《电子技术应用》
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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。
中图分类号: TN927
文献标识码: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200422
中文引用格式: 朱锋,银皓,周淦. 面向星间链路高动态网络的路由规划算法[J].电子技术应用,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

    随着卫星导航系统不断发展,利用星间链路技术实现导航系统的自主导航已经成为了新一代导航系统的发展方向[1]。目前,全球四大导航系统除GPS已经建成星间链路系统外,都在朝着融入星间链路技术的导航星座方向迈进[2]。星间链路技术能够极大提高全球卫星导航系统的精度和自主运行能力,减少对地面站的依赖,并进一步缩短全网路由时延,提高全网传输容量[3]。有关星间链路的技术研究主要集中在星间链路的拓扑设计方案和星间链路路由算法两方面[4]路由规划算法基于导航星座网络的拓扑建链,对网络中的数据传输进行性能优化,保证数据的高效传输。

    目前,关于导航星座网络的路由算法规划研究有很多。并从不同方向上给出多种研究成果。文献[1]提出将DTN中的CGR启发式算法应用于星间链路网络,并进行了可行性分析和验证。文献[2]基于Dijkstra算法思想,提出一种综合考虑等待时延、链路速率、传输距离等多因子的混合路由策略。文献[3]将演化图模型用于星间链路网络,并对演化图最早到达路径算法时延性能进行仿真模拟。文献[4]提出了最少跳数最早到达时间路由算法。文献[5]则对文献[4]中的CGR路由算法在星间链路网络中的应用进行了改进,提高其适用性。文献[6]提出了一种应用于低轨星间链路中,基于自适应调制编码策略的QoS时延约束的前N条最短路径算法。文献[7]则从对星间链路评价因子权重参数的选取角度进行了探究和验证。

    本文提出的路由规划算法基于广度优先算法思想,以传输时延和卫星负载等多种评价指标为开销代价,寻找卫星节点之间通信开销代价最小的前N条最优路径。同时,对路由算法的有效性和正确性进行了多角度验证工作,为星间链路的路由算法中路径筛选提供依据。




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作者信息:

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)

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