基于区块链的GEO/LEO卫星网络安全认证技术研究

由于卫星网络高暴露、高时延的特点,不同系统星座组网进行遥控指令发布及遥测信息回传时,容易受到其他卫星恶意接入导致信息泄露。卫星网络安全认证成为天基测控实现过程中必须解决的技术问题。面向高轨和低轨双层卫星网络场景下的安全组网需求,提出了一种基于区块链的星间组网认证技术,该技术包括基于区块链的卫星身份认证和星间消息认证。研究设计将卫星临时身份登记上区块链,通过比对链上信息完成卫星的身份认证。为进一步增强消息传输安全性,采用椭圆曲线数字签名算法对星间消息进行签名验证。通过仿真分析,验证了所提技术能够以较小的时间开销满足卫星在组网认证阶段的多种安全需求。

LEO卫星网络的路由技术

低地球轨道LEO(LowEarthOrbit)卫星系统因能够提供多媒体通信服务而成为卫星通信研究的热点 .由于LEO卫星相对地面高速运行和其网络拓扑结构的快速动态变化 ,路由问题一直是LEO卫星网络重点解决的难题之一 .该文介绍了LEO卫星网络中路由及其相关技术方面的一些工作 ,分析了LEO卫星网络的拓扑结构特点 ,然后着重对LEO卫星网络的路由机制进行分类和描述 ,特别说明LEO卫星网络的切换对路由的影响 ,最后提出设计LEO卫星网络路由机制应考虑的主要方面 .

基于多目标决策的LEO卫星网络多业务路由算法

针对低轨(LEO,low earth orbit)卫星网络中,链路资源利用不均衡以及差异化业务的服务质量(Qo S,quality of service)要求难以满足,容易导致网络整体运行效率降低的问题,提出了一种基于多目标决策的路由算法。将LEO卫星网络传输的业务定义为时延敏感、带宽敏感和可靠性敏感3类,采用本征向量法计算业务权值,并利用一致性比率判定所得权值可被接受,进一步,基于多目标决策理论,结合卫星网络节点与链路的实际状态与业务的具体要求,计算满足业务Qo S需求的路径,从而实现LEO卫星网络的多目标动态优化路由。建立基于铱星网络系统的仿真实验平台,模拟网络时延、剩余带宽和误分组率等不确定特征,为随机产生的3类业务进行路由规划,仿真结果表明,算法在满足Qo S约束的同时,能有效地均衡卫星链路的业务负载,而且在吞吐量等方面的性能均有较明显提升。

多业务LEO卫星网络中最优呼叫允许控制及切换管理策略

该文针对多业务条件下的LEO(Low-Earth-Orbit)卫星网络,提出了一种新的基于最优多门限信道预留(OMTCR)的呼叫允许控制(CAC)及切换管理策略,建立了评价LEO卫星网络连接级QoS性能的理论分析模型框架。借鉴经济学"收益函数"的概念分别建立了无QoS约束和有QoS约束的系统收益目标优化模型,求解在给定系统参数和输入业务条件下OMTCR的最优门限参数矢量。仿真结果表明OMTCR能够在不同用户QoS要求和系统收益目标的多业务环境下获得比传统CS(Completely Sharing)策略及GC(Guard Channel)策略更好的性能。

下一代LEO卫星网络路由策略分析

鉴于LEO卫星网络有限的资源和高昂的建设维护成本,研究有效的LEO卫星网络路由策略成为下一代LEO卫星网络建设的关键问题。LEO卫星网络具有不同于传统的地面网络的特性,首先从对路由影响的角度对这些特性进行归纳,随后依据这些特性总结出侧重于网络拓扑结构、路由更新和负载平衡3个方面的解决方案,分析了每种方案特点,为进一步设计满足应用需求的、更为有效的下一代卫星网络路由策略奠定基础。

LEO卫星网络中TCP Vegas拥塞控制算法研究

对TCPVegas拥塞控制算法进行了研究改进.主要分析了类Iridium系统的LEO卫星网络环境下Vegas拥塞控制算法的性能表现,提出了一种改进的TCP拥塞控制算法—Vegas1算法,并将之与原算法进行了比较.与以往的研究不同,本文研究的侧重点是各种性能参数在整个网络上总的平均结果,关心网络的整体性能.仿真结果表明:在平均往返时延上改进后的Vegas1算法优于原Vegas算法.与单一链路的仿真结果比较,本文的结果有所不同,这说明使用完整的整个网络进行仿真具有积极的意义.

