.     

基于蚁群算法的卫星网动态路由算法

卫星网络路由应当具有使用较小的通信开销和处理能力计算出最优路径,并能够适应卫星网络拓扑结构动态变化等特点,这与蚁群算法的特征相匹配,能很好地解决这一问题。以此为背景,提出了一种新型的基于蚁群算法的卫星网动态路由算法(DRAS-ACA),并在NS2网络仿真平台上实现了该路由算法,使用gnuplot分析了仿真结果。     

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OPNET的网络仿真及其应用

网络仿真就是一种新的网络规划和设计技术,OPNET可以完成各种通信系统的仿真,包括核心网、接入网、无线网络、卫星网络以及各种混合型网络等.通过对网络仿真技术的概念、特点、应用流程等的论述,给出了基于OPNET的网络仿真的具体方法和步骤,并进行了仿真;根据网络性能参数指标,得出了相应的图表.     

卫星网络控制器动态部署优化方法研究

当前有关研究软件定义卫星网络控制器静态部署方法忽略了卫星网络拓扑的动态性、用户数据流量的不稳定性。综合卫星网络的动态特性,基于软件定义卫星网络的架构,通过设定的三门限值,采用交换机迁移的方式,提出了一种改进鲸鱼优化算法（MWOA）的多控制器动态部署方法,有效地实现了多控制器动态部署。仿真实验表明：MWOA相比于其他算法,在交换机迁移开销、控制链路时延及负载均衡方面均有显著优势,该方法能够进一步提升卫星网络的处理性能,满足用户通信需求。     

低轨卫星网络中的自适应速率网络编码

针对低轨卫星网络星际链路时变性、不可靠性等特点,提出了在低轨卫星网络中进行信息分发的多播卫星网络的自适应速率网络编码方案。首先,构造了多速率静态鲁棒网络编码算法;然后通过对网络容量的估计,实现了自适应速率网络编码。仿真结果表明:自适应速率网络编码提高了信息传递的成功率,所能达到的信息速率远优于固定速率下的网络编码策略,并且很好地逼近了网络的容量极限。     

卫星网络中IP路由技术的研究

为了能够使卫星网络具有许多IP技术的优势,分析了IP路由在卫星网络中应用在网络组播、保证 QoS和网络安全性等方面的优点,提出了卫星网络上应用IP路由可能会出现IP包的不确定性,路由表的 大小、复杂性,路由交换速度等问题,并给出了其相应问题的解决方案。     

天地一体化信息网络的体系结构与协议分析

天地一体化信息网络(space-ground integrated information network,SGIIN)作为未来信息获取、分发、传输和应用的核心基础设施,将对国民经济和社会发展起到非常大的作用.一体化网络的运行环境复杂和应用多样性,对一体化网络的网络架构和协议体系提出了重大挑战.在分析天地一体化网络特点的基础上,提出了两级组网体系,将一体化网络分为一级骨干网和二级接入网,给出了相应的体系架构.比较了不同的传输协议在空间环境下(如长时延、链路误码率高等特点)的性能,给出了量化分析结果;其次,在高度相同的卫星网络场景下,按照卫星网络传输任务的特点,分别从数据包转发、系统复杂度以及可移植性3个方面对不同的卫星网络路由算法进行性能分析.仿真和分析结果表明,基于CCSDS(consultative committee for space data systems)的协议体系可以作为未来天地一体化网络骨干网络的协议体系.     

基于时延的软件定义卫星网络控制域规划策略

现有软件定义网络（SDN）多控制器划域研究大多基于拓扑相对固定的地面网络,难以适应拓扑动态变化的卫星网络,而现有卫星网络研究在处理时延问题时大多只考虑传播时延。针对这一问题,在建立模型时引入控制器处理时延、排队时延对划域的影响,提出了一种面向软件定义卫星网络（SDSN）的时延分析模型。借助该模型进行SDSN多控制域的划分。经过仿真验证,与现有的地面SDN多控制域规划算法及卫星网络控制域划分方法相比,该算法能够更好地适应卫星网络环境,有效降低网络时延,使控制器间负载均衡性能提升40%以上。同时迭代跳出机制使得算法运行速度快,能够适应卫星网络拓扑的快速变化。     

动态卫星网络性能评估

为评估动态卫星网络性能,对现有卫星星座系统的设计和评估方法进行了研究。提出了使用网络最大流问题对动态卫星网络流量进行评估的方法。利用STK进行仿真,求得动态卫星网络的系统覆盖率、卫星对地仰角特性、系统间各节点建链时刻表。使用分段函数将动态卫星网络转化为网络多个状态的组合以求解网络的最大流。结果表明:网络最大流问题可有效评估动态卫星网络传输性能,动态卫星网络传输性能比单层卫星网络的传输性能高30倍以上。