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.     

具有星际链路的LEO/MEO卫星网络动态路由协议

针对具有星际链路的LEO/MEO卫星网络,设计了一种具有自主运行能力的卫星网络动态路由协议(SDRP).采用时间离散化的链路状态增量更新的虚拟拓扑路由算法,降低了网络开销.提出的多点转发节点选举算法,提高了路由收敛速度和网络资源利用率.仿真结果表明,卫星网络动态路由协议的路由收敛时间远小于网络稳态保持时间,路由收敛时间是OSPF的1/10,平均协议带宽占用率也大大小于OSPF,可以保证卫星网络的信息可靠传送.     

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。     

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.     

基于混沌遗传算法的QoS组播路由

针对遗传算法在搜索最优组播树的过程中易发生早熟收敛的缺点,提出一种抑制早熟的混沌遗传算法.利用混沌的随机性和遍历性,将混沌扰动算子加入到遗传算法的操作中,当判断种群有早熟发生时,就对该种群进行类似变异的混沌扰动操作,从而增加了种群的多样性,既保留遗传算法的全局搜索能力又能有效改善算法性能.仿真结果表明,该算法能克服早熟收敛的缺点,又能快速、有效地构造出满足QoS约束要求的最优组播树.     

基于流量类型的多媒体传感器网络QoS选路算法

无线多媒体传感器网络需要为不同的上层应用提供不同的支持和服务.分析多媒体传感器网络需要支持的6种主要流量类型的不同QoS需求,并抽象出多媒体传感器网络模型,定义基于流量类型的QoS选路方法,提出基于流量类型的多媒体传感器网络QoS分层蚂蚁选路算法,为网络中的各类流量选择满足各自主QoS需求的路由,合理利用网络资源,提高网络性能;仿真结果表明该方法能够为多媒体传感器网络中的多种流量提供较好的QoS保障;同时,针对分层拓扑结构所采用的分层蚂蚁选路减小了算法的运算空间,对于连接复杂的大规模网络具有实际意义.     

基于狩猎搜索的可信QoS路由算法

提出了一种可信QoS路由算法,采用区间形式描述用户需求以适应用户QoS和信任要求的模糊性,采用基于滑动窗口和窗台的信任评估与控制机制,引入满意度函数,基于狩猎搜索寻找满足用户需求的优化路径.对提出的算法进行了仿真实现,并在多个实际网络拓扑和虚拟网络拓扑上进行了性能评价,结果表明,所提算法是可行和有效的,同现有算法相比,具有更好的性能.     

低轨卫星多普勒频移特性几何估计算法

为了能实时准确地计算低轨卫星的多普勒频移,提出了一种适用于不同偏心率的低轨道卫星多普勒频移几何计算方法.该方法无需地面终端经纬度位置及卫星实时坐标,仅由卫星轨道参数及终端处最大可视仰角即可得到当前可见窗内多普勒频移特性.算法计算过程简单、复杂度低、利于片上编程,仿真结果及数值分析均表明该算法具有较高的精确度,可为卫星通信接收机多普勒频移估计与补偿提供先验信息.      

新式遗传算法在QoS路由选择中的应用

针对服务质量(QoS)路由的特点，提出了一种新式遗传算法。与基于二进制编码的通用遗传算法相比，本算法采用节点序列编码，编码、解码过程简单、直观，并在此基础上引入新的遗传交叉、变异算子。仿真实验表明，该遗传算法用于QoS路由具有全局收敛性，收敛速度较通用遗传算法有很大改观。     

低轨导航星座多普勒定位模型及性能分析

相较于北斗、GPS等全球卫星导航系统（GNSS）,低轨道卫星（LEO）具有更加显著的多普勒频移效应,有助于增强GNSS定位、导航和授时（PNT）服务性能。针对当前可用的LEO导航信号少,无法满足地面用户瞬时定位的问题,研究提出了基于一个由288颗LEO卫星构成的Walker星座,选取仿真了9个全球均匀分布的地面站多普勒观测值,建立了瞬时多普勒定位数学模型,并评估了其潜在的服务性能。结果表明：在中低纬度地区,LEO可视卫星为10~ 15颗左右,多普勒定位精度因子（PDOP）达到500 ~ 600;而在中高纬度地区,LEO可视卫星数达到30颗以上,对应的PDOP值降至180左右。静态多普勒定位可实现厘米至分米级精度,动态定位可实现瞬时分米至米级精度,高纬度地区的定位性能显著优于中低纬度地区。     

