卫星网络中基于分簇的切换独立性移动管理

论文摘要

卫星网络中的结点是时刻运动着的，也就决定了其拓扑结构是时刻变化的，这就给卫星网络的管理提出了一个很大的挑战。移动性管理是在卫星网络研究中一个非常重要的课题。论文主要研究MEO／LEO卫星网络中的移动管理问题。不同轨道卫星间存在着大量因相对运动而产生的切换事件，如果采用传统的移动IP协议实现移动管理，时刻存在着的切换问题会使得管理代价非常大。论文对HIP-MIP方案进行了改进，提出了一种基于空间位置划分的移动管理方法——HIP-MSN。以地理位置信息为基础，将太空轨道空间划分成多个匀速移动的立体分区，根据LEO层占结点数目最多的星座的运行规律划分立体分区，做到使占结点数目最多的星座保持相对分区稳定。同时采用松散位置管理，引入分页概念，对活动及空闲结点实施不同的管理方法。依据LEO层卫星的轨道高度将空间划分的立体分区，使得移动管理中的位置更新基于分区而不是切换。用理论方法分析了管理代价，并通过仿真实验与其它几种管理方法进行了性能比较与评价，表明能显著降低移动管理代价，提高移动管理性能。引入Ad Hoc网络中分簇的概念，提出了一种适用于MEO／LEO卫星网络管理的基于地理信息辅助的分簇方法。簇首及管理员由MEO卫星担任，管理代理设置在LEO卫星之上。LEO卫星轨道所处的外层空间被划分成移动的分区，根据结点的密度分区合并为簇，然后在簇内根据组合加权方式选择一个MEO卫星作为簇首。通过仿真实验验证了在不同相关参数下方法的执行情况，证明本方法能很好的实现MEO／LEO卫星网络管理簇的划分及管理。分析已有的星间切换策略，提出了一种基于链路故障检测的切换策略，降低了路由的故障率。经过仿真实验的验证，本文所提策略在保证通信延迟等基本性能之外，能很显著的降低卫星通信的故障率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究课题的提出
• 1.2 国内外研究概况及发展趋势
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的组织结构
• 2 卫星网络概述
• 2.1 卫星网络
• 2.1.1 卫星星座
• 2.1.2 卫星轨道
• 2.1.3 星间链路
• 2.2 卫星网与地面网的差异
• 2.3 双层卫星网络优势
• 2.4 卫星网络移动管理
• 2.4.1 移动管理原理
• 2.4.2 现有移动管理方案
• 2.4.3 卫星网络移动管理
• 3 基于分簇的切换独立性移动管理
• 3.1 问题的提出
• 3.2 相关定义及假设
• 3.2.1 卫星网络
• 3.2.2 切换管理
• 3.3 切换独立的移动管理
• 3.3.1 方法描述
• 3.3.2 切换独立
• 3.4 方法实现
• 3.4.1 立体分区划分
• 3.4.2 编址
• 3.4.3 分页
• 3.5 代价分析
• 3.5.1 管理代价定义
• 3.5.2 各组成部分代价
• 3.5.3 代价比较
• 3.6 仿真实验
• 4 基于地理位置辅助的分簇方法
• 4.1 问题的提出及基本思想
• 4.2 相关定义及卫星网络管理模型
• 4.2.1 定义
• 4.2.2 卫星网络管理模型
• 4.3 基于地理信息的分簇
• 4.3.1 方法描述
• 4.3.2 成簇进程
• 4.3.3 簇维持进程
• 4.4 仿真实验
• 5 考虑故障检测的大规模卫星网络星间切换策略
• 5.1 问题的提出
• 5.2 相关定义
• 5.2.1 链路故障检测
• 5.2.2 网络拓扑
• 5.2.3 故障检测
• 5.3 加权切换策略
• 5.4 仿真实验
• 5.4.1 参数设置
• 5.4.2 仿真结果分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