衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)若干理論和技術(shù)研究.pdf

1、衛(wèi)星通信由于具有覆蓋面積大、不受地理?xiàng)l件限制等特性，在通信發(fā)展的過程中日益受到人們的重視。寬帶移動(dòng)多媒體通信業(yè)務(wù)的迫切需求和衛(wèi)星設(shè)備制造技術(shù)的提高使得衛(wèi)星通信從單星、純轉(zhuǎn)發(fā)式的工作模式向多星、具備星上處理能力的網(wǎng)絡(luò)模式邁進(jìn)。與地球同步軌道（Geostationary Earth Orbit，GEO）衛(wèi)星相比，采用非地球同步軌道衛(wèi)星如低地球軌道（Low Earth Orbit，LEO）衛(wèi)星、中地球軌道（Medium Earth Orbit

2、，MEO）衛(wèi)星具有較小的傳播時(shí)延和較低的用戶終端EIRP要求，因此包含多顆非同步軌道衛(wèi)星、具有星上處理能力和星間鏈路（Inter Satellite Link）成為目前衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)。21世紀(jì)的衛(wèi)星通信正在向一個(gè)新的水平攀升，寬帶化、數(shù)字化、IP化、個(gè)人化、服務(wù)綜合化以及低成本化是衛(wèi)星通信需要達(dá)到的理想目標(biāo)。新的目標(biāo)帶來新的課題，值得人們?nèi)リP(guān)注和研究。 本文重點(diǎn)研究衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和路由技術(shù)，從滿足需求的角度

3、在衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中引入新的概念，深入挖掘衛(wèi)星通信網(wǎng)與地面通信網(wǎng)的本質(zhì)區(qū)別，提出了復(fù)合單播路由算法和基于蟻群算法的復(fù)合多播路由算法。論文主要貢獻(xiàn)如下： ·提出了衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)約束連通度的概念，并將其應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)。經(jīng)典圖論中的連通度目的在于度量網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性，衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)約束連通度重點(diǎn)在于度量?jī)牲c(diǎn)之間滿足約束條件的可用路徑，從而在網(wǎng)絡(luò)可達(dá)與網(wǎng)絡(luò)可用之間有了明顯的區(qū)別。 ·利用衛(wèi)星軌道的空間立體性提出

4、了管理網(wǎng)與業(yè)務(wù)網(wǎng)物理分離的集中式管理思路。軌道高度高的衛(wèi)星對(duì)軌道高度低的衛(wèi)星能夠進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、大面積的覆蓋，是一種天然的集中式管理結(jié)構(gòu)。管理網(wǎng)與業(yè)務(wù)網(wǎng)的物理分離一方面減輕了業(yè)務(wù)網(wǎng)的處理負(fù)擔(dān)，使信息轉(zhuǎn)發(fā)的效率更高，另一方面管理網(wǎng)易于掌握全網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，有利于全面提高網(wǎng)絡(luò)性能。 ·利用衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)的拓?fù)涮攸c(diǎn)提出了復(fù)合單播路由算法。影響路由選擇的因素有靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)。由靜態(tài)參數(shù)決定的路由稱為靜態(tài)路由，靜態(tài)路由經(jīng)動(dòng)態(tài)參數(shù)修正以后的路由

5、稱為最終路由。確定靜態(tài)路由時(shí)，利用衛(wèi)星運(yùn)行的規(guī)律性和星間鏈路分布的規(guī)則性兩大特點(diǎn)，縮小傳統(tǒng)最短路徑算法的搜索空間，從而簡(jiǎn)化運(yùn)算量；一旦網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入運(yùn)行階段，節(jié)點(diǎn)監(jiān)控動(dòng)態(tài)參數(shù)，在靜態(tài)路由的基礎(chǔ)上修正，從而得到平衡網(wǎng)絡(luò)流量的最終路由。 ·提出了衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)中基于蟻群算法的復(fù)合多播路由算法。多播路由問題被證明是一種NP-hard問題，而蟻群算法在解決NP-hard問題方面具有較好的表現(xiàn)。復(fù)合多播路由算法利用衛(wèi)星拓?fù)湟?guī)則的特點(diǎn)控制蟻群算法