基于全局拓扑的双层卫星网络路由算法研究.pdf

《基于全局拓扑的双层卫星网络路由算法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文基于全局拓扑的双层卫星网络路由算法研究RESEARCHONROUTINGALGORITHMOFDOUBLE-LAYERSATELLITENETWORKSBASEDONGLOBALTOPOLOGY高天娇哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN927.2学校代码：10213国际图书分类号：621.39密级：公开工学硕士学位论文基于全局拓扑的双层卫星网络路由算法研究硕士研究生：高天娇导师：郭庆教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学C

2、lassifiedIndex:TN927.2U.D.C:621.39DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONROUTINGALGORITHMOFDOUBLE-LAYERSATELLITENETWORKSBASEDONGLOBALTOPOLOGYCandidate：GaoTianjiaoSupervisor：Prof.GuoQingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Information

3、andCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着基于全局拓扑信息的智能优化算法及软件定义技术的飞速发展，以及利用卫星网络的大面积覆盖及抗毁性稳定性强的特性，大大弥补了地面通信网络的不足。并利用软件定义网络的思想将控制层

4、与数据转发层分离，它有着全局优化、集中控制、配置灵活的良好特性，及智能优化算法利用全局拓扑信息寻求全局最优解的特点，将其有机结合，重点研究基于全局拓扑的双层卫星网络路由算法。首先，对本文课题研究的背景和意义进行了分析，并梳理了对于卫星通信网络、卫星网络路由算法、软件定义的国内外研究进展。为了满足良好的覆盖性能与链路性能，设计了GEO/LEO天地双骨干的双层卫星网络，并基于软件定义加入SDN交换机和SDN控制器，通过对全局拓扑信息的集中控制大大地提升了网络的资源利用率。针对不同情景下的情况，将经典路由算法Dijkstra、Floy

5、d、Prim、Kruskal、随机游走搜索策略进行了仿真对比分析。其次，由于启发式的智能优化算法可以利用全局拓扑信息求出最优解，因此针对经典的最短路径问题，利用遗传算法与蚂蚁算法分别对其进行matlab仿真分析。之后，对于有着多目标QoS约束条件的组播路由问题，结合卫星网络拓扑提供的星间距离、带宽和时延等数据，设定带宽约束与时延约束，基于蚁群算法进行了仿真探究，对算法的每次迭代中的蚂蚁个数、信息素重要程度因子、路径长度重要程度因子、信息素蒸发系数、信息素增加强度系数进行合适值的探究，协调了算法收敛速度与避免陷入局部最优两方面的因

6、素，并通过修改信息素更新规则来进行蚁群算法的改进，实现了更优的路径找寻策略，有着较低的算法收敛时间，同时全局优化，避免算法陷入局部最优。最后，在Ubuntu系统的Mininet下完成了网络拓扑的搭建与模拟，同时为了解决队列阻塞与链路分离路径的问题，基于网络流量设计了一种新的路由算法：k条最大最小链路分离路径算法。该算法大体上分为两部分，第一部分通过改进的Dijkstra算法找到了一组从源节点到目的节点的路径集合，第二部分利用贪心算法选出最小瓶颈带宽最大的k条链路分离路径，并与SPF最短路径算法和First-k-max算法进行对比

7、，仿真结果表明所提出的算法在最小、平均瓶颈带宽上的吞吐量要好于其他两种算法。关键词：双层卫星网络；软件定义网络；蚁群；QoS约束；链路分离-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofintelligentoptimizationalgorithmsandsoftware-definedtechnologiesbasedonglobaltopology,thefeatureoflarge-areacoverageofsatellitenetworksandthestrong

8、stabilityandinvulnerabilityhavegreatlycompensatedfortheinadequaciesofterrestrialcommunicationsnetworks.SDNisusedtoseparatethecontro