面向卫星网络的流量工程路由算法
低轨卫星网络路由算法与拓扑控制策略研究
低轨卫星网络路由算法与拓扑控制策略研究低轨卫星网络路由算法与拓扑控制策略研究随着卫星技术的不断发展和应用需求的增加，低轨卫星网络作为一种重要的通信手段已经广泛应用于地球观测、物联网、航天科学研究等领域。
在低轨卫星网络中，路由算法和拓扑控制策略是关键技术，对于提高卫星网络的通信性能和网络稳定性具有重要意义。
低轨卫星网络路由算法是指根据网络中的节点、链路状态和网络拓扑结构，选择合适的路径将数据从源节点传输到目的节点的算法。
在低轨卫星网络中，卫星和地面站分布在不同的位置，并且随着时间的推移，卫星和地面站的相对位置也会发生变化。
因此，低轨卫星网络路由算法需要考虑节点和链路状态的实时变化，以保证数据能够有效传输。
目前，常见的低轨卫星网络路由算法包括基于距离向量的路由算法、链路状态路由算法和最短路径优先路由算法等。
这些算法通过不同的方式选择路径，以提高数据传输的效率和可靠性。
拓扑控制策略是指通过调整卫星网络的拓扑结构，优化网络性能和网络资源的分配。
在低轨卫星网络中，拓扑结构的决定会直接影响网络的传输能力和稳定性。
因此，合理的拓扑控制策略对于改善卫星网络的性能至关重要。
常见的拓扑控制策略包括卫星轨道规划、链路动态调整和卫星部署等。
通过合理规划卫星的轨道和部署，可以达到降低网络延迟、提高网络容量和减少能耗的目的。
同时，通过动态调整链路连接状态，可以实现网络的故障容忍和负载均衡。
低轨卫星网络路由算法与拓扑控制策略的研究在卫星通信领域具有重要的意义和应用价值。
首先，优化的路由算法和拓扑控制策略可以提高卫星网络的通信性能，实现数据的快速传输和高效利用。
其次，合理的路由算法和拓扑控制策略可以提高卫星网络的可靠性和稳定性，有效应对链路故障和节点失效的情况。
最后，研究低轨卫星网络的路由算法和拓扑控制策略对于深入理解卫星网络的特点和工作原理，推动卫星通信技术的进一步发展具有重要意义。
然而，低轨卫星网络路由算法和拓扑控制策略研究面临一些挑战。
MPLS TE技术介绍
MPLS 目录目录MPLS TE (1)流量工程与MPLS TE (1)MPLS TE的基本概念 (2)MPLS TE的实现 (2)CR-LSP (3)RSVP-TE (4)流量转发 (7)自动带宽调整 (9)CR-LSP备份 (9)快速重路由 (9)DiffServ-Aware TE (10)MPLS LDP over MPLS TE (11)MPLS TE流量工程与MPLS TE1. 流量工程(1) 流量工程的作用网络拥塞是影响骨干网络性能的主要问题。
拥塞的原因可能是网络资源不足，也可能网络资源负载不均衡导致的局部拥塞。
TE（Traffic Engineering，流量工程）解决的是由于负载不均衡导致的拥塞。
流量工程通过实时监控网络的流量和网络单元的负载，动态调整流量管理参数、路由参数和资源约束参数等，使网络运行状态迁移到理想状态，优化网络资源的使用，避免负载不均衡导致的拥塞。
总的来说，流量工程的性能指标包括两个方面：z面向业务的性能指标：增强业务的QoS（Quality of Service，服务质量）性能，例如对分组丢失、时延、吞吐量以及SLA（Service Level Agreement，服务等级协定）的影响。
z面向资源的性能指标：优化资源利用。
带宽是一种重要的资源，对带宽资源进行高效管理是流量工程的一项中心任务。
(2) 流量工程的解决方案现有的IGP协议都是拓扑驱动的，只考虑网络的连接情况，不能灵活反映带宽和流量特性这类动态状况。
解决IGP上述缺点的方法之一是使用重叠模型（Overlay），如IP over ATM、IP over FR等。
重叠模型在网络的物理拓扑结构之上提供了一个虚拟拓扑结构，从而扩展了网络设计的空间，为支持流量与资源控制提供了许多重要功能，可以实现多种流量工程策略。
然而，由于协议之间往往存在很大差异，重叠模型在可扩展性方面存在不足。
为了在大型骨干网络中部署流量工程，必须采用一种可扩展性好、简单的解决方案。
MPLS网络中面向流量工程的路由算法
Ａ ｕ ｉ ｇ Ａｌ ｏ ｉ ｍ ｏ ａ ｃ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｎ ｎ Ｍ ＰＬＳ Ｎｅ ｗｏ ｋ Ｒｏ ｔｎ ｇ ｒ ｔ ｈ ｆ ｒ Ｔｒ ｆ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｉ ｉ ｔ ｒｓ
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ＭＰ Ｓ网络 中面 向流 量 工程 的 路 由算 法 Ｌ
何 涛 王锁萍 张 明 ， ，
，． １南京邮电大学 软件学院， 江苏 南京 ２ ００ 、 １０ ３
、． ２南京邮电大学 自动化学院， 江苏 南京 ２００ ／ １０３
Ａｂｓｒ ｃ ： ｎ ｗ ｏ ｔｎ ｌｏ ｉｈ ， ｎ ｍｕ ｃ ｍｐ ｔｔｏ ｏ ｔｎ ｌｏ ｔ ｍ ，ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ｏ Ｐ ｒ ｆ ｃ ｔ ａ ｔ Ａ ｅ ｒ ｕ ｉ ｇ ａｇ ｒｔ ｍ ｍｉ ｉ ｍ ｏ ｅｉｉｎ ｒ ｕ ｉ ｇ ａｇ ｒ ｈ ｉ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ ｆｒ Ｍ ＬＳ ｔａｆ ｉ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｔｈ ｌｏ ｔ ｍ ａ ｇ ｔ ｏ ｉ ｒ ｖ ｈ ｔｌｚ ｔｏ ｆｎ ｔ ｒ ｅ ｏ ｒ ｅ ａ ｄ ｅ ａ ｌ ｅｗｏ ｋ ｔ ｎ ｉｅ ｒｎ ． ｅ ａｇ ｒ ｈ ｔｒ ｅｓ ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｕ ｉｉａｉｎ ｏ ｅｗｏ ｋ ｒ ｓ ｕ ｃ ｓ， ｎ ｎ ｂ ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ ｉ
