【摘 要】
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空间全光网络是以波长路由光交换技术和波分复用技术为基础的卫星通信网络,相比于微波通信,激光通信具有高速度、高保密性以及高容量等特点,能够满足不断增长的卫星通信需求,因此采用空间激光通信技术作为传输手段是卫星网络发展的必然趋势。在低轨道卫星（Low earth orbit satellite,LEO）全光网络中,卫星承载资源有限,所以网络的波长需求量将会受到严格的约束,波长需求量过低时会导致网络的资
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空间全光网络是以波长路由光交换技术和波分复用技术为基础的卫星通信网络,相比于微波通信,激光通信具有高速度、高保密性以及高容量等特点,能够满足不断增长的卫星通信需求,因此采用空间激光通信技术作为传输手段是卫星网络发展的必然趋势。在低轨道卫星（Low earth orbit satellite,LEO）全光网络中,卫星承载资源有限,所以网络的波长需求量将会受到严格的约束,波长需求量过低时会导致网络的资源利用率低,服务性能下降,过高时会导致网络产生时延和阻塞,因此网络的波长需求量是衡量网络性能的重要参数,也是以后对空间全光网络进行研究的重要方向。本文的研究目的是设计空间全光网络的波长需求量算法,所做的研究工作如下:1)分析了空间全光网络的特性。以NELS星座为例,首先对网络的结构进行了分析;然后分析了网络传输时延产生的原因以及业务模型的建立过程,最后对网络的负载特性进行了建模分析,为后续算法的仿真提供理论基础。2)提出了最小化链路代价波长路由算法。选取多普勒波长漂移量、链路传输时延以及链路剩余波长数为影响因素,引入波长竞争度函数,建立了星间链路代价模型,基于此链路代价模型,提出了最小化链路代价波长路由算法,并通过仿真实验验证了算法的动态性能。3)提出了混合业务波长分配机制。根据不同的业务请求所对应的服务质量需求不同,将业务请求进行分类,不同的业务类型对应不同的波长集合,以此作为波长分配机制的分配原则。仿真结果表明,相比于对照机制,混合业务波长分配机制能够有效的提高波长利用率,降低网络阻塞率。4)提出了空间全光网络的波长需求量算法。基于最小化链路代价波长路由算法和混合业务波长分配机制,给出了波长需求量算法的实现流程,并对所提出的算法进行了仿真。仿真结果表明,提出的算法可以准确的得到网络中的实时波长需求量,降低业务的阻塞率和等待时延,提高网络的资源利用率和负载率,验证了算法的准确性和有效性。本文的研究意义是为未来空间全光网络的波长需求问题研究提供有价值的参考。
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