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基于负载的卫星网络自适应路由方法研究

发布时间:2020-03-30 09:13
【摘要】:卫星网络有着广泛的地理覆盖范围,其通信距离远且不受地形限制,因此卫星网络在全球通信中有着不可替代的关键作用。由于地理原因导致人口分布不均衡,直接引起了卫星网络的负载分布不均衡的问题,同时网络负载不均衡将会带来网络拥塞以及端到端时延与丢包率的上升,从而影响网络性能。本文提出了基于负载的卫星网络自适应路由方法来解决网络负载不均衡的问题。由于卫星网络高度动态变化,链路存在短时间内低负载的情况,这将会影响常见的卫星网络路由算法的排队时延计算以及路径选择,进而影响卫星网络性能。首先,本文提出了一种自适应调整的预测排队时延模型,该模型能够有效过滤短时间内低负载的情况,同时提供长期稳定的排队时延。然后,本文设计了一种基于负载的卫星网络自适应路由算法。该路由算法根据卫星节点的负载情况进行自适应路由调整从而使得流量分布均衡。本文的主要研究工作如下:1.提出一种可以过滤短时间内低负载情况的预测排队时延模型,该模型能够根据历史预测排队时延以及当前时刻的平均期望排队时延自适应地调整,为全局路由路径计算提供更加准确的链路代价。2.设计一种基于负载的卫星网络自适应路由算法,该算法利用路由状态模型动态地调整路由,从而达到充分利用网络资源和均衡流量分布的目的。3.针对路由状态模型状态转移概率的计算方法进行研究,提出一种能够根据节点负载状态和全局路由路径代价自适应地调整状态转移概率的方法,在均衡负载的同时保证了低的端到端时延。通过利用NS2中的卫星网络模块,本文实现了基于负载的卫星网络自适应路由方法,并与在解决网络负载不均衡问题上具有代表性的卫星网络路由算法进行对比。实验结果表明本文提出的算法能提供更低的平均端到端时延与网络丢包率、更大的网络吞吐率以及更均衡的流量分布。
【图文】:

流量分布,卫星网络,流量分布


上海交通大学硕士学位论文点宕机的情况下卫星网络中的卫星个数通常是固定的。网络的负载是不均衡的。由于城市人口密度高,偏远乡村人烟稀少面大部分被海洋覆盖,南北半球的大陆分布不均匀,直接导致了不量分布。如图 1-1 所示[46],,大多数流量热点地区处于北半球,使得空的卫星持续高负载,而人口密度稀疏的区域的卫星大多情况下空

极地,星座,轨道,圆形轨道


络拓扑结构分为地球同步轨道系统以及非地球同步km,与地面通信传播时延较长且地面个大部分使用的卫星网络系统都是非地球据卫星轨道形状分为圆形轨道卫星和椭的地区有着很好的覆盖,但是为了使椭地点,椭圆轨道倾角必须为 63.14°,将大多数卫星系统使用圆形轨道卫星星座低地轨道(LEO)卫星或者中地轨(MEO 卫星轨道的高度较低,对地面通信多的移动终端设备提供服务,同时较低网络吞吐量。因此,LEO 卫星网络目前
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TN927.2

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