基于QoS的卫星网络端-端通信可靠性分析

针对卫星网络动态环境下的高速信息传输、业务类型差异大等特点，提出一种综合考虑各业务QoS（Quality of Service）指标的可靠性分析方法。在卫星通信网络实际运行周期内，通信系统往往处于逐渐劣化过程中，导致卫星的节点和链路除正常工作和完全失效外，还存在部分失效的工作状态。本文在链路多状态基础上基于最小路集算法（Minimum Path Set Algorithms，MPSA）在不同业务的QoS指标（时延、带宽和丢包率）约束下，得出满足该业务QoS约束的所有可靠路径集，对路径集中路径进行不交化处理得到网络端-端可靠性。研究结果表明，不同业务由于QoS需求的差异导致网络端-端可靠性不同，所提算法与传统算法相比更加符合实际。由于实际卫星网络环境中会采用端-端并行多路径传输（Multi-Path Transmission，MTP），本文在上述研究的基础上，进一步对多路径的端-端可靠性进行了研究，结果表明多路径数据传输可靠性高。     

基于QoS的卫星网络k端可靠性分析

针对现有可靠性分析方法不能适应卫星网络中信息传播时延长，业务需求多样，导致计算准确性低的问题。考虑卫星工作的多状态特性，研究了多状态下卫星网络可靠性的问题，提出了一种基于QoS的卫星网络k端可靠性分析算法。首先，进行节点融合，对非融合元素采取置零取非操作，进行网络拓扑邻接矩阵变换，得到连通k个节点的路径。相较于传统方法有效地减少了矩阵变换次数，避免了冗余链路的产生。然后，为提升可靠度计算的准确性，根据不同业务的QoS约束条件和链路当前状态，确定网络中满足条件的可用路径，最后，由链路当前状态的可靠度计算出不同业务下的k端路径可靠度。研究结果表明：相较于其他算法，本算法不仅提升了卫星网络在不同业务下k端路径可靠度计算的准确性，而且计算效率提升了33.3%。     

多状态空间信息网络拓扑生成优化算法

依据空间信息网络（SIN）高动态性的特点，并考虑卫星工作的多状态特性，兼顾星间通信时延和拓扑抗毁性的要求，研究了多状态下空间信息网络拓扑生成及动态优化的问题。根据卫星星座的周期性，建立了一种卫星网络的拓扑周期表。综合卫星的可视性和连接度等约束条件，以网络平均和最大时延作为通信性能的优化目标，建立拓扑的多目标优化模型。提出一种改进的多目标模拟退火（IMOSA）算法，求解全局时延最优的卫星拓扑，并在考虑多状态情况下对链路进行优化，以满足网络高动态性。最后基于具有66颗低轨（LEO）的铱星星座进行仿真，研究表明：针对多状态条件下的铱星星座，该算法最大化减小了通信时延，得到抗毁性良好的拓扑结构，通信性能较之原有静态拓扑明显得到改善。     

适于低轨卫星IP网络的单核共享树组播算法(英文)

为了解决低轨卫星IP网络中现有典型源组播算法的信道资源浪费问题,本文提出了一套单核共享树组播算法,即核心群合并共享树(CCST)和加权核心群合并共享树(w-CCST)算法。CCST 算法包括动态近似中心(DAC)选核方法和核心群合并组播路径构建方法。DAC方法专为周期、规律运动的低轨卫星网络提出,不需要复杂的星上计算。在核心群合并方法中,以核节点作为初始核心群,通过核心群和剩余组成员的最短路径方法逐步扩展直至整棵组播树构建完成,从而使得组播树的树代价最小,大大提高了网络的带宽利用率和组播传输效率。w-CCST 算法中所提出的加权因子可以调整树代价和端到端传播时延之间的折衷程度,因此,可以通过调整加权因子来适度增大树代价、降低端到端传播时延以支持某些端到端时延要求苛刻的实时组播业务。最后,与低轨卫星 IP 网络中典型算法进行了性能比较,仿真结果说明,CCST 算法的平均树代价比其它算法显著降低,w-CCST 算法的平均端到端传播时延小于 CCST 算法。     

网络中心战中服务质量选路的研究

介绍了网络中心战的概念和网络中心战架构中分布式无主节点网络体系结构,提出了网络中心战的业务需求模型。在综合分析网络资源状况和服务质量度量参数的基础上,结合网络中心战对实时性要求较高的特性,提出了以探测器到火力控制单元的网络时延作为服务质量选路标准。以3节点旅（团）级网络中心战演示实验平台为例,提出了一种计算网络中心战架构中端到端时延和获取路径信息的算法,开发了Server／Client架构计算程序,选取探测器到火力控制单元之间的最小网络时延的链路作为最优路径。解决了网络中心战中路由选择的关键问题,满足了网络中心战对时延的要求,并且可用于多业务点提供业务时最优路由的确定。     