卫星通信网络中的自适应路由算法研究
卫星通信网络中的自适应路由算法研究卫星通信网络是一种重要的通信手段，具有覆盖范围广、通信成本低廉等特点。
与传统的通信方式相比，卫星通信网络更具优势。
然而，卫星通信网络也存在着一些问题，如信道质量不稳定、信号延迟较高等，这些都会影响网络的传输效率。
为了解决这些问题，自适应路由算法被广泛应用于卫星通信网络中。
本文将从以下几个方面介绍卫星通信网络中的自适应路由算法研究。
一、卫星通信网络的特点卫星通信网络具有以下几个特点：1. 覆盖范围广：卫星通信网络的信号可以覆盖整个地球表面，可以在任何一个地方进行通信。
2. 通信成本低廉：卫星通信网络具有一定的经济性，通信成本比较低，可以为企业、个人提供便利的通信服务。
3. 信号延迟高：由于卫星通信网络需要将信号通过卫星传输，因此会造成信号的延迟。
4. 信道质量不稳定：卫星通信网络中的信道质量因地球自转、天气等因素而会发生变化，因此网络的传输效率也会发生变化。
以上几个特点决定了卫星通信网络需要采用特殊的技术手段来保证网络的传输效率。
二、自适应路由算法的基本原理自适应路由算法是一种根据网络实时情况自动调整路由的算法。
其基本原理是根据网络拓扑结构、各节点间的距离、数据传输速率等因素，通过动态调整路由来保证数据的传输效率。
自适应路由算法可以分为以下三类：1. 基于距离向量的自适应路由算法：该算法通过在各节点之间传输距离向量信息，以计算最短路径，并进行动态调整。
该算法的优点是简单易用，但其缺点也十分明显，如路由选路时间较长、收敛速度慢等。
2. 基于链路状态的自适应路由算法：该算法通过每个节点之间的信息交换，来构建网络各节点的拓扑图，并计算出最短路径。
该算法的优点是计算精度高、支持多种多样的约束条件，但其缺点是信息交换量大、计算量较大、灵活性较差。
3. 基于路径向量的自适应路由算法：该算法通过在路由表中记录到各节点的路径及其向量信息的方式来实现自适应路由算法。
该算法的优点是在适应性方面表现优秀，且稳定性高。
4.4.2 DRA路由算法_卫星通信网路由技术及其模拟_[共8页]
![4.4.2 DRA路由算法_卫星通信网路由技术及其模拟_[共8页]](https://img.taocdn.com/s3/m/7e142002360cba1aa911da38.png)
卫星通信网路由技术及其模拟卫星的入口失效时间值，存储在表RT i中。
每个路径发现进程可能不能成功求出到达目的站点的路径。
可以保证有限路由请求区域内至少存在一条路径。
但是，由于拥塞而丢失RREQ或者RREP数据包，将导致无法发现路径。
这种情况下，路径发现进程周期性重复，直到发现路径。
3．LAOR路由算法小结LAOR路由算法在卫星系统中引入按需路由选择的概念。
根据这一策略，每个独立的通信请求单独调用最短路径发现进程，以提供对网络状态更好的估算和避免拥塞区域。
此外，为了减少系统中产生的信令开销，提出一种机制，目的在于利用卫星运动的确定性和动态特性，减少参加最短路径发现程序的卫星数目。
为了评价LAOR算法的性能，将LAOR算法与3种集中式路由选择方案进行了仿真和比较。
仿真结果表明：LAOR协议与集中式算法相比，以较小的路由开销代价，在终端高比特率情况下，实现更小的平均端到端延时和平均延时抖动以及更高的传递率。
4.4 基于虚拟节点的路由算法4.4.1 LZDR路由算法LZDR（Localized Zone Distributed Routing）路由算法是一种面向连接的、基于虚拟节点的卫星网路由算法。
T.H.Chan把极轨道星座模型化为规则的MSN（Manhattan Street Network），提出基于局部区域（Localized Zone）的分布式路由算法LZDR。
LZDR算法并不按照单个虚拟节点划分路由域，而是把相邻的几个虚拟节点合并成一个区域（Zone），把路由计算过程分为区域内路由和区域间路由。
对于区域间路由，LZDR算法首先把一个区域中的某个虚拟节点定义为该区的路由控制器，采用MSN中的二进制编址机制，按照最小跳数度量决定区域间的分组传送；对于区域内路由，本区域内的各节点间需要相互交换状态信息，按照时延最短路径传送分组。
LZDR算法试图通过分层路由方式降低路由过程中的通信开销。
然而，该算法仅从策略上描述了在区域间计算路由时按照最小跳数计算路径，没能指出区域边界如何划分且在区域之间不交换网络负载信息，因此不能保证区域间路由的最优性。
卫星通信低轨卫星网络时延优化方法探究
卫星通信低轨卫星网络时延优化方法探究近年来，随着卫星通信技术的飞速发展，低轨卫星网络成为了一种主要的通信模式。
然而，由于卫星距离地面的距离远，导致信号传输的时延较大，影响了通信的效率和稳定性。
因此，研究如何优化卫星通信低轨卫星网络时延成为了当前的热点问题。
为了解决卫星通信低轨卫星网络时延问题，研究人员提出了一系列的优化方法。
本文将重点探究其中的几种方法。
首先，一种常见的优化方法是通过改进天线设计来减少信号传输的时延。
