作者简介:
陈全（1993- ），男，安徽宿州人，博士，国防科技大学讲师，主要研究方向为低轨卫星网络、无人机通信网络、微纳卫星技术等
杨磊（1979- ），男，河南洛阳人，博士，国防科技大学研究员，主要研究方向为空间信息网络、卫星集群网络等
郭剑鸣（1993- ），男，湖北襄阳人，博士，复杂飞行器系统仿真重点实验室助理研究员，主要研究方向为低轨卫星网络、软件定义网络等
李星辰（1991- ），男，河南郑州人，博士，军事科学院助理研究员，主要研究方向为微纳卫星技术、低轨卫星网络等
赵勇（1977- ），男，湖南沅江人，博士，国防科技大学教授，主要研究方向为微纳卫星技术、空间信息网络等
陈小前（1975- ），男，湖南双峰人，博士，军事科学院研究员、博士生导师，主要研究方向为飞行器多学科优化设计、空间信息网络等
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(11725211);国家自然科学基金资助项目(12002383);国防科技大学学校科研计划基金资助项目(ZK22-02)
1
College of Aerospace Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2
Science and Technology on Complex Aircraft System Simulation Laboratory, Beijing 100094, China
3
National Innovation Institute of Defense Technology, Chinese Academy of Military Science, Beijing 100071, China
卫星网络仿真
Abstract:
The emerging low earth orbit (LEO) mega-constellation network (MCN) represented by Starlink and OneWeb were studied.The system architecture and basic working modes were introduced, and the main features of the emerging broadband MCN were summarized.Based on the system architecture of MCN, the methodology and research progress of five key technologies were investigated and summarized, including network topology dynamics management, space-ground handover scheme, high-efficiency routing algorithm design, gateway placement design, network simulation and performance evaluation.The focus was on recent mega-constellation-related studies.The challenges caused by the large scale and complexity of MCN and the applicability of existing techniques and solutions in MCN were analyzed.
Key words:
low earth orbit mega-constellation,
broadband satellite network,
Starlink,
satellite network routing,
gateway placement,
satellite network simulation
低轨卫星网络基本路由类型及特征"
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路由类型
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主要特性
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巨型星座适用性
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面向连接型
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节点对之间先建立连接，所有数据包沿同一路径中继传输
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×
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面向无连接型
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不同数据包在同一节点对之间可沿不同路径传输
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√
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集中式
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中心节点为各节点集中生成路由表
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×
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分布式
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每个节点为数据包单独计算到达目的地的路径
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√
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静态路由
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按预设的固定路由表直接转发，不根据网络状态调整
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×
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动态（自适应）
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根据实时网络状态的变化自适应更新路由决策
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√
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虚拟拓扑法
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根据拓扑连接性划分若干时间片，每个时间片内虚拟拓扑保持静态
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×
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虚拟节点法
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动态更新卫星和虚拟节点间的映射关系，构造静态虚拟节点网络
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√
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低轨星座网络信关站布局相关研究"
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研究工作
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优化目标
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求解方法
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研究场景
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文献[
3
]
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网络平均时延、卫星负载及信关站负载均衡性
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遗传算法
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Starlink
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文献[
50
]
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信关站负载均衡性
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改进的离散粒子群算法
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OneWeb、Telesat
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文献[
54
]
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系统容量、时延及信关站数目
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多目标遗传算法
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类铱星星座，无星间链路
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文献[
55
]
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星间转发跳数、星地链路容量
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模拟退火、遗传算法
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72星-倾斜轨道星座
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文献[
56
]
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卫星-信关站连接性
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遗传算法
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类OneWeb星座
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文献[
57
]
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系统容量
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贪心算法
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OneWeb
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文献[
58
-
59
]
|
QoS保证的系统总数传速率
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多目标遗传算法
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Starlink、OneWeb、Telesat
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