基于分时的LEO卫星网络非对称路由算法

提出了一种基于分时的LEO卫星网络非对称路由算法A-DTRA(asymmetric discrete time based routing algorithm)。针对网络节点在各时间片内的链路连接状态,该算法通过中心节点两次广播来获取一跳邻节点信息及其邻节点的邻居节点信息,从而完成了链路检测,得到每个时间片内的有向虚拟拓扑图。通过使用备份路由和路由表压缩机制实现了非对称链路上分组转发的可靠性,失效节点处理的及时性以及星上节点开销的低耗性。通过仿真分析可知,该算法具有较好的数据包转发率和端到端时延性能。此外,利用非对称链路可提高网络的连通性能,该算法适用于存在非对称链路的LEO卫星网络。

多业务LEO卫星网络中基于概率的带宽预留策略

针对多业务LEO卫星网络中频繁切换所带来的通信链路保持问题,提出了基于概率的带宽自适应预留策略(APRS).该策略根据LEO卫星网络中地面终端运动的确定性与可预测性,利用终端发生切换的概率为即将到达小区的呼叫进行非全额带宽预留,并基于系统切换性能对预留带宽进行实时自适应调整.文中还给出了该策略在多业务条件下的具体实施方法,并通过仿真验证了APRS的有效性.仿真结果表明,APRS能够在不同用户QoS要求的多业务环境下合理预留、分配带宽,为用户提供满意的QoS,增大系统资源利用率.

LEO卫星网络路由负载均衡方法研究

针对LEO卫星组网负载分布不均衡的问题,提出一种基于遗传算法与线性规划相结合的网络流量负载均衡方法,并设计相应的负载均衡算法。在NS2中对其进行仿真,结果表明该方法能够使网络流量在星间链路上均匀分布,有效地均衡网络负载,提高网络平均吞吐率。

LEO卫星网络中一种安全的按需路由协议

低地球轨道(LEO)卫星网络的路由是当前卫星通信领域的研究热点,其安全问题也日益受到研究人员的重视。本文通过分析LEO卫星网络按需路由协议面临的安全威胁,使用基于身份的签密方案,提出了一种适合卫星网络拓扑特性的安全的按需路由协议。针对协议的密码算法处理时间开销较大的特点,设计了自适应的概率性延迟验证机制,能够降低协议的平均路由建立时间。安全性分析和仿真实验结果表明,该协议能够抵抗多种外部攻击行为,以有限的路由建立时间和路由开销为代价,保证了稳定的包传输率。

LEO卫星网络TCP拥塞控制算法改进研究

基于Vegas拥塞控制算法提出了一个适合于LEO卫星网络环境的TCP拥塞控制算法(Vegas-AB),该算法是Vegas算法和Vegas-A算法的调和,可以动态地改变Alpha、Beta,Vegas-AB算法与Vegas-A算法的主要分支大体保持一致。在拥塞避免阶段,Vegas-AB算法更激进、更富有侵略性。仿真结果表明,在TCP吞吐量上,Vegas-AB算法优于Vegas算法和Vegas-A算法。

LEO卫星网络中基于门限的切换优先资源管理机制

本文针对低轨道(Low Earth Orbit,LEO)卫星网络提出了一种基于门限的切换优先(Threshold-based Handover Prioritization,TBHP)资源管理算法,通过推迟信道锁定的时间来提高资源预留的精度,在保持高优先级用户强制中断概率极小的条件下改善网络用户的新呼叫阻塞概率,从而获得较高的系统无线资源利用率。建立了该算法的理论分析模型,确定了系统参数、业务条件与协议的工作参数之间的量化关系。仿真结果表明,TBHP算法在保留了经典GH算法保证高优先级用户切换过程的优点的同时,增大了系统允许接入新呼叫的概率,从而进一步提高了系统的资源利用率。

LEO卫星网络中一种自适应权值路由算法

针对LEO卫星网络拓扑动态时变的特点,提出一种自适应权值路由算法。该算法综合考虑了路由的时延和切换频率,既能保证低代价路由的选择优先权,又兼顾了网络流量的平衡。采用地面离线计算方式,简化了星上路由计算。另外,采用节点实时状态与权值路由表相结合的方式选择分组路径,使其对网络实时状态具备一定的自适应性。通过仿真分析证明,该算法在应对拥塞时的时延和时延抖动方面的性能表现良好。