天线的设计对卫星通信起着至关重要的作用，直接影响信号的接收和传输能力。
通过提高天线的增益、降低天线的带宽、增加天线的指向性等方式，可以有效地减少信号传输的时延。
此外，利用天线阵列技术还可以提高信号的接收灵敏度，进一步减少时延。
其次，卫星通信低轨卫星网络的时延还可以通过使用更先进的调制解调技术来优化。
传统的调制解调技术在高负载情况下容易出现时延增加、信号丢失等问题。
因此，研究人员提出了一种新的调制解调技术，即正交频分复用（OFDM）。
OFDM技术具有抗干扰能力强、传输效率高等优点，能够有效地减少卫星通信网络的时延。
此外，引入网络编码技术也是降低卫星通信低轨卫星网络时延的一种有效方法。
在传统的通信中，数据包丢失会导致重新发送该数据包，从而增加时延。
而采用网络编码技术后，发送端可以将多个数据包编码成一个冗余数据包，接收端只需接收到冗余数据包即可完整恢复原始数据。
这种方式能够减少数据包丢失对通信时延的影响，提高通信效率。
此外，还可以通过优化卫星的轨道设计来减少通信时延。
传统卫星通信的延迟主要来自于信号需要往返地面和卫星之间的距离。
通过选择合适的轨道高度和倾角，可以使得卫星相对地面的距离最小化，从而减少信号传输的时延。
同时，合理的轨道设计还可以使得卫星的覆盖范围更广，提高通信的可靠性和稳定性。
最后，利用更高效的路由算法也能够有效地减少卫星通信低轨卫星网络的时延。
目前，常用的路由算法主要有距离向量路由算法和链路状态路由算法。
5.1 MLSR路由算法_卫星通信网路由技术及其模拟_[共9页]
![5.1 MLSR路由算法_卫星通信网路由技术及其模拟_[共9页]](https://img.taocdn.com/s3/m/10450068c77da26924c5b05f.png)
– 106 – 第5章 多层卫星网路由技术前一章介绍的卫星网路由算法，都只适用于低轨道（LEO ）卫星构成的单层卫星网络。
然而，由低轨卫星（LEO ）、中轨卫星（MEO ）和同步卫星（GEO ）组合构成的多层卫星网络比单层卫星网络拥有更好的性能。
本章将介绍各种适用于多层卫星网的卫星网路由算法。
5.1 MLSR 路由算法MLSR （Multi-Layered Satellite Routing algorithm ）路由算法，即多层卫星网路由算法，是一种适用于由低轨、中轨和同步卫星组成的三层卫星IP 网络的多层卫星网路由算法。
1．MLSR 路由算法简介MLSR 路由算法能在卫星网络的不同卫星和地面通路之间，使用延时度量集合，高效地算出最短延时路径。
为反映卫星移动和网络拓扑的变化，MLSR 算法会有规律地更新卫星路由表。
仿真结果表明，MLSR 路由算法除了当路由跳转转向高一层卫星时的一小段摆动阶段外，其他时刻的性能与最短路径算法的性能相同。
当网络负载很高时，MLSR 算法比单层卫星网路由算法有更好的性能。
此外，由于MLSR 路由算法将路由计算负担分给了多颗卫星，因此计算路由表的通信开销较小。
2．MLSR 路由算法原理（1）相关定义MLSR 算法应用的卫星网络的结构如图5.1所示。
图5.2是从GEO 卫星的角度得到的卫星网络的结构。
在卫星网络中，所有连接都会有延迟。
总延迟由传播延迟、处理延迟和队列延迟组成，总延迟由上行卫星来计算。
上行卫星从它们的空间相对位置计算与下行卫星之间的传播延迟。
处理延迟近似为路由表查询的平均时间。
队列延迟取决于测量时的队列长度、平均分组大小和连接容量。
平均延迟由这3个延迟之和组成。
延迟函数D 和D +返回相互链接的两个节点之间的平均延迟。
如果链接不存在，函数D 返回无穷大，而D +返回0。
函数D 和D +分别用来计算延迟测量记录（定义3）和总连接（定义2）。
定义1（延迟函数D 和D +）：令l a →b 为节点a 到b 的直接连接。
路由算法详解
路由算法详解路由算法详解1. 引言2. 路由器基础知识3. LS算法4. 示例：Dijkstra算法5. DV算法6. 分级路由引言如果您已经阅读过博闻网中的路由器工作原理一文，您会了解到路由器的作用是管理网络流量和找到发送分组数据包的最佳路由。
但是您是否想过路由器是怎么做到这一点的？路由器需要一些网络状态的信息来决定如何发送分组数据包以及发往哪里。
但是它是怎样收集这些信息的？在本篇博闻网文章中，我们将带您详细了解路由器需要哪些信息来决定往哪发送分组数据包。
路由器基础知识路由器使用路由算法来找到到达目的地的最佳路由。
当我们说“最佳路由”时，我们考虑的参数包括诸如跳跃数（分组数据包在网络中从一个路由器或中间节点到另外的节点的行程）、延时以及分组数据包传输通信耗时。
关于路由器如何收集网络的结构信息以及对之进行分析来确定最佳路由，我们有两种主要的路由算法：总体式路由算法和分散式路由算法。
采用分散式路由算法时，每个路由器只有与它直接相连的路由器的信息——而没有网络中的每个路由器的信息。
这些算法也被称为DV（距离向量）算法。
采用总体式路由算法时，每个路由器都拥有网络中所有其他路由器的全部信息以及网络的流量状态。
这些算法也被称为LS（链路状态）算法。
我们将在下一节讨论LS算法。
LS算法采用LS算法时，每个路由器必须遵循以下步骤：1.确认在物理上与之相连的路由器并获得它们的IP地址。
2.当一个路由器开始工作后，它首先向整个网络发送一个“HELLO”分组数据包。
每个接收到数据包的路由器都将返回一条消息，其中包含它自身的IP地址。
3.测量相邻路由器的延时（或者其他重要的网络参数，比如平均流量）。
4.为做到这一点，路由器向整个网络发送响应分组数据包。
