基于韧性度的低轨卫星通信网络抗毁性度量及优化

Measurement and Optimization of Invulnerability of Low-orbit Satellite Communication Networks
Based on Resilience
作者： 邵瑞瑞[1];方志耕[1];刘思峰[1];游伟青[2];聂媛媛[1];高素[3]
作者机构： [1]南京航空航天大学经济与管理学院,江苏南京211106;[2]江苏省国家密码管理局,江苏南京210013;[3]中国空间技术研究院通信卫星事业部,北京100094
出版物刊名： 运筹与管理
页码： 9-17页
年卷期： 2020年 第7期
主题词： 移动模型;切换模型;韧性度;赋权韧性度;抗毁性;平均抗毁性
摘要：低轨卫星通信网络的抗毁性是描述网络安全可靠的有效工具,在网络体系结构设计和路由策略等领域得到了广泛的应用。

根据低轨卫星通信网络中卫星在轨道平面内移动,需要不断进行切换的特点,从建立抗毁性测度模型以及网络抗毁性优化两个角度来评估和提高网络抗毁性,提出一种基于韧性度的低轨卫星通信网络抗毁性度量方法。

通过对移动模型以及切换模型的结构分析,对每种结构以一定概率出现的低轨卫星通信网络,应用韧性度函数,求得网络在某个时刻及某一段时间段内的抗毁性,并针对切换模型的不足之处进行优化,用赋权韧性度来体现优化的效果,得到了优化后的网络抗毁性。

以铱星系统为应用实例进行仿真,结果表明:任意时刻网络的抗毁性跟拓扑结构的韧性度值有关,并且是一种线性关系,即随着韧性度的增加,其抗毁性也增加。

通过对铱星通信系统切换模型的优化,网络的抗毁性与平均抗毁性都得到了提升,说明本文所构建模型的有效性和实用性。