基于路径分段的卫星网络多径路由协议

论文摘要

随着航空航天技术的迅速发展和应用,卫星通信在政治、经济、军事等领域的战略地位日益提高,卫星网络的研究和应用也引起了世界各国的广泛关注。由于卫星网络具有拓扑持续动态变化、星际链路传输时延长、星上载荷能力有限、时延抖动大等特点而使路由技术面临严峻挑战。利用卫星网络中节点轨道运行的可预知性和周期性,将网络运行周期划分为一系列时间片,在一个时间片内拓扑节点相对稳定。在此基础上,设计并实现了基于路径分段的卫星网络多径路由协议。在传统TCP/IP协议栈基础上,增加跨层信息交互,打破原有分层结构的制约,实现各层信息共享。初始化时根据业务的QoS (Quality of Service)需求,选择满足应用要求的多条路由,实现通信过程负载均衡,提高路由容错性能。在网络运行阶段,通过中继节点的选取,将整条路径分段进行维护,中继节点利用物理层、MAC层和网络层的信息,准确、及时地了解网络状态变化,均衡多径各路负载,动态调整路由；同时采取逐跳验证的传输机制,保证业务可靠、高效的传输,实现自适应、自配置、具有负载均衡能力的高效路由。通过扩展NS2中卫星模块进行仿真分析,验证时间片的理论分析和计算方法的正确性。并采用NS2网络模拟软件对路由算法进行仿真测试,结果表明：设计的路由协议能够适应网络状况和业务需求,具有良好的路由性能,适用于卫星网络。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 卫星网络研究背景及意义
• 1.2 卫星网络的特点
• 1.3 卫星网络路由问题
• 1.4 论文组织结构
• 第2章 卫星网路由技术的研究现状
• 2.1 现有网络路由协议在卫星网络中的适应性问题
• 2.2 现有卫星网络路由算法
• 2.2.1 面向连接的卫星网络路由
• 2.2.2 面向非连接的卫星网络路由
• 2.3 多路径路由的研究现状
• 2.3.1 多路径路由的现状
• 2.3.2 多路径路由的特点
• 2.3.3 最优路径数目确定
• 2.4 小结
• 第3章 卫星网络拓扑模型
• 3.1 拓扑模型
• 3.1.1 拓扑结构静态建模
• 3.1.2 拓扑结构动态建模
• 3.2 星座模型
• 3.3 网络拓扑动态性
• 3.3.1 链路切换
• 3.3.2 拓扑动态性分析
• 3.4 小结
• 第4章 基于路径分段的卫星网络多径路由协议
• 4.1 路由协议基本思想
• 4.1.1 跨层信息交互
• 4.1.2 端到端路径分段
• 4.1.3 基于跳到跳的传输机制
• 4.2 路由的建立
• 4.2.1 路由发现过程
• 4.2.2 路由选择过程
• 4.2.3 基于路径分段的负载均衡
• 4.3 路由的维护
• 4.3.1 跨层实时维护
• 4.3.2 跳到跳的验证
• 4.3.3 路由重构
• 4.4 小结
• 第5章 基于路径分段的卫星网络多径路由协议的仿真及性能分析
• 5.1 仿真环境
• 5.2 时间片的仿真结果及分析
• 5.3 协议的仿真结果及分析
• 5.3.1 有效性
• 5.3.2 抗毁性
• 5.4 小结
• 第6章 结束语
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 未来研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读硕士学位期间的科研情况