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基于虚拟拓扑的低轨卫星路由切换算法仿真

计算机仿真 2021年第9期38卷 31-34,75页

作者：童文婷黄圣春王玲湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙420082 国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073

针对低轨卫星网络中星地链路、星间链路的不断切换会造成路由重构,而星地路由重构时间过长将严重影响数据传输时延稳定性的问题,提出一种卫星路由切换算法。算法结合了卫星网络拓扑可预测性和地面电台动态性的特点,在动态路由计算的过... 详细信息

针对低轨卫星网络中星地链路、星间链路的不断切换会造成路由重构,而星地路由重构时间过长将严重影响数据传输时延稳定性的问题,提出一种卫星路由切换算法。算法结合了卫星网络拓扑可预测性和地面电台动态性的特点,在动态路由计算的过程中加入静态可预测信息以降低动态路由的计算开销,并基于OPNET搭建了一个低轨卫星系统仿真平台来验证该协议。仿真结果表明,上述协议能有效的解决低轨卫星系统路由重构的问题,降低了丢包率,减少了系统端到端时延。

关键词：低轨卫星系统路由重构虚拟拓扑路由切换

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基于虚拟拓扑的低轨星座路由协议研究

基于虚拟拓扑的低轨星座路由协议研究

作者：童文婷湖南大学

学位级别：硕士

随着卫星网络通信技术的不断发展,卫星的计算能力不断提升。而且随着宽带星间链路技术在卫星通信上的应用,使得高宽带卫星网络系统成为现实。低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星凭借其研制周期短、制造成本低以及相关技术日新月异等一系列... 详细信息

随着卫星网络通信技术的不断发展,卫星的计算能力不断提升。而且随着宽带星间链路技术在卫星通信上的应用,使得高宽带卫星网络系统成为现实。低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星凭借其研制周期短、制造成本低以及相关技术日新月异等一系列优点成为未来通信卫星发展方向中及其重要的一环。路由技术作为LEO卫星网络系统的关键技术,是提升卫星网络通信系统性能的重要因素,而LEO网络拓扑的频繁变化、星上负载分布不均、卫星链路、节点故障后难以修复以及星地链路、星间链路的不断切换造成的路由重构等问题都会对卫星网络路由设计带来严峻的挑战。本文选择LEO卫星网络作为研究对象,深入分析了LEO卫星网络和相关的路由算法,针对空间网络负载均衡问题以及星地路由频繁切换现象进行了深入、细致的研究,主要的研究成果如下:1、提出了一种基于快照的负载均衡路由策略,在传统的基于快照的卫星路由算法的基础上引进链路选择策略,简化了分布式卫星网络星间链路选择过程,解决了卫星网络由于负载过大引起的数据丢失、节点失效等问题。2、针对低轨卫星网络中星地链路、星间链路的频繁切换会造成路由随之不断断裂与重构,而星地路由重构时间过长将严重影响数据传输时延稳定性的问题,本文提出一种基于虚拟拓扑的卫星路由切换算法。该算法结合了卫星网络拓扑的可预测的特点和地面用户的动态特征,在纯动态的路由计算过程中引进相对静态的可预测信息,从而能够大大降低路由开销。3、基于OPNET搭建了一个低轨卫星系统仿真平台来验证本文提出的协议。仿真结果表明,该协议能有效的解决低轨卫星系统路由重构的问题,降低了丢包率,减少了系统端到端时延。

关键词：低轨卫星网络虚拟拓扑负载均衡路由切换 OPNET仿真

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光网络虚拟拓扑设计研究

光网络虚拟拓扑设计研究

作者：潘丹北京邮电大学

学位级别：硕士

21世纪以来,随着全球信息化和网络化进程的不断推进,网络业务不断朝着IP化方向演进,这种演变趋势促进了传统光网络宽带化和智能化的深刻变革,光网络进入了高速发展时期。虚拟拓扑设计作为光传送网设计的核心,一直备受国内外研究者的关注... 详细信息