每个接收到数据包的路由器返回一个应答分组数据包。
将路程往返时间除以2，路由器便可以计算出延时。
（路程往返时间是网络当前延迟的量度，通过一个分组数据包从远程主机返回的时间来测量。
LEO卫星网络路由算法研究
LEO卫星网络路由算法研究摘要：本文通过分析低轨道卫星路由的特点、目标，结合卫星网络的拓扑结构和运行规律，分别对有无星际链路（ISL）的卫星通信系统，提出相应的路由策略：最小延时路由算法、通信量和拓扑自适应的路由算法。
关键词：低轨道（LEO），卫星通信，路由（Route），星际链路（ISL）1 绪论1.1卫星通信的低轨道化、网络化发展趋势信息，主导着当今的社会，从工业时代进入信息时代，作为这个时代的主要资源，信息资源，正处在其边际效用的最大值。
与此同时，作为信息资源的载体和交换平台的通信网络也在无声无息的进化着，而如今人们的目光，更多的投向太空。
卫星通信系统正是在这种形势下应运而生。
以INMARSAT为代表的GEO卫星通信系统代表了二十世纪中期以前卫星通信系统的主流，然而山于轨道高度带来的延迟较大以及发射费用较高等缺点大大限制了其业务范围与综合能力。
进入90年代中期，随着同步轨道资源限制与拥塞矛盾的白热化及其高纬度区域覆盖的局限性，人们寄希望与非同步轨道运而开发出克服上述缺陷的新一代MEO/LEO系统。
LEO小卫星通信系统是在二十世纪80年代末期国际上兴起的一种全新概念的通信系统。
它强调采用“一体化”的设计思想，尽量提高卫星功能密集度从而增加系统的性价比。
相比传统的GEO卫星通信系统，由于轨道高度的差别LEO系统的信号传输延迟将大大减少从而具有更好的实时性；由于体积，重量及应用定位的差别，LEO小卫星所需的研制成本远小于GEO卫星系统。
总的看来，LEO 小卫星通信系统具有良好的发展前景。
虽然LEO和MEO等非静止轨道卫星具有上述优点，但单颗LEO或MEO 卫星很难满足全球或区域性通信系统的要求。
为满足通信全球化需求，必须采用星座方式将卫星网络化，形成卫星移动通信网，利用网络优势弥补单颗卫星覆盖特性的缺点。
如Iridium，Globalstar和Teledesic等系统都是以星座运行模式来实现的。
卫星通信系统中的网络优化算法研究
卫星通信系统中的网络优化算法研究随着科技的不断进步和发展，卫星通信系统在现代社会中发挥着越来越重要的作用。
在卫星通信中，网络优化算法的研究与应用是一个至关重要的方面。
本文将介绍卫星通信系统中的网络优化算法的研究，并探讨在卫星通信系统中如何选择合适的算法来提高网络性能。
卫星通信系统是指利用卫星中继站进行信号传输的通信系统。
由于卫星通信的特殊性，包括高延迟、大丢包率等因素，网络优化算法在卫星通信中扮演着至关重要的角色。
网络优化算法旨在对网络中的各个参数进行调整，以提高网络的吞吐量、降低延迟和丢包率等指标。
一种常见的网络优化算法是带宽分配算法。
在卫星通信中，带宽分配是一个重要的问题。
通过合理地分配带宽，可以避免网络拥塞和带宽浪费。
常见的带宽分配算法包括最短路径算法、最大流算法和拥塞控制算法等。
这些算法可以根据当前网络的拥塞情况和路由选择情况，动态地调整带宽的分配方式，从而提高网络的整体性能。
另一种常见的网络优化算法是路由选择算法。
在卫星通信中，路由选择是指选择合适的路径将数据包从发送方传输到接收方。
常见的路由选择算法包括最短路径算法、最小代价算法和分布式路由选择算法等。
这些算法可以根据网络的拓扑结构和链路质量等因素，选择合适的路径来传输数据包，从而减少延迟和丢包率，提高网络的可靠性和稳定性。
除了带宽分配和路由选择算法外，还有一些其他的网络优化算法在卫星通信中也发挥着重要的作用。
例如，流量控制算法可以通过控制发送方的发送速率，来避免网络拥塞和数据丢失。
拥塞控制算法可以根据网络的负载情况，动态地调整发送方的发送速率，以保持网络的稳定性。
这些算法通过减少拥塞和丢包，提高网络的整体性能。
在优化算法的选择上，我们需要根据具体的应用场景和网络需求来进行选择。
不同的应用场景和网络需求需要不同的优化算法。
例如，在视频传输领域，我们可以选择一些适用于视频数据的优化算法，以提高视频的传输质量。
而在实时通信领域，我们则可以选择一些适用于实时通信的优化算法，以保证通信的实时性和可靠性。
卫星线路分析计算
第五章 卫星链路设计卫星通信网络一般由多个地球站互相通过一个或多个卫星而组成。
在无线链路设计时，需要考虑传递信息的质量、数量和实际限制，如经济和技术状态之间，需要经过多次平衡。
例如，如果要求以很高质量传递大量信息，可能会出现无法接受的高价格。
链路设计中需要考虑的因素有工作频率、传播效应、可以接受的卫星/地面终端的复杂性（影响价格）、噪声影响和规章要求等。
第一节 基本线路分析一、 有效全向辐射功率二、功率通量密度表示发射功率经过空间传播到达接收点后，在单位面积内的功率。
对于地面通信系统来说，常用功率通量密度来衡量该卫星系统是否需要与其它通信系统进行协调。
对于卫星通信系统而言，常用饱和通量密度来表示转发器是否工作在饱和状态。
卫星转发器饱和通量密度Ws 是指：为使卫星转发器单载波饱和工作，在其接收天线的单位面积上应输入的功率。
它反映了卫星转发器的灵敏程度。
功率通常密度W E 的表达式为：)4/(2d G P W T T E π⋅= 或者用SFD 表示式中P T 为天线的发射功率（W ）；G T 为天线的发射增益；d 为自由空间传播距离(m)。
三、 自由空间传播损耗电波在自由空间传播时不产生反射、折射、吸收和散射现象，也就是说，总能量并没有被损耗掉。