一种基于时空等级的LEO卫星网络路由策略

随着5G技术的发展和6G技术的研究，低轨卫星网络在未来空天地一体化网络中的地位越发重要，而作为网络核心技术的路由策略仍面临一些挑战，如卫星网络拓扑高动态变化、链路频繁切换、节点计算处理能力有限以及负载流量分布不均衡等。针对卫星所覆盖区域负载不均衡且与时间因素有关，以及星上用户多业务服务质量需求的问题，设计了一种基于时空等级的业务分类负载均衡路由算法。算法考虑了卫星网络流量的分布与时空等级的关系。卫星节点需先根据当前时刻及其所覆盖的地面区域计算其时空等级，并在路由算法的下一跳实时调整阶段加入时空等级作为选路条件之一，同时改进了阈值的计算方式，并在路由时考虑了不同的链路代价以满足多业务服务质量需求。仿真结果表明，相较于DSP、TLR和RMLBR算法，所提算法虽然在总吞吐量表现不及TLR和RMLBR算法，但在时延以及链路利用率方面有所改进，有效降低了平均端到端时延，较好地满足不同业务服务质量需求，均衡网络负载。     

控制器故障下的软件定义机载网络数据平面迁移策略

软件定义网络（SDN）为突破机载网络功能僵化所造成的瓶颈提供了新的契机。针对软件定义机载网络控制域内控制节点故障问题,提出一种基于时延和负载均衡的传输节点迁移策略,将故障控制节点所管控数据平面中的传输节点迁移至其他正常控制节点,恢复网络的正常管控。以迁移时延和负载均衡率为目标,建立迁移优化模型,提出基于时延和负载均衡的传输节点迁移算法,指导数据平面中的迁移动作,最终对两个性能目标进行综合权衡。实验结果表明,与距离就近迁移（DCM）策略和分布式逐跳（DHA）策略相比,所提策略在迁移时延和负载均衡率2个方面进行了合适的折中,避免出现迁移时延过大或控制节点负载失衡的情况,有效解决机载网络故障恢复问题。     

空间信息网多业务传输优先级算法研究

空间信息网中不同业务对通信速率、存储容量、传输时延及误码率要求差异较大而难以统一,针对如何对不同业务进行优先级确定从而保证QoS需求的问题,提出了一种基于层次分析法的改进TOPSIS算法。在充分考虑空间节点参与业务传输能力的情况下,对不同业务的优先级进行计算并排队,使空间信息网络节点与业务需求达到动态匹配,实现满足不同业务的QoS需求的目标。     

天基网路由策略及算法研究概述

路由技术是天基综合信息网组网的核心技术之一。根据卫星链路长时延、高误码等特点,天基网络和地面网络的路由算法有很大不同。本文在常用地面网络路由算法的基础上,给出了国内外卫星网络路由策略及算法的研究现状,并介绍了卫星星座仿真软件和卫星网络协议仿真工具。     

卫星网络多路径QoS路由策略研究

针对卫星宽带网络业务的多样性,提出了一种基于业务QoS(服务质量)需求和星间链路信息的多路径并行路由方案。该方案利用星间链路历史信息和准实时信息进行路由预规划,并基于星间链路实时信息和业务QoS需求对预规划的路由方案进行动态调整,实现业务数据在源节点和目的节点之间进行多路径并行传输。该方案不仅确保了业务传输的高可达性,而且使整个卫星网络链路资源得到充分利用,实现负载均衡。     

基于移动Ad-hoc网络的QoS路由算法的研究

基于AODV(Ad—hoc 0n Dem and Vector)协议草案,再对助—hoc网络的QoS问题进行了深入的探讨和研究后,提出了一种“伴随式”QoS路由算法,该新算法能够适用于带有QoS业务要求的网络。并将该新算法与G reedy算法进行了比较分析,仿真结果说明新算法降低了控制消息的增加比例,并且具有较高的源节点与目的节点的连通率和较低的路径传输的延时抖动。     

基于威胁评估和扩展Voronoi图的战术飞行轨迹规划方法

针对目前各种基于Voronoi图的路径规划方法在威胁处理过程中存在的问题,提出了一种基于威胁评估和扩展Voronoi图的战术飞行轨迹规划方法。建立了基于贝叶斯网络和模糊逻辑的威胁源威胁度和路径威胁度评估模型,在此基础上建立包括路径威胁度和燃油在内的最优路径代价计算模型。结合扩展Voronoi图的路径生成方法以及Dijkstra路径规划算法,得到了从飞行起点到目标点的能够适应战场态势变化的最小代价路径。最后利用κ-Trajectory路径圆滑算法,得到了与所规划路径等长的圆滑可飞的最优路径。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

一种基于QoS的自适应混合协同传输方法及性能分析

理想的混合协同传输系统中,所有的中继节点都参与译码,将带来计算复杂度的提高、节点资源消耗的增加以及信息传输时延的增大。针对多节点的协同无线传输网络,提出了一种基于服务质量(Quality of Service, QoS)的自适应混合协同传输方法,并进行了性能分析,给出了系统误码率(Symbol Error Rate, SER)及中断概率的闭合表达式。该方法根据目的节点的QoS需求以及中继节点的信噪比(SNR)门限,动态地调整中继节点的传输模式,能够减小系统能耗,延长节点使用寿命。数值及仿真结果表明,基于中继节点信噪比门限的混合协同传输能够以较低的实现复杂度获得与理想的混合协同传输相近的性能,理论的性能分析结果与实际仿真结果相一致。     

