【摘 要】
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在卫星通信中由于其所处高空,可以脱离地面的地理束缚,存在通信覆盖范围广且不受地面灾害影响等优点,正逐渐弥补地面网络的不足。但卫星也存在着一定的缺点,例如使用毫米波无线通信使得天线尺寸过大,因而存在功耗大、带宽有限的缺点,因为发射卫星的成本和太空的物理因素,所以存在卫星的处理能力有限的缺点。这些问题使得卫星网络无法满足人们提出的网络服务高要求,因此亟需对现在的卫星网络加以优化,使其充分利用卫星有限的
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在卫星通信中由于其所处高空,可以脱离地面的地理束缚,存在通信覆盖范围广且不受地面灾害影响等优点,正逐渐弥补地面网络的不足。但卫星也存在着一定的缺点,例如使用毫米波无线通信使得天线尺寸过大,因而存在功耗大、带宽有限的缺点,因为发射卫星的成本和太空的物理因素,所以存在卫星的处理能力有限的缺点。这些问题使得卫星网络无法满足人们提出的网络服务高要求,因此亟需对现在的卫星网络加以优化,使其充分利用卫星有限的资源,来满足现在通信需求。其中有两个具有挑战性的问题:(1)如何应用目前有限的卫星资源来进一步提高数据的传输效率以及满足一定的服务质量请求;(2)如何高效分配卫星资源,使其处理多个任务时以达到收益最大化。针对卫星资源有限,传输效率不高,不能很好地支持通信服务质量的问题以及面对多任务时卫星如何合理分配任务的问题,本文分别在卫星网络数据传输方面和卫星任务调度方面展开了深入研究,并提出了解决问题的方案,具体工作如下:(1)在网络数据传输方面:卫星网络借鉴地面的MPLS协议,使MPLS协议应用在卫星中充分发挥了其转发速率快等优点。本文在考虑卫星网络通信的QoS需求和卫星性能有限这些问题的同时,结合MPLS网络现有研究和目前空间通信协议规范(SCPS)的研究,设计了基于标签交换的AOS帧的高速数据传输,进一步优化了当前的卫星网络;在面对卫星网络的QoS需求时,提出了自适应权值的高响应比轮询调度算法(HRN-WRRS),该算法能够感知处理器存储容量大小和数据的服务等级,能够完成数据安全传输且满足网络的QoS需求,并且该方案最终在FPGA上得到了验证。(2)在卫星的任务调度方面:随着卫星数量和对应太空任务的增加,卫星的多任务规划成为了亟待解决的问题,针对这一问题,本文结合卫星运行轨迹具有稳定性和周期性以及卫星任务具有时效性和持续性等情况,通过构建卫星任务规划数学模型,提出了基于BAS的卫星任务调度算法。由于BAS算法单体搜索、参数较少、计算量小,所以解决卫星调度这种NP问题成为可能。最后借助Visual Studio平台仿真验证了算法的合理性和有效性。
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