但是，电波在自由空间传播时，其能量会因向空间扩散而衰耗。
因为电波由天线辐射后，便向周围空间传播，到达接收地点的能量仅是一小部分。
距离越远，这一部分能量越小，如同一只灯泡所发出的光一样，均匀地向四面八方扩散出去。
显而易见，距离光源越远的地方，单位面积上接收到的能量也越少。
这种电波扩散衰耗就称为自由空间传播损耗。
假定发信设备位于球体中心，使用无方向性天线，以功率P t 向周围空间辐射电磁波，天线增益为G T ，距离为d 时接收点B 的单位面积上的平均功率为204dP S t π= 由天线理论知道，一个各向均匀辐射的天线，其有效面积为：πλ4/2=e A这样，一个无方向性天线在B 点收到的功率为222)4(44d P d P P t t r πλπλπ=⋅= 还可写成 2)4(dfc P P t r π= 传播损耗为：2)4(cdf P P L r t π==或 cdf dB L π4lg 20)(= 当距离d 以km 为单位，频率f 以GHz 为单位时f d dB L lg 20lg 204.92)(++=当频率f 以MHz 为单位时f d dB L lg 20lg 204.32)(++=四、 接收信号功率接收信号功率为：2)4(dG G P L G G P P r t t r t t r πλ⋅⋅⋅=⋅⋅= 该式是卫星通信线路中的上行或下行的接收信号功率的基本表达式。
基于弹性光管道的通算一体卫星路由优化算法
基于弹性光管道的通算一体卫星路由优化算法在现代通信领域，卫星通信因其覆盖范围广、不受地理限制等优势，已成为全球通信网络的重要组成部分。
然而，卫星通信系统的设计和优化面临着许多挑战，其中之一就是如何提高数据传输的效率和可靠性。
基于弹性光管道的通算一体卫星路由优化算法（以下简称为算法）正是为了解决这一问题而提出的。
该算法的核心思想是利用光网络的弹性特性，结合计算与通信的融合，实现对卫星通信路由的动态优化。
算法首先通过建立一个综合模型，将卫星网络中的各种资源，如带宽、功率、信号质量等，纳入考量。
然后，算法通过实时监测网络状态，动态调整路由策略，以适应不断变化的通信需求。
在算法的实现过程中，采用了先进的优化技术，如遗传算法、粒子群优化等，以寻找最优的路由路径。
这些技术能够处理大规模的优化问题，同时保证算法的收敛速度和解的质量。
算法的优势在于其高度的灵活性和适应性。
它不仅能够应对突发的网络拥塞，还能够在卫星网络的资源发生变化时，快速重新计算路由，确保通信的连续性和稳定性。
此外，算法还具有很好的扩展性，可以适用于不同类型的卫星网络，包括低轨卫星网络、中轨卫星网络和地球静止轨道卫星网络。
在实际应用中，算法已经成功地应用于多个卫星通信项目，显著提高了数据传输的效率和系统的可靠性。
例如，在一次跨国数据传输任务中，算法通过优化路由，减少了数据传输的延迟，提高了传输速率，从而满足了用户对高速、稳定通信的需求。
总的来说，基于弹性光管道的通算一体卫星路由优化算法为卫星通信领域提供了一种新的解决方案，它通过动态优化路由，提高了通信的效率和可靠性，为未来卫星通信的发展奠定了坚实的基础。
宽带卫星通信路由功能设计
随着 宽带 卫星通 信 的 发展 ，互联 网的技 术逐 渐在 卫星通 信 领域 得 到很好 的 应用 。通过 宽 带 卫 星接人 地 面互联 网 ，在地 球 的各 个 区域 ，只要 能 连接 上卫 星 ，就可 以使 用互 联 网 ，从 而 更 促进 了互 联 网 的全球 互联互 通 。
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６
图 ｌ 路 由原 理 图
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｃｈａｎｎｅｌ Ｂｒｉｄｇｉｎｇ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｅａｒｔｈ ｓｔａｔｉｏｎ
引 一 、
言
卫星由于其覆盖范围辽阔的特性。在远距离通信系统中有十分重要的地位。近年来 ，卫 星通信已深入军事情报 、气象预测 、电视直播 、导航定位等诸多领域中，未来卫星通信将进 一 步 应用 于商 业领域 。近几 十年来 ，卫 星技术 在激 光技术 和 节点处 理能 力方 面 的提高 。将卫 星 网络 的通 信 能力提 升 到一个 新 的水 平 ¨Ｊ。
路 由动作 包括 两项 基 本 内容 ：寻址 和转 发 。寻址 即判 定 到达 目的地 的最 佳 路径 ．由路 由 选 择算 法 来实 现 。为 了判 定 最 佳 路 径 ，路 由选 择 算 法 必须 启 动 并 维 护 包 含 路 由信息 的路 由 表 ，路 由表 中的路 由信 息依 赖 于所用 的路 由选择 算 法不 同而 不 同。路 由选择 算 法将 收集 到 的 不 同信息填 人 路 由表 中 ，根 据路 由表 可将 目的 网络 与下一 站 的关 系告诉 路 由器 。路 由器 间互 通 信 息进行 路 由更 新 ，更新 维护 路 由表使 之 正确 反 映 网络 的拓 扑变 化 ，并 由路 由器根 据 度量 来 决定 最佳 路 径
面向星间链路高动态网络的路由规划算法
技术专栏Satellite Nevigatio n Tech no l ogy特约主编纪元法面向星间链路高动态网络的路由规划算法朱锋1，银皓丨，白海通2,周淦1(1.华北计算机系统工程研究所，北京100083；2.中国人民解放军陆军参谋部，北京100044)摘要：伴随着航天技术的发展，卫星导航系统的技术也在不断提高。
