多层卫星网络管理策略的研究-电子与通信工程专业论文.docxVIP

上海交通大学硕士学位论文 上海交通大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 多层卫星网络管理策略的研究 摘 要 单层卫星网络管理比较复杂，需要在全球布置地面站对网络进行 管理，这会带来复杂的地缘政治问题，也不符合当前我国的基本国情。 采用多层卫星组网，利用不同层次卫星的优点将数据平面和控制平面 分离，可以实现优势互补，提高管理效率。这种组网方式将管理工作 交由高层卫星处理，不需要在全球布置地面站。 目前多层卫星组网大多采用覆盖分域的管理方式，这种管理方式 需要足够的管理卫星覆盖整个低层卫星。这种方式不仅使得管理层星 座设计复杂，管理卫星数目众多，管理域的频繁变化也增加了时间片 的划分难度，而且这种管理方式鲁棒性和抗毁性比较差。为了克服上 述问题，本文提出了一种逻辑分域的管理方式。 本文首先介绍了逻辑分域管理模式下的多层卫星网络的设计方 法，着重介绍了管理层的星座设计，即将所有的管理卫星放置在同一 个轨道上，并研究了管理轨道的各种参数。然后在前面网络架构的基 础上详细阐述了路由协议的实现，包括分域方法和簇头选举的方法、 路由协议的实现流程、数据包的转发流程等等。最后结合网络结构和 路由协议说明了逻辑分域管理策略增强抗毁性和鲁棒性的方式。 为 了 评 估 逻 辑 分 域 管 理 策 略 的 性 能 ， 本 文 利 用 STK 软 件 和 MATLAB 搭建了不同的仿真场景。仿真结果表明相对于传统的覆盖分 域的管理方式，在不同的管理高度下逻辑分域需要更少的管理卫星， 管理域的变化频度要小得多，而路由收敛时间二者相接近，但是覆盖 分域的拖尾现象比较严重 I 关键词（四号黑体）：管理方式，多层卫星网络，逻辑分域，簇头 II A Novel Management Scheme for Multilayer Satellites Network ABSTRACT Management of single-layer satellite network is complex and it will need to deploy ground station in the whole world, this will bring complicated issues of geopolitics, also it doesnt accord with national condition. Multilayered satellite network can be divided into data plane and management plane, so it doesnt need deploy ground station in the whole world and could increase efficiency of management. Currently multilayer satellite networks are managed in the scheme of covering domain. This will need enough management satellites and make constellation design complex, and also it makes relationship of management change frequently, whats more, this scheme will lead to weak invulnerability and robustness. To overcome these problems, we propose a management scheme of logical domain. We first introduce the design of multilayer satellite network in our scheme, especially the management constellation design. We put all the management satellites into one orbit and study different parameter of the management orbit. Then we elaborate realization of routing protocol on the basis of network architecture, include domain partition, cluster head selection, process of routing protocol, process of packets forward