基于低轨卫星网络的半分布式负载均衡路由算法研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:you19841231
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在全球信息革命浪潮的推动下,低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星网络具有全球覆盖,不受地势影响,不易受陆地灾害影响等优势,可以作为传统地面网络的必要延伸和补充。由于全球业务流量的差异化分布和卫星网络拓扑的高动态特性,低轨卫星网络中的负载极其不均衡,因此,设计合理的负载均衡路由算法,从而提升全网的传输容量显得尤为关键。现有低轨卫星网络负载均衡路由算法存在两个显著缺陷:其一在负载均衡策略方面,现有策略对链路信息的利用不充分,对拥塞反应能力差导致路由策略低效不可靠;其二是在路由功能实现上,集中式的全局负载均衡路由算法的网络负载感知开销大,对拥塞反应不及时;分布式的局部负载均衡算法分流能力差,容易陷入局部最优。所以,设计一种适用于低轨卫星网络的高效可靠、分流能力强同时不失灵活性和时效性的负载均衡路由算法至关重要。本文针对现有低轨卫星网络负载均衡路由算法在策略设计和路由功能实现两个方面的缺陷上进行研究,提出了基于拥塞通知和链路状态的优先级策略(Priority Forwarding Policy