基于MPLS的卫星网络模型研究

简单介绍了卫星网络的研究现状.针对卫星网络拓扑动态变化、星载处理能力有限等特点,提出了一种基于MPLS的卫星网络协议体系结构.阐述了MPLS卫星网络的工作原理,分析了星间及接入各种链路的特点.将MPLS、ATM、IP三种卫星网络在可扩展性、网络延迟、QoS等方面进行了比较,结果表明,MPLS卫星网络不仅协议相对简单,可以保证可靠的服务,适于进行流量控制,而且还可以很好地适应空间特有的环境.     

非静止轨道卫星网络中Hopfield神经网络路由算法

应用Hop fie ld神经网络路由算法能够解决全球无缝覆盖的W a lker de lta卫星通信网络中的路由问题。模拟退火算法作为一种全局优化的方法能够解决神经网络迭代运算中的振荡环问题,消除Hop fie ld神经网络计算局部稳定状态。Hop fie ld神经网络路由算法需要大量的神经元,消耗大量的运算时间。本文提出一种适合卫星网络运算的神经元数量减少的神经网络路由算法,根据卫星网络半径,削减神经元数量、加快运算时间。根据中轨和低轨卫星网络卫星数量的差异,在仿真过程中选择Hop fie ld神经网络的最优参数,比较不同源-目标节点对、不同时刻和不同收敛判决门限时的算法性能。     

LEO卫星网中MPLS协议体系及其实现方案

由于卫星网拓扑时变的特性,使得现有的多协议标签交换(MPLS)技术难以在卫星网中有效地运行。以铱(Irid ium)系统为例,首先分析低轨卫星网(LEO)中星际链路的变化情况。针对卫星网具有频繁断接性和传输大时延等特点,将基于MPLS技术的LEO卫星网系统进行功能模块的划分,并重点对MPLS协议中的标签设计、信令协议选择、标签交换路径(LSP)的切换等问题进行仿真,同时提出相应的改进方案。     

星间链路数量受限的导航卫星网络链路分配问题

对星间链路数量非常有限、需要同时满足星间测距和星间通信需求的导航卫星网络的链路分配问题进行了研究。首先,分析了导航卫星网络的特点,并设计了一种基于有限状态自动机(FSA)的拓扑处理机制。然后,将星间测距需求作为一个约束,以星间通信的延时性能为优化目标,将导航卫星网络的链路分配问题建模为一个多目标优化问题。最后,针对建立的多目标优化问题,分别提出一种基于首次改善(FI)的本地搜索算法和基于模拟退火(SA)的启发式优化算法以对链路分配问题进行求解,并提出一种基于分支交换策略的新链路分配生成方法。仿真结果表明,通过FI算法和SA算法获得的优化链路分配的网络延时性能均得到了改进,且SA算法的性能要优于FI算法;同时,FSA的状态持续时间的减小有利于获得网络延时性能好的链路分配。     

LEO卫星网络的多业务类QoS路由算法(英文)

随着大量多媒体应用的服务质量(Quality of service,QoS)多样化发展、多业务的QoS路由算法成为低轨道(Low earth orbit,LEO)卫星网络的研究热点。提出了一种新的多业务卫星QoS路由算法。该算法的目标是为不同业务类提供各自的服务质量,同时提高网络资源利用率。该算法按照QoS要求将业务划分成3类,并为其分配优先权,然后采用优先排队机制为高优先级的业务提供更好的传输质量保证。以马尔可夫过程理论为基础建立阻塞概率分析模型来控制网络拥塞。最后该算法根据业务的QoS要求和网络资源状态,以获得分类的链路代价为依据计算出不同业务类的路由。仿真实验验证了该算法在不同时间和不同地区的性能,结果表明其在平均延迟和阻塞概率方面具有显著优势。同时,也讨论了该算法的鲁棒性能。     

一种基于层簇式的卫星网络组密钥管理方案

针对卫星网络中组密钥管理过程面临的诸多挑战,提出一种基于层簇式的卫星网络组密钥管理方案LCGKM。结合卫星网络的多层次结构特点,建立了层簇式组密钥协商网络模型,将高轨道卫星作为组密钥协商发起节点,组成员通过三叉密钥树自主计算出组密钥,有效地减少了组密钥协商过程中的通信开销,增强了方案的灵活性、可扩展性。另外,在组密钥协商过程中,利用双线性对和身份认证技术,确保组成员能够对接受的组密钥信息进行验证,进一步增强了方案的安全性。性能分析表明：方案在满足更高安全需求的基础上,具备通信效率高、计算量小等优点,适用于具有大规模组播需求的卫星网络。     

双层星座中负载均衡路由协议研究

提出了一种适用于双层结构卫星网络的负载均衡路由协议LBRD。不同于传统多层卫星路由,协议采用独立的地理位置路由作为同层卫星的基本选路策略,并以层间互补的方式提高路由成功率;在此基础上,为了均衡网络负载,采用邻间链路负载通告的方式,调节单颗卫星的负载;对于多颗过载卫星形成的区域,引入区域均衡机制,通过节点间距离变换,使原本经过该区域的数据流绕行,加速负载恢复。仿真结果表明,协议能够有效地均衡网络负载,减少因拥塞所导致的排队延迟与数据丢失,保证了网络吞吐量。     

一种新的基于跨层优化的Ka频段卫星MPLS网络快速重路由策略

卫星多协议标签交换(MPLS)组网技术为下一代卫星网的关键技术。通过定义星地无线链路的失效事件,分析Ka频段高轨卫星网络(GEO)星地链路失效间的相关性,提出了一种新的基于跨层优化的卫星MPLS网络快速重路由备份链路选路策略;且针对星地链路失效的物理层特性,进一步提出了一种新的基于对源端优先采用的失效欺骗策略。仿真结果显示：提出的快速重路由备份链路选路策略,可以有效减少受保护链路失效期间由于备份链路同时失效而导致业务中断的概率,提高了快速重路由成功率;通过对源端优先采用失效欺骗,可有效减小由源端发起新建全路径重路由的概率,节省了卫星网络的资源消耗和信令开销,提高了链路失效期间卫星网络的性能.     

一种低轨道卫星服务区域分配的优化算法

在提供Internet和其他通信服务方面,能够覆盖全球的低轨道卫星网络正变得愈加重要。如何根据地面业务的时空分布不均来设计合理、高效的卫星服务区域分配机制是一个重要的挑战。文章分析了传统机制下卫星网络承载能力和业务分布之间的失配问题,提出了服务区域分配优化问题的数学模型,并据此设计了一种星上实时算法。仿真结果表明,采用该算法后卫星网络业务分配不均衡程度有所减轻,阻塞概率大大降低,网络性能和容量得到了明显改善。