一种新的基于位置信息的路由算法研究

 为航空移动Ad hoc网络(MANET)提出一种基于位置信息的路由算法，即位置网格路由（LBGR）算法，以此来解决节点高速移动引起的路径重建问题。算法中，数据包沿路由发现时得到的网格轨迹进行传输，每个收到数据包的中转节点根据它与相邻节点、目的节点的位置关系及网络轨迹下游的路由网格位置决定下一跳节点。由于利用了网格位置信息，LBGR算法在航空节点高速移动和拓扑变化无法事先预测的情况下，使用较少的开销就可获得稳定的路由。仿真结果表明，与GRID路由算法相比，LBGR算法在节点中高速移动时，能够有效地减少路由开销，提高网络吞吐量。     

面向风险均衡的AFDX虚拟链路路径寻优算法

为确保综合模块化航空电子系统的安全性需求能够在全双工交换式以太网中得到一致性保证,提出了一种面向风险均衡的路径规化（RBPP）算法,以满足各航电功能间的安全隔离要求,同时分散风险,避免局部物理链路的风险集中,提高系统安全性。以民机失效状态类别划分为基础,建立了航电功能、分区、端系统、虚拟链路（VL）风险模型;RBPP以均衡各物理链路风险为目标,同时综合考虑网络实时性、链路负载能力等因素,采用粒子群算法进行优化目标求解。利用仿真优化方法对RBPP算法进行了实现,在典型工业航空电子全双工交换式以太网（AFDX）网络架构及A380AFDX网络架构下进行仿真分析,结果显示多播VL的简化处理的会使网络风险增加;在1 000条VL配置下与负载均衡（LB）算法和最短路径（SP）算法进行了分析对比,结果显示RBPP算法在满足各航电功能间的隔离需求的同时,链路风险均衡能力在两种网络拓扑下分别比负载均衡算法提高了10.7%和23.4%,比最短路径算法分别提高了35.4%和47.9%。     

一种基于改进蚁群算法的维修拆卸序列规划方法

鉴于现有的蚁群算法用于维修拆卸序列规划时易受到初始序列的影响而陷入局部最优解的问题，本文根据维修拆卸的特点，基于DCPN模型构建了拆卸Petri网可达图，将拆卸序列规划问题转化为对Petri网可达图最优路径的搜索问题。同时以拆卸代价最小为目标，提出了一种适用于维修拆卸序列规划的蚁群算法，并以飞机前机身电子设备舱设备作为典型实例，验证表明该方法准确有效。     

活动网络计划约束的复杂性度量及其应用

根据反映活动网络计划约束特征的节点的紧前紧后活动数,提出了一个衡量活动网络计划约束的复杂系数──网络复杂性系数（ＣＮＣ）,并结合有资源约束的网络计划问题提出了一个衡量该类问题的复杂性系数──资源约束的网络复杂性系数（ＣＲＮＣ）,最后介绍了网络复杂性系数在随机活动网络发生器算法设计中的应用,给出了一个产生给定复杂系数的随机活动网络的随机活动网络发生器的设计算法。     

基于OpenFlow的AFDX网络虚拟链路动态优先级接纳控制

为了在航空电子全双工交换式以太网(AFDX)中更加灵活地对虚拟链路(VL)实行接纳控制,将OpenFlow引入AFDX网络中,建立了相应的网络模型、消息模型和流量模型。利用网络演算方法分析了优先级VL在基于OpenFlow的AFDX网络中的端到端延迟上界,结合粒子群优化算法,提出了动态优先级接纳控制算法。理论分析结果表明:与动态非优先级接纳控制方法和传统静态优先级分配方法相比,本算法的消息延迟分别降低了49.2%和26.4%,并且本算法能够更加灵活地对VL实行接纳控制,提高网络资源的利用率。最后通过仿真对理论分析的结果进行了验证。本算法为提高接纳控制方法的性能提供了参考,增强了AFDX网络的通信效率与实时性能。     

基于FPGA的32位片上网络设计与验证

基于Stanford-No C模型设计实现了采用虚拟通道技术和虫孔交换策略的片上网络路由器。为输入缓冲队列结构路由器采用XY路由算法和信约(credit-based)机制实现数据微片的流控制,其虚拟通道和开关分配采用分离式输入优先分配,round-robin仲裁机制解决资源竞争问题。基于该路由器建立了32位数据位宽的4×4 2D MESH结构No C模型。仿真和测试结果表明,该片上网络占用资源少,最大工作频率为139 MHz,节点间最大吞吐率为4.46 Gbps。     

一类有时变时延耦合动态节点的复杂网络同步

针对一类具有时变时延动态节点的复杂网络,研究其同步问题。基于Lyapunov稳定性理论和线性反馈控制理论,设计了线性控制器,得到具有时变时延耦合动态节点的复杂网络同步的充分条件。最后,利用数值仿真验证了方法的有效性。