《電子技術應用》
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面向星间链路高动态网络的路由规划算法
2020年电子技术应用第11期
朱 锋1,银 皓1,白海通2,周 淦1
1.华北计算机系统工程研究所,北京100083; 2.中国人民解放军陆军参谋部,北京100044
摘要: 伴随着航天技术的发展,卫星导航系统的技术也在不断提高。星间链路是在导航卫星之间建立具有精密测量和数据传输功能的无线网络,作为提高导航系统生存能力的重要手段,对卫星导航系统的建设至关重要。其中,星间链路路由规划算法作为星间链路技术的重要组成部分,也成为了星间链路技术的主要研究领域和方向之一。根据星间链路系统实际运行场景,结合了星间链路网络的特点,综合考虑数据传输时延和卫星节点负载等多种评价指标,基于广度优先算法思想,辅以多种剪枝策略,提出了一种基于多评价因子的路由规划算法。该算法能够在应用于高动态时变网络下寻找前N条最优路径。同时,对从节点间建链路径条数、节点建链情况、路径的开销代价等多种角度对于路由算法的规划结果进行分析验证,为星间链路路由规划中路径的筛选提供理论依据。
中圖分類號: TN927
文獻標識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200422
中文引用格式: 朱鋒,銀皓,周淦. 面向星間鏈路高動態網絡的路由規劃算法[J].電子技術應用,2020,46(11):18-22.
英文引用格式: Zhu Feng,Yin Hao,Zhou Gan. Routing planning algorithm for high dynamic inter satellite link networks[J]. Application of Electronic Technique,2020,46(11):18-22.
Routing planning algorithm for high dynamic inter satellite link networks
Zhu Feng1,Yin Hao1,Bai Haitong2,Zhou Gan1
1.National Computer System Engineering Research Institute of China,Beijing 100083,China; 2.The Staff Department of People′s Liberation Army,Beijing 100044,China
Abstract: With the development of space technology, the technology of satellite navigation system is also improving. Inter satellite link is a wireless network with precise measurement and data transmission functions between navigation satellites. As an important means to improve the survivability of navigation system, it is very important for the construction of satellite navigation system. As an important part of inter satellite link technology, inter satellite link routing algorithm has become one of the main research fields and directions of inter satellite link technology. According to the actual operation scenario of the inter satellite link system, combined with the characteristics of the inter satellite link network, considering a variety of evaluation indexes such as data transmission delay and satellite node load, based on the idea of breadth first algorithm, supplemented by a variety of pruning strategies, this paper proposes a multi evaluation factor based routing planning algorithm. The algorithm can find the first N optimal paths in high dynamic time-varying networks. At the same time, this paper analyzes and validates the planning results of routing algorithm from many aspects, such as the number of paths between nodes, the situation of nodes building chains, the cost of path overhead and so on, so as to provide a theoretical basis for the selection of paths in the inter satellite link routing planning.
Key words : inter-satellite link;route planning algorithm;high dynamic network;breadth-first-search

0 引言

    隨著衛星導航系統不斷發展,利用星間鏈路技術實現導航系統的自主導航已經成為了新一代導航系統的發展方向[1]。目前,全球四大導航系統除GPS已經建成星間鏈路系統外,都在朝著融入星間鏈路技術的導航星座方向邁進[2]。星間鏈路技術能夠極大提高全球衛星導航系統的精度和自主運行能力,減少對地面站的依賴,并進一步縮短全網路由時延,提高全網傳輸容量[3]。有關星間鏈路的技術研究主要集中在星間鏈路的拓撲設計方案和星間鏈路路由算法兩方面[4]路由規劃算法基于導航星座網絡的拓撲建鏈,對網絡中的數據傳輸進行性能優化,保證數據的高效傳輸。

    目前,關于導航星座網絡的路由算法規劃研究有很多。并從不同方向上給出多種研究成果。文獻[1]提出將DTN中的CGR啟發式算法應用于星間鏈路網絡,并進行了可行性分析和驗證。文獻[2]基于Dijkstra算法思想,提出一種綜合考慮等待時延、鏈路速率、傳輸距離等多因子的混合路由策略。文獻[3]將演化圖模型用于星間鏈路網絡,并對演化圖最早到達路徑算法時延性能進行仿真模擬。文獻[4]提出了最少跳數最早到達時間路由算法。文獻[5]則對文獻[4]中的CGR路由算法在星間鏈路網絡中的應用進行了改進,提高其適用性。文獻[6]提出了一種應用于低軌星間鏈路中,基于自適應調制編碼策略的QoS時延約束的前N條最短路徑算法。文獻[7]則從對星間鏈路評價因子權重參數的選取角度進行了探究和驗證。

    本文提出的路由規劃算法基于廣度優先算法思想,以傳輸時延和衛星負載等多種評價指標為開銷代價,尋找衛星節點之間通信開銷代價最小的前N條最優路徑。同時,對路由算法的有效性和正確性進行了多角度驗證工作,為星間鏈路的路由算法中路徑篩選提供依據。




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作者信息:

朱  鋒1,銀  皓1,白海通2,周  淦1

(1.華北計算機系統工程研究所,北京100083;

2.中國人民解放軍陸軍參謀部,北京100044)

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