互联网与卫星通信论文提纲

论文题目：中低轨卫星通信网络路由算法研究

摘要：卫星网络是天地一体化信息网络的重要组成部分。低轨（Low Earth Orbit,LEO）卫星互联网具有传输时延低、通信链路功率损耗低及发射成本低等特性,通过星间链路和组网技术,可以提供全球覆盖的通信服务,在覆盖范围和全天候移动接入等方面,是对传统地面互联网的补充。近年来,随着天地一体化信息网络的提出和LEO卫星成本的降低,LEO卫星互联网受到国内外学者的广泛关注,在LEO卫星网络拓扑动态变化的场景下,设计高效的LEO卫星网络路由算法也成为研究热点之一。本文围绕低轨卫星网络和中低轨卫星网络场景,针对如何应对网络节点故障和网络拥塞问题,分别提出了一种基于星间链路状态的低轨卫星网络路由算法和一种中低轨双层卫星通信网络路由算法,并通过仿真分析所提算法的性能。论文的主要贡献如下:（1）对于低轨卫星通信网络场景,提出了一种基于星间链路状态的卫星网络路由算法,该算法分为链路状态检测、路由计算及路由修正阶段,在链路状态检测阶段,周期性获取链路状态信息,并在本地记录12条星间链路状态,在路由计算阶段,利用卫星逻辑地址之间的相对关系,计算路由过程所需的路由跳数、传输方向和平面间传输时机,并计算初始路由路径,在路由修正阶段,查询本地链路状态表,对初始路由路径进行修正。最后,将所提算法与基于虚拟拓扑的路由和基于虚拟节点的路由进行对比,仿真结果显示,所提算法将丢包率降低约10%-25%。（2）对于中低轨卫星通信网络场景,提出了一种基于分组管理的卫星通信网络路由算法,中轨（Medium Earth Orbit,MEO）卫星为各自分组内的LEO卫星提供路由计算和数据转发服务。该算法中LEO卫星收集链路时延和拥塞信息,MEO卫星以时延和拥塞因子为权重,使用最短路算法,计算路由表,此外,针对远距离通信中路由跳数较多的问题,可通过MEO卫星进行数据转发。仿真结果表明,所提算法在路由开销方面性能优于低轨卫星通信网络。

关键词：卫星通信;路由算法;低轨卫星;双层卫星网络;链路状态

学科专业：通信与信息系统

摘要

ABSTRACT

缩略语

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容与章节安排

1.3.1 论文主要研究工作

1.3.2 论文各章节安排

第2章 低轨卫星网络关键技术概述

2.1 低轨卫星网络概述

2.1.1 卫星网络架构

2.1.2 卫星链路

2.1.3 卫星链路信道模型

2.2 卫星星座研究

2.2.1 卫星轨道参数

2.2.2 卫星轨道数据

2.2.3 卫星星座设计

2.3 卫星网络路由研究

2.3.1 低轨卫星网络路由算法概述

2.3.2 多层卫星网络架构及路由算法概述

2.4 本章小结

第3章 基于星间链路状态的低轨卫星路由算法

3.1 低轨卫星星座系统模型

3.1.1 网络模型

3.1.2 卫星链路损耗模型

3.1.3 卫星运行轨迹

3.2 基于星间链路状态的路由算法

3.2.1 链路状态检测阶段

3.2.2 路由计算阶段

3.2.3 路由修正阶段

3.2.4 基于星间链路状态的路由算法流程描述

3.2.5 算法复杂度分析

3.3 仿真平台介绍

3.3.1 NS3仿真软件

3.3.2 STK仿真软件

3.3.3 Matlab仿真软件

3.3.4 STK与 Matlab互联接口

3.4 仿真与分析

3.4.1 仿真参数

3.4.2 结果与分析

3.5 本章小结

第4章 MEO/LEO双层卫星网络路由算法

4.1 MEO/LEO双层卫星星座网络概述

4.1.1 网络模型

4.1.2 分组管理技术

4.1.3 MEO卫星覆盖范围分析

4.2 双层卫星网络路由算法

4.2.1 相关定义

4.2.2 路由算法思路描述

4.2.3 路由算法流程描述

4.3 仿真与分析

4.3.1 仿真参数

4.3.2 结果与分析

4.4 本章小结

第5章 总结和展望

5.1 研究工作总结

5.2 未来研究展望

致谢

参考文献

1 学术论文

2 专利

3 参与的科研项目