星间链路是在导航卫星之间建立具有精密测量和数据传输功能的无线网络，作为提高导航系统生存能力的重要手段，对卫星导航系统的建设至关重要。
其中，星间链路路由规划算法作为星间链路技术的重要组成部分，也成为了星间链路技术的主要研究领域和方向之一。
根据星间链路系统实际运行场景，结合了星间链路网络的特点，综合考虑数据传输时延和卫星节点负载等多种评价指标，基于广度优先算法思想，辅以多种剪枝策略，提出了一种基于多评价因子的路由规划算法。
该算法能够在应用于高动态时变网络下寻找前N条最优路径遥同时，对从节点间建链路径条数、节点建链情况、路径的开销代价等多种角度对于路由算法的规划结果进行分析验证，为星间链路路由规划中路径的筛选提供理论依据遥关键词：星间链路；路由规划算法；高动态时变网络；广度优先中图分类号：TN927文献标识码：A DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200422中文引用格式：朱锋，银皓，周淦.面向星间链路高动态网络的路由规划算法[J].电子技术应用，2020，46(11):18-22.英文弓I用格式：Zhu Feng，Yin Hao，Zhou Gan.Routing planning algorithm for high dynamic inter satellite link networks[J].Application of Electronic Technique，2020，46(11)：18-22.Routing planning algorithm for high dynamic inter satellite link networksZhu Feng1，Yin Hao1，Bai Haitong2，Zhou Gan1(1.National Computer System Engineering Research Institute of China，Beijing100083，China；2.The Staff Department of People's Liberation Army，Beijing100044，China)Abstract:With the development of space technology,the technology of satellite navigation system is also improving.Inter satellite link is a wireless network with precise measurement and data transmission functions between navigation satellites.As an important means to improve the survivability of navigation system,it is very important for the construction of satellite navigation system.As an important part of inter satellite link technology,inter satellite link routing algorithm has become one of the main research fields and directions of inter satellite link technology.According to the actual operation scenario of the inter satellite link system,combined with the characteristics of the inter s atellite link network,considering a variety of evaluation indexes such as data transmission delay and satellite node load,based on the idea of breadth first algorithm,supplemented by a variety of pruning strategies, this paper proposes a multi evaluation factor based routing planning algorithm.The algorithm can find the first N optimal paths in high dynamic time-varying networks.At the same time,this paper analyzes and validates the planning results of routing algorithm from many aspects,such as the number of paths between nodes,the situation of nodes building chains,the cost of path overhead and so on,so as to provide a theoretical basis for the selection of paths in the inter satellite link routing planning.Key words:inter-satellite link；route planning algorithm；high dynamic network；breadth-first-search0引言随着卫星导航系统不断发展，利用星间链路技术实现导航系统的自主导航已经成为了新一代导航系统的发展方向［1］。