基于人工免疫的星座卫星通信系统资源调配算法

资源调配是星座卫星通信系统应用管理技术中亟待研究的关键技术之一。文中首先分析了星座卫星通信系统中触发资源调配的主要因素;然后,从通信任务效能系数和通信系统满足度两个重要指标出发,分别提出了通用的面向卫星资源和面向通信任务的资源调配数学模型;通过数学模型对星座卫星资源调配的扩展性、灵活性等特点进行了分析,运用免疫系统的自适应、自学习、自组织等特性,提出了一种具有模糊处理时间的免疫调配算法。仿真实验和理论分析表明,算法解决了其他调配算法空间、时间复杂度高和收敛速度慢等问题,提高了局部搜索解空间的效率。     

一种基于QoS的星座通信系统跨层资源分配算法

针对目前星座通信系统星地链路资源分配不灵活、缺乏有效服务质量(QoS)保障机制等问题,提出一种基于QoS的星座通信系统跨层资源分配算法.利用自适应编码调制(ACM)技术,通过定义用户信道质量评估算法、可调公平性调度算法、业务QoS分类调度算法及用户业务分配权重函数,为终端用户指定工作频率、时隙、编码方式、调制方式等物理层工作参数,实现根据业务QoS保障要求灵活分配物理层信道资源,达到提高系统资源利用率与满足业务QoS保障需求的平衡.仿真实例验证该算法可以实现星座通信系统根据业务QoS和用户信道质量对星地链路资源的合理分配和调度.     

Internet QoS路由路径计算及开销减少策略

当今各种Internet QoS保证机制和技术中，QoS路由是其重要的组成部分。对QoS路由的路径计算作了描述，介绍了QoS路由开销的减少策略，并指出还存在的问题及未来的研究方向。     

A multi-path routing algorithm of LEO satellite networks based on an improved ant colony system

Geography rectangle is used to reduce signaling overhead of the LEO satellite networks.Moreover,a multi-path routing algorithm based on an improved ant colony system （MPRA-AC） is proposed.Matrix indicating the importance of the link between satellites is introduced into MPRA-AC in order to find the optimal path more quickly.Simulation results show that MPRA-AC reduces the number of iterations to achieve a satisfactory solution.At the same time,the packet delivery ratio of LEO satellite networks when running MPRA-AC and DSR-LSN （dynamic source routing algorithm for LEO satellite networks） is compared.The packet delivery ratio is about 7.9％ lower when running DSR-LSN.Moreover,because of the mechanism of active load balancing of MPRA-AC,simulation results show that MPRA-AC outperforms DSR-LSN in link utilization when data packets are transmitted in the networks.     

Zero-difference and single-difference precise orbit determination for LEO using GPS

Various methods for precise orbit determination (POD) of low earth orbiters (LEO) are briefly intro-duced in this paper. Based on the software named SHORD-Ⅲ developed by our institute,sin-gle-difference (SD) and zero-difference (ZD) dynamic POD based on LEO carrying an on-board GPS receiver is mainly discussed. The approaches are tested using real GRACE data (November 5―25,2002) and independently validated with Satellite Laser Ranging (SLR) measurements over the same 21 days. Comparisons with the scientific orbits provided by GFZ indicate that the SD POD RMS accuracy can achieve 5,10 and 6 cm in radial,along and cross the track,and the ZD POD RMS accuracy can achieve 4,8 and 4 cm in radial,along and cross the track. SLR validation shows that SD POD accuracy is better than 8 cm in distance,and ZD POD accuracy is better than 6 cm.     

一种基于非精确状态信息的QoS单播路由改进算法

传统的QoS保障的单播路由算法都假设IP网络结点的状态信息可以被准确地获知,但实际网络存在许多因素使得状态信息非精确.所设计的改进算法是通过动态确定k优路径算法(k_shortest algorithm)中的k值,从而确保最终求得的路径相对其他算法所求得路径是更优的.因此能有效地降低了丢包率,提高了端到端延迟绑定的概率,通过网络仿真器Ns的仿真分析,结果表明了该算法的有效性.     

基于路径缓存的并发扩散式服务质量路由算法

服务质量路由算法是一种多约束多目标的优化问题，该问题属于计算复杂度完全类(NP-CompIete)问题．基于一些扩散式服务质量路由算法，提出了一种基于路径缓存的并发扩散式服务质量路由算法(PCB-CFQR)，该算法是一种分布式算法，它将资源预留、接纳控制和路由选择进行有效的结合，能同时完成多个请求的路径建立，大大提高路由算法的效率．分析和仿真结果表明，PCB-CFQR算法具有较强的稳定性和实时性，与最短最宽(WSP)路由算法相比，它无须进行路由信息的定时刷新，却具有较低的呼叫阻塞率．     

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.     

基于多媒体业务的Ad Hoc网络QoS路由算法

当前Ad Hoc网络QoS路由算法难以满足传输中对多个目标的同时要求.以多媒体 实时业务中有严格限制的时延作为约束条件,把路由费用和数据丢失率作为QoS目标建立了QoS路由选择的多目标整数优化模型,并给出了模型的算法.实例表明了算法的可行性.