【摘 要】
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卫星通信网络在通信导航、资源勘测、环境与灾难监测等方面具有得天独厚的优势和发展前景,特别是低地球轨道（LEO）卫星网络。LEO卫星由于轨道位置低,通信延迟小,还可以构建卫星星座进行全球覆盖,是未来搭建全球移动无线网络的可行方式。而传统的地面网络路由算法不能直接应用于LEO卫星星座中,因为在卫星拓扑快速动态变化的场景下,传统路由算法将需要大量的路由信令和计算量去维持路由表,进一步消耗带宽和能量。LE
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卫星通信网络在通信导航、资源勘测、环境与灾难监测等方面具有得天独厚的优势和发展前景,特别是低地球轨道（LEO）卫星网络。LEO卫星由于轨道位置低,通信延迟小,还可以构建卫星星座进行全球覆盖,是未来搭建全球移动无线网络的可行方式。而传统的地面网络路由算法不能直接应用于LEO卫星星座中,因为在卫星拓扑快速动态变化的场景下,传统路由算法将需要大量的路由信令和计算量去维持路由表,进一步消耗带宽和能量。LEO卫星星座主要有极地轨道星座和倾斜轨道星座两类,本文主要研究倾斜轨道星座的路由算法。本文的主要贡献有:1、本文针对倾斜轨道星座提出了一种基于虚拟坐标的最短路径路由算法（Shortest Path routing algorithm based on Virtual Coordinate,SPVC）。SPVC算法为倾斜轨道星座中的每颗卫星配置一个虚拟坐标,虚拟坐标能够反映卫星之间的相对位置关系,而且配置之后不需要卫星实时更新。两个地面终端在卫星通信网络中的最短路径可以通过它们的接入卫星的虚拟坐标和轨道相位来计算,在两个地面终端的之间传输的数据包的传播时延得到最小化。2、SPVC算法的计算复杂度是常数,其计算量不随着卫星星座中的卫星数量和地面设备数量的变化而变化,能够有效降低星上路由计算负载。3、本文在NS2以及STK两个仿真平台上搭建了多种倾斜轨道星座进行仿真,对SPVC算法、Dijkstra算法以及基于位置信息的路由算法进行了通信仿真分析。仿真结果显示新算法能够计算出最短路径,同时它的运行速度比Dijkstra算法更快。
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