21世纪以来,随着全球信息化和网络化进程的不断推进,网络业务不断朝着IP化方向演进,这种演变趋势促进了传统光网络宽带化和智能化的深刻变革,光网络进入了高速发展时期。虚拟拓扑设计作为光传送网设计的核心,一直备受国内外研究者的关注。3G/LTE、 IPTV等新兴业务的大规模商用部署使得当前互联网存在的僵化问题越发突出,虚拟化技术作为一项有效解决该问题的革命性技术被引进到光网络中。在光网络虚拟化问题中,建立合理的映射机制实现虚拟光网络与底层物理网络的高效映射,设计出一个高性能的虚拟光网络拓扑是尤为重要的。当前已提出的虚拟网络拓扑映射算法在一些性能上的表现不尽如人意,因此,如何更好的研究和解决虚拟拓扑设计问题,为虚拟光网络提供切实有效的映射方案和策略,是本文研究的主要内容。依托于实验室相关研究课题项目,本论文的主要工作及其成果如下：第一,对虚拟拓扑的设计问题进行深入研究：首先对光网络虚拟拓扑进行了概述,然后将该问题分解为拓扑生成、光通道路由、波长分配、流量路由4个子问题依次解决。最后,分析了在进行虚拟拓扑设计时所考虑的因素,并根据这几个相关因素,阐述了不同网络优化目标下的虚拟拓扑设计启发式算法的基本思路;第二,针对虚拟光网络的映射问题进行了一系列的研究：在光网络虚拟化三层架构的基础上,建立了虚拟光网络拓扑映射问题的数学模型;分析了两种传统的映射算法VNELSL(Virtual Network Embedding with the Balanced Load at Substrate Fiber Links)和VNECFS(Virtual Network Embedding with the Reduced Consumption of Frequency Slots),并将这两个算法的优点进行了结合,提出了一种创新的考虑负载均衡的虚拟网络映射算法、NEB (Virtual Network Embedding with Load Balancing)算法,以实现物理网络链路中频隙占用的负载均衡和减小使用的频隙资源总数为综合优化目标;定义了频谱资源负载方差SDSRL (Square Deviation of Spectrum Resource Loa)、物理路径平均跳数ASPHC(Average Substrate Path Hop Count)和频谱使用总数SU(Spectrum Usage)三个参数作为映射算法主要的性能评价指标;通过在NSFNET网络中仿真,验证了VNEB算法在网络的负载均衡和消耗的网络资源总数这两个性能表现上取得了很好的折中,解决了VNECFS和VNELSL算法中存在的物理网络频隙资源负载的均衡性能和消耗资源总数两个性能上的矛盾问题。第三,围绕着作者在研究生期间参与的科研项目“光网络规划与优化设计软件平台”的需求、系统架构以及作者主要负责的网络规划设计、网络路由计算、网络评估、网络优化这4个模块的具体设计与实现等方面展开探讨。

关键词：虚拟拓扑虚拟网络映射负载均衡资源消耗综合最优

基于ILP和最优光路的智能电网实时虚拟拓扑模型

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安阳师范学院学报 2018年第5期 32-36页

作者：余战秋安徽工业经济职业技术学院安徽合肥230051

为了满足智能电网骨干网络的实时延迟和最优光路的相关网络要求,提出一种基于整数线性规划(ILP)的虚拟拓扑模型。该模型包括网络延迟相关目标函数和光路路由、波长分配、波长连续性、流路由和流量损失约束,采用网络流量矩阵解决相应的... 详细信息

为了满足智能电网骨干网络的实时延迟和最优光路的相关网络要求,提出一种基于整数线性规划(ILP)的虚拟拓扑模型。该模型包括网络延迟相关目标函数和光路路由、波长分配、波长连续性、流路由和流量损失约束,采用网络流量矩阵解决相应的虚拟拓扑问题。通过对时变网络流量数据和运行约束的自适应响应,来保持最优虚拟拓扑,从而为智能电网运营提供智能化感知和网络学习。仿真结果表明所提模型可以为智能电网实现优良的网络性能。

关键词：整数线性规划网络延迟智能电网最优光路虚拟拓扑

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基于SDN和虚拟拓扑的天基网络路由算法

传感器与微系统 2020年第1期39卷 125-128页

作者：孙伟超梁俊肖楠丁然颜涌洛空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077 94987部队江苏仪征211400

针对天基网络的时变拓扑结构给网路管理和路由设计带来的难题,综合考虑GEO卫星和LEO卫星的优势,建立了一种基于软件定义网络(SDN)架构的天基网络模型,提出了一种基于虚拟拓扑的包含必经节点的天基网络路由算法(VTPN)。通过改进时间片划... 详细信息

针对天基网络的时变拓扑结构给网路管理和路由设计带来的难题,综合考虑GEO卫星和LEO卫星的优势,建立了一种基于软件定义网络(SDN)架构的天基网络模型,提出了一种基于虚拟拓扑的包含必经节点的天基网络路由算法(VTPN)。通过改进时间片划分策略,提高了计算效率,通过必经节点的设定,改善了链路拥塞问题。仿真结果表明:SDN架构下的VTPN算法与其他算法相比,网络链路利用率和负载均衡性能提高了约50%,丢包率降低了约20%。

