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星上交换和半实物仿真技术研究

吕高锋  
【摘要】:星上交换技术在卫星网络通信中所起的重要作用已引起人们越来越多的关注。目前地面网络交换技术成熟,而且吞吐量高。但是由于地面网络交换系统中交换开关调度算法复杂度高,查表速率要求高,缓存容量需求大,以及空间环境和卫星有效载荷功耗、体积等因素限制,在卫星网络中并不适宜采用地面网络交换技术。适合基于激光链路的卫星网络的星上交换技术仍然处于探索阶段,星上交换技术是目前重要的研究课题。 本文在分析星上交换技术基础上,借鉴光突发交换技术,提出了一种新型的星上交换技术—报文突发交换。报文突发交换中,在突发数据分组之前控制分组通过不同的信道提前发送,控制分组在中继星节点为突发数据分组预留带宽。针对突发数据分组汇聚问题,提出了超前汇聚算法。该算法能够较快地对转发等价类汇聚,并具有较低的报文丢失率。与其它算法比较,具有更小的延迟。对于信道分配问题,提出了输出端口轮询算法。该算法具有较低的报文丢失率,计算过程简单。报文突发交换技术简化了星上处理,调度算法简单,查表速率低,缓存容量需求小,优于已有的星上交换技术,有利于星上实现。 仿真是研究和验证卫星网络技术的重要手段。与OPNET等软件仿真方法不同,我们提出了卫星网络的半实物仿真方法。根据卫星星座,半实物仿真平台把半实物仿真节点和移动终端动态地互联起来。其中半实物仿真节点是自行设计的。仿真节点根据卫星运行轨道通过控制以太网接口模拟卫星网络星际链路切换,改变网络拓扑结构。这种方法不但可对卫星网络交换技术进行验证,还对卫星网络路由协议的研究提供支持。与软件仿真相比,半实物仿真具有更高的可信度。 本文的研究工作是对卫星网络星上交换技术和半实物仿真技术的探索,研究成果可以应用到卫星网络的中,为卫星网络星上交换技术的实现和卫星网络关键技术的仿真提供有力支持。


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