卫星网络路由与流量控制关键技术研究
卫星网络路由与流量控制关键技术研究卫星网络具有覆盖面广,组网灵活,接入简单,不受地理环境限制等突出优点,成为了实现全球无缝实时信息传递的一种有效方式。
经过近20年的发展,卫星网络的应用已从传统的国防军事,电视转播迅速拓展到了多媒体广播、气象环境检测、定位导航、远程医疗、远程教育和高速互联网接入等众多领域。
路由与流量控制技术,作为解决卫星网络承载信息数据的核心技术,是保证卫星网络各项业务顺利开展的关键。
然而卫星高故障、难修复的特点,以及全球卫星业务流量急速膨胀的客观趋势,不断给卫星网络路由与流量控制带来严峻的考验。
本文面向未来卫星网络的现实需求,以提升卫星网络路由与流量控制能力为主线,对卫星网络路由抗毁、流量均衡与流量预测等三个重要方面进行了深入研究,具体研究内容与主要贡献为:(1)研究了卫星网络路由算法的抗毁性能并提出了异常路径评价指标卫星网络路由算法是卫星网络通信协议的基础与核心。
近年来路由算法的研究成果屡见不鲜,但真正深入对比分析已有路由算法的性能,尤其在网络存在故障下的性能的工作却鲜有开展。
由于卫星所用精密设备的特殊性,以及太空环境的复杂多变性,卫星节点与链路呈现高故障、难修复的特点。
因此,开展路由算法故障下的性能分析是符合卫星网络实际应用需求且对于挑选、设计有效的路由算法是十分必要的。
本研究首次在Network Simulator version 2(NS2)环境下对卫星网络主流路由算法进行了仿真,并通过设计丰富的测试用例深入分析了各路由算法在网络正常工作场景、单点路障场景、多点故障场景下的抗毁性能与自愈性能。
此外,为弥补传统路由评价指标无法从网络内部分析路由算法瞬时收敛性能的不足,本文创新性地提出了异常路径评价指标。
仿真结果表明,本部分的研究能够正确地揭示卫星网络路由算法多个重要的抗毁特性,同时,异常路径评价指标能够充分发挥评测作用,弥补传统评价指标的不足。
(2)提出了一种基于全局一局部混合策略的卫星网络流量均衡算法伴随卫星网络技术的不断发展,网络业务流量需求日益增加,而卫星网络带宽资源有限,由此导致网络拥塞频繁发生,严重影响网络业务服务质量。
卫星链路计算公式
卫星链路计算公式天线的增益与波束宽度有效全向辐射功率自由空间传输损耗转发器的工作点噪声与损耗1. 天线增益：G=收点收到的功率无方向天线辐射时，接点收到的最大功率定向天线辐射时，接收 微波天线增益：G=ηλπ24A半功率角：)(7021度D λθ≈【半功率角是指主叶瓣上场强为主射方向场强的1/2= 0.707时（即 功率下降1/2时），两个方向间的夹角。
】2. 接收点的功率密度（单位面积上的功率）为：)/(422m W dG P W T T E π=接收天线收到的功率： 22)4(4dG G P d A G P A W P R T T T T E R πλπηη==⋅=① fR T T R L G G P P = ② 【式②一般性地描述通信线路中信号的传输，称之为“通信距离方程”】3.自由空间传输损耗：2)4(cdf L f π=时，式②与式①相等。
此即自由空间传输损耗。
【物理解释 物理解释：由于电磁波在自由空间无方向性地辐射，使得只有少部分信号被接收点收到，而其他大部分无法被收到的能量即视为损耗。
】4.有效全向辐射功率：T T G P EIRP =若考虑馈线损耗，则 FT T L G P EIRP = 【物理解释：在接收点进行测量时，将T P 功率送入增益为T G 、最大辐射方向指向接收点的发射天线时所测得的结果与将T P T G 功率送入无方向性发射天线时所测得的结果是相同的。
】4. 转发器的工作参数：工作点：输入补偿输出补偿多载波与单载波工作时的输出功率1） 2244λπλπηη⋅=⋅===f ES f T T f R T T R L EIRP L G P A L G G P A P W 即 )/)(4lg(10][[EIRP][W]22ES m dBW L f λπ+-=【为使卫星转发器单载波饱和工作，在其接收天线的单位有效面积上应输入的功率，一般以W 或SFD 表示】2）G/T 值：接收天线增益与接收系统总的等效噪声温度的比值称为地球站的G/T 值，也称性能因数或品质因数。
卫星通信链路计算过程
卫星通信链路计算过程星通信载波的链路计算方法为，先分别计算上行和下行链路的载波功率与等效噪声温度比C/T或者载波与噪声功率比C/N、以及载波与干扰功率比C/I，再求出考虑干扰因素的系统载噪比C/(N+I)和载波的系统余量。
上下行C/T上行和下行C/T的计算公式分别为C/TU = EIRPE– LossU+ G/TSatC/TD = EIRPS– LossD+ G/TE/S式中的EIRPE 和EIRPS分别为载波的上行和下行EIRP，LossU和LossD分别为总的上行和下行传输衰耗，G/TSat 和G/TE/S分别为卫星转发器和地球站的接收系统品质因数。
上式中的数据均为对数形式。
C/N与C/T 的关系C/N与C/T的关系式为C/N = C/T – k – BWN = C/T + 228.6 – BWN式中的k为波兹曼常数，BWN为载波噪声带宽。
式中的数据均为对数形式。