关键词：天基网络软件定义网络(SDN) 虚拟拓扑路由算法

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基于虚拟拓扑的单层卫星网CEMR路由算法

电脑知识与技术 2013年第2期 365-366页

作者：海玉张明罗启昂张凤鸽 69046部队

CEMR(Compact Explicit Multi-path Routing)路由算法即紧凑显式多路径路由算法,与MPLS比较,CEMR采用PathID编码方案,具有较小的信令开销,并能保证分组转发不形成环路。分析表明,该算法支持卫星网络中的流量负载平衡,在延时和丢包性能... 详细信息

CEMR(Compact Explicit Multi-path Routing)路由算法即紧凑显式多路径路由算法,与MPLS比较,CEMR采用PathID编码方案,具有较小的信令开销,并能保证分组转发不形成环路。分析表明,该算法支持卫星网络中的流量负载平衡,在延时和丢包性能上具有优势,适合于高流量负载卫星网络。

关键词：虚拟拓扑单层卫星网 CEMR

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基于虚拟拓扑的单层卫星网CEMR路由算法

电脑知识与技术（过刊） 2013年第1X期19卷 365-366页

作者：海玉张明罗启昂张凤鸽 69046部队

关键词：虚拟拓扑单层卫星网 CEMR

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低轨卫星航点路由与用户切换技术研究

低轨卫星航点路由与用户切换技术研究

作者：赵鑫南京邮电大学

学位级别：硕士

地球低轨(LEO)卫星通信是非地面无线通信系统的重要组成部分。卫星的星间链路(ISL)在地球极区存在拓扑的反复变更,现有虚拟拓扑(VT)及路由技术等技术难以很好应对。卫星接入用户在星间切换时,控制信令经由ISL传输,存在时延增大甚至超时... 详细信息

地球低轨(LEO)卫星通信是非地面无线通信系统的重要组成部分。卫星的星间链路(ISL)在地球极区存在拓扑的反复变更,现有虚拟拓扑(VT)及路由技术等技术难以很好应对。卫星接入用户在星间切换时,控制信令经由ISL传输,存在时延增大甚至超时失败的可能。本文研究星间路由和相应的用户切换技术。论文主要内容如下:首先,综合论述了LEO星座、星间选路和接入切换的研究现状,重点分析了星间重路由和切换的高并发性。结合VT和拓扑快照分析了LEO卫星网的典型拓扑,提出一种基于航点的分段路由算法(WSR)。该算法根据链路状态确定航点、分段路由分组,在ISL进入极区中断前计算得到迂回路径。其次,为降低路由重计算和高并发切换业务导致的高切换时延和失败率,建立平均切换时延最小为目标的最优化问题模型。根据该模型,结合用户切换场景和WSR算法,设计了用户切换流程。基于ISL和服务链路的信道模型,推导得到最优化问题模型的理论化结果。最后,为验证WSR的适用性,使用NS-3设计实现了网络仿真模块,并开展了对比实验。与OLSR相比,WSR在两种场景下抖动分别降低46 ms和126 ms。针对所提切换流程,使用MATLAB开展了数值仿真。仿真结果表明,平均切换时延降低31.4%。

关键词：低轨卫星网虚拟拓扑航点路由越区切换性能仿真

基于Linux系统的LEO卫星动态路由协议研究与实现

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北京邮电大学学报 2020年第2期43卷 94-102页

作者：王程徐玭张素兵王力权王卫东北京邮电大学电子工程学院北京100876 中国电子技术标准化研究院北京100007 中国电子科技集团公司第五十四研究所石家庄050081

基于虚拟拓扑算法的思想,提出了一种基于网络状态的低轨(LEO)卫星动态路由协议.通过预测卫星周期运动来划分快照,按照每个快照内的拓扑预计算路由.根据卫星节点的实时状态动态调整网络拓扑,并重计算路由,以提高卫星网络的应急能力,增强... 详细信息

基于虚拟拓扑算法的思想,提出了一种基于网络状态的低轨(LEO)卫星动态路由协议.通过预测卫星周期运动来划分快照,按照每个快照内的拓扑预计算路由.根据卫星节点的实时状态动态调整网络拓扑,并重计算路由,以提高卫星网络的应急能力,增强网络的抗毁性.在NS3仿真平台验证了协议的正确性,还在Linux系统实现了该路由协议,针对划分的4个模块在实现功能时的难点提出了解决方案.在Linux系统中对实现的协议进行了功能测试和性能测试,验证了协议的路由功能.与传统的基于虚拟拓扑算法相比,该协议在时延、丢包率和吞吐量性能上有所提升.

关键词：低轨卫星虚拟拓扑静态路由动态路由 Linux