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第1章 空间环境对卫星通信网络通信链路的影响研究1

1.1 引言1

1.2 影响通信链路的主要因素1

1.3 卫星通信系统基本参量4

1.4 空间环境对卫星链路的影响5

1.4.1 卫星链路质量评定方法5

1.4.2 仿真实验5

1.5 小结13

参考文献13

第2章 空间信息网络链路切换与保护研究14

2.1 卫星链路切换简介14

2.1.1 单层卫星网络中的切换14

2.1.2 多层卫星网络中的切换14

2.1.3 卫星切换中技术与理论基础16

2.1.4 单层卫星网络中几种切换实现17

2.1.5 多层卫星网络路由20

2.1.6 卫星网络切换研究现状分析21

2.2 卫星网络中网络拓扑结构变化研究21

2.2.1 拓扑变化理论分析22

2.2.2 单层网络理论分析和仿真验证28

2.2.3 多层网络理论分析和仿真验证30

2.3 基于时隙划分的优化方法31

2.4 LEO卫星星座中一种重路由抑制的ISL切换协议36

2.4.1 引言36

2.4.2 重路由控制ISL切换协议36

2.4.3 仿真结果41

2.4.4 结论44

2.5 基于本地恢复的快速切换保护恢复策略45

2.5.1 网络模型45

2.5.2 设计思想46

2.5.3 算法性能分析与验证48

2.5.4 结论51

参考文献52

第3章 空间信息网络可靠单播路由协议研究53

3.1 快速自组织重构的空间信息网络可信路由协议设计53

3.1.1 QoS路由可行性分析53

3.1.2 安全路由协议研究需求54

3.1.3 基本动态多径自组织重构路由协议研究56

3.2 基本ZDRP的应用60

3.2.1 基本ZDRP在单层星座下的应用60

3.2.2 基本ZDRP在双层星座下的应用63

3.3 QoS路由优化设计65

3.3.1 QoS路由策略65

3.3.2 多QoS约束的路由协议65

3.3.3 QoS路由数学模型66

3.3.4 多QoS约束的ZDRP优化67

3.4 安全路由机制设计68

3.4.1 基于身份的密码体制69

3.4.2 路由协议中的安全机制69

3.4.3 基于主动防御的安全性分析73

3.4.4 ZDRP的被动防御功能分析73

3.5 ZDRP仿真实现74

3.5.1 系统设计方案74

3.5.2 ZDRP仿真设计76

3.5.3 仿真系统的配置与管理80

3.6 仿真结果分析84

3.6.1 仿真配置84

3.6.2 网络建立时间86

3.6.3 网络自愈时间87

3.6.4 路径搜索时间88

3.6.5 应用层性能指标88

3.7 可信路由交换协议总结91

参考文献92

第4章 空间信息网络可靠组播路由协议研究93

4.1 卫星可靠组播协议研究意义及国内外研究进展93

4.2 基于网络编码的高可靠组播协议设计94

4.2.1 集成网络编码的分布式组播协议描述94

4.2.2 集成网络编码的卫星组播路由协议可靠性分析103

4.2.3 协议在单层星座下的应用104

4.2.4 协议在多层卫星网络中的应用105

4.3 仿真分析108

4.3.1 NC-DMRA协议在LEO星座系统中的性能评估108

4.3.2 NC-DMRA协议在多层星座系统中的性能评估112

4.4 小结115

参考文献116

第5章 空间信息网络可靠传输协议研究117

5.1 概述117

5.2 传输控制协议的研究现状117

5.3 空间环境对传输控制协议的影响120

5.3.1 长时延和大带宽时延乘积的影响120

5.3.2 高误码率的影响122

5.3.3 轨间链路中断和切换的影响122

5.3.4 轨间链路时延变化的影响123

5.3.5 链路不对称性的影响123

5.4 STP设计124

5.4.1 启动阶段124

5.4.2 拥塞避免阶段127

5.4.3 快速重传阶段132

5.4.4 快速恢复阶段135

5.4.5 RTT和RTO的计算141

5.4.6 STP小结142

5.5 STP对空间信息网络通信环境的适应性分析144

5.5.1 大带宽时延乘积的影响分析及对策144

5.5.2 高误码率的影响分析及对策144

5.5.3 轨间链路时延变化的影响分析及对策145

5.5.4 目标监视网路由切换的影响分析及对策146

5.6 OPNET平台下的STP仿真验证147

5.6.1 OPNET平台STP实现147

5.6.2 协议评价的性能指标157

5.6.3 业务模型160

5.6.4 错误模型161

5.6.5 仿真参数配置163

5.6.6 仿真测试165

5.6.7 仿真小结186

5.7 一种基于网络编码的自适应传输协议187

5.7.1 网络编码介绍187

5.7.2 ATCS协议设计188

5.7.3 ATCS协议实现192

5.7.4 ATCS协议性能评估194

5.7.5 AS协议小结198

参考文献198

第6章 LEO卫星仿真平台设计200

6.1 引言200

6.2 仿真平台总体框架201

6.2.1 高配置性仿真平台设计201

6.2.2 仿真平台组成及其架构201

6.3 LEO卫星星座网络域建模201

6.3.1 卫星星座建模实现203

6.3.2 卫星动态轨迹更新203

6.3.3 卫星链路通信模拟实现206

6.4 LEO卫星仿真平台节点模型209

6.4.1 卫星节点模型209

6.4.2 地面终端节点模型211

6.5 LEO卫星仿真平台进程模型212

6.5.1 卫星MAC协议状态机设计212

6.5.2 路由模块和卫星轨迹进程的交互215

6.6 仿真平台效率优化216

6.7 小结220

参考文献220

第7章 基于Google Earth的空间信息网络可视化仿真系统设计与实现223

7.1 引言223

7.1.1 GEES的研究背景和意义223

7.1.2 国内外研究现状224

7.1.3 GEES的优势225

7.2 系统需求226

7.3 系统设计226

7.3.1 可行性分析226

7.3.2 系统需求分析228

7.3.3 系统设计思想和实现框架230

7.4 系统实现232

7.4.1 系统开发工具简介232

7.4.2 GEES中关键技术的实现233

7.5 系统性能评述246

7.6 小结248

参考文献249