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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