C/I与C/IM卫星通信载波需要考虑的干扰因素主要有，上行和下行反极化干扰C/IXP_U和C/IXP_D 、以及上行和下行邻星干扰C/IAS_U和C/IAS_D。
此外，还需考虑转发器在多载波工作条件下的交调干扰 C/IM 。
C/N与C/I的合成由多项 C/N和C/I求取总的C/N、C/I、以及C/(N+I)的算式为(C/NTotal )-1 = (C/NU)-1 + (C/ND)–1(C/ITotal )-1 = (C/IXP_U)-1 + (C/IAS_U)–1 + (C/IM)-1 + (C/IXP_D)-1 + (C/IAS_D)-1(C/(N+I))-1 = (C/NTotal )-1 + (C/ITotal)–1上述三个算式中的数据均为真数形式。
由多项C/N和C/I求取总的C/(N+I)的步骤也可为(C/(N+I)U )-1 = (C/NU)-1 + (C/IXP_U)–1 + (C/IAS_U)–1(C/(N+I)D )-1 = (C/ND)-1 + (C/IXP_D)-1 + (C/IAS_D)-1 + (C/IM)-1(C/(N+I))-1 = (C/(N+I)U )-1 + (C/(N+I)D)–1上述两种不同计算步骤所得到的结果是相同的。
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Ａ ｂｓｒ ｔ ｔ ａｃ ：Ｗ ｉｈ ｒ ｇ ｒ ｏ ｌ ｎｇ ｔａ ｍ ｉｓｏ ｅ ａ ｎ ｎａ ｉ ｏｐ ｏｇ ｈａ ａ ｔ ｒ ｎ ｓ ｔ ｌｉｅ ｎ ｔ ｏ ｋ，ａ ｎ ｖｅ ｏｕ ｎ ｔ ｅ ａ ｄ ｔ ｏ ｒ ｎｓ ｓｉ ｎ ｄ ｌｙ ａ ｄ ｄｙ ｍ ｃ ｔ ｏｌ ｙ ｃ ｒ ｃｅ ｓｉ ａ ｅｌｔ ｅｗ ｒ ｏ ｌｒ ｔ ｇ ｉ
（． １ 南京 邮 电大学 计 算机 学院 ，江苏 南 京 ２ ００ ：２ １０３ ．江苏 省无线 传感 网高技 术研 究重 点实验 室 ，江苏 南 京 ２ ００ ； １０ ３ ３ ．南京 邮电大 学 计算机 技术 研究所 ，江 苏 南京 ２ ００ ） １０ ３
摘
要 ：针 对 卫 星 网 络链 路长 时延 、拓 扑时 变 等 特 征 ，将 链 路传 输 时延 引入 并 基 于 ＭＰ Ｓ网络 中源 一 目的 节 点对 Ｌ
第３ ２卷 第 ５期 ２ ｌ 年 ５月 ０１
通
信
学
报
Ｖ ｌ ２ ｂ ＿ ＮＯ． ３ ５ Ｍａ ０ １ ｙ２ １
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｎＣｏ ｍ ｕ ｉａｉ ｎ ｏ ｒ ａ ｍ ｏ ｎ ｃ ｔｏ ｓ
面 向卫星 网络的流量工程路 由算法
肖甫 １， 孙 力娟 ， ，叶晓 国 ，王 汝传 ， ２ ３ 一 一 ， ，
优化卫星 网络 的链路利用 。实验表 明，此算 法在请求拒绝数、吞 吐量 、平均跳数及平均时延等方面性能都有较理
想 的提 升 。
关键 词 ：卫 星 网络 ； 流 量 工程 ； 多协 议 标 记 交 换 ；路 由算 法 ；链 路 关 键度 中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ３ Ｐ ９ 文 献 标 识码 ：Ｂ 文 章编 号 ：１０ —３ Ｘ（０ １０ —１４０ ０ ０４ ６ ２ １）５０ ０ —８
已知 这 一 先 验 知 识 ，提 出 了一 种 面 向 卫星 网络 的 ＭＰ Ｓ流 量 工程 路 由算 法 。该 算 法基 于卫 星 网络 时 变 拓 扑模 型 的 Ｌ 卫 星 拓 扑 快 照 ，定 义 链 路 初 始权 重 为链 路 剩 余 带 宽 、传 输 时 延 的 综合 函数 ，在 为 当前 节 点对 建 路 时 考 虑其 余 节 点 对 将 来 建 路 的 可 能需 求 计 算 链 路 的 关键 度 ，在此 基 础 上 通 过 链 路 权 重 的动 态 调 整 及 延 期 选用 实现 流 量 工 程 ，从 而
（． ｃ ｏ ｌ ｆ ｏ ｕｅ ｃ ｎｅａｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｎｉ ｎｖ ｒｉ ｆ ｏ ｔ ａ ｄ ｅ ｃ ｍｍ ｎｃｔ ｎ ， ｎｉｇ １０ ３ Ｃ ｉａ １ Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｃ ｍｐ ｔ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎａｊ ｇＵ ｉｅｓｙｏ Ｐ ｓ ｎ ｌ ｏ ｕ ｉ ｉ ｓＮａｊ ０ ０ ， ｈｎ ； ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ Ｔｅ ａｏ ｎ２ ２ Ｊ ｎ ｓ ｉｈ ｅ ｈ ｏｏ ｙＲ ｓａｃ ｅ ａ ｏａ ｒ ｆｒ ｒｌ ｓ ｅ ｓｒ ｅ ｒ ｓＮａｊ ｇ２ ０ ０ ， ｈｎ ； ．ｉ ｇ ｕＨ ｇ ｃ ｎ ｌｇ ｅｅｒｈＫ ｙ ｂ ｒｔ ｙ ｏ ｅｅ ｎ ｏ ｔ ｋ ， ｎｉ １０ ３ Ｃ ｉａ ａ Ｔ Ｌ ｏ Ｗｉ ｓ Ｓ Ｎ ｗｏ ｎ ３ Ｉｓ ｔｔ ｏ ｏ ｕ ｒ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｎ ｎ ｎ ｎｖ ｒ ｔ ｏ ｏｔ ａ ｄＴ ｌ ０ ．ｎｔｕｅ ｆ ｍｐ ｔ ｃ ｎ ｌ ． ａｊ ｇＵ ｉ ｓ ｙ ｆ ｓ ｎ ｅ ｃ ｍｍｕ ｉａ ０ ｓＮ ｎｉ １ ０ ３ Ｃ ｉ ） ｉ Ｃ ｅＴ ｇ ｉ ｅ ｉ Ｐ ｓ ｅ ｎｃ ｔ ｎ ， ａ ｊ ｇ２ ０ ０ ， ｈｎ ｉ ｎ ａ