LEO卫星网络TCP拥塞控制算法仿真分析

研究了类Iridium系统的LEO卫星网络环境下各种TCP(TransmissionControlProticol)拥塞控制算法的性能表现,包括Reno,Newreno,SACK,Vegas四个算法,侧重点是各种性能参数在整个网络上总的平均结果,关心网络的整体性能·仿真结果表明在平均往返时延上Vegas算法优于其他算法,但各种算法在平均吞吐量方面的差别并不明显·与单一链路的仿真结果比较,使用完整的网络进行仿真具有积极的意义·

LEO卫星网络的切换策略及性能分析

采用Dijkstra算法,分析了低轨(LEO)卫星网络的距离最短、时延最小、跳数最小、持续时间最长等典型路由切换策略,并比较了性能。在综合考虑切换性能和时延等指标的基础上,提出了一种持续时间最长和时延最小组合,以及完全路由重构与部分路由重构结合的混合切换策略。各切换策略性能比较的结果表明,该混合切换策略的性能较优。

基于Pareto多目标遗传的LEO卫星网络多业务Qos路由算法

针对LEO卫星网络链路切换阻塞、流量分布不均、路由算法的负载均衡、以及卫星使用寿命期限问题,提出了一种基于Pareto多目标遗传的Qos路由算法。仿真结果表明,本文算法具有更低的呼叫阻塞率和流量分布指数,负载均衡性能较好并能有效减小卫星电池的放电深度,对于LEO卫星网络承载的多种业务类型,拥有更高的综合Qos。

基于ns2的LEO卫星网络路由算法模拟

空间组网技术是卫星技术发展的重要方向之一,它能够提供全球覆盖并支持多种业务,其关键技术之一是在具有星间链路的卫星网络中进行分组路由。本文简单分析了LEO卫星网络的路由特性,讨论了在卫星环境下进行模拟仿真的方法,具体介绍了ns2对卫星网络模拟的支持,并针对两种不同的路由算法进行了模拟与分析。

多业务LEO卫星网络中基于改进遗传算法的最优多门限信道预留(OMTCR)机制

在多业务LEO卫星网络中,最优多门限信道预留(Optimal Multiple Threshold Channel Reservation,OMTCR)机制能够从连接级对系统资源进行高效地配置,实现用户QoS和系统整体收益之间的折中平衡。本文设计相应的遗传算法(GA)求解OMTCR最优门限参数矢量,针对OMTCR策略对可行域及目标函数的特殊要求对基本GA进行修复,实现快速求解;为了避免业务类型增多和带宽提高给算法实际应用所带来的障碍,设计小种群数的迭代GA寻优策略,进一步减少计算量并加快收敛速度。以系统整体收益损失为评价指标,大量的仿真结果与穷举法所得到的最优解相比,改进GA在无QoS约束条件和有QoS约束条件下均能达到很好的性能,并且能够显著缩短计算时间。改进GA的计算精度和收敛速度保证了OMTCR机制应用于实际系统中的可行性。

LEO卫星网络路由算法的OPNET建模与仿真

由于OPNET没有提供标准卫星模块和星上路由器模块,这给卫星网络仿真带来一定难度。针对LEO卫星网络路由算法,提出了一种OPNET路由仿真模型。该仿真模型主要由卫星网络域、卫星节点域和路由进程域组成。卫星网络域实现网络拓扑结构的动态变化,节点域利用无线仿真机制进行数据的发送和接收,路由进程域完成具体算法的实现。为了检验模型的性能,仿真分析了几种典型的星上路由算法。结果表明,提出的仿真模型是正确可行的,且具有一定的通用性,为卫星通信网络性能的仿真和分析提供了一种简单有效的途径。

LEO卫星网络中多媒体业务的切换策略

针对LEO卫星网络中多媒体业务的应用,分析了一种基于动态多普勒的切换管理算法,利用多普勒频移效应及卫星几何关系求出卫星发生切换的时间和位置。通过改进该算法和移动性模型为该应用提出一种基于切换预测的策略。为适当选取服务卫星,提出了最大服务时间、最大空闲信道数和最短距离这3种切换准则,它们都基于阻塞概率和中断概率的权衡。每个准则既可用于接入也可用于切换,故形成9种不同的切换准则组合。最后,以类Teledesic系统为例对改进算法和切换策略进行了仿真,结果表明所提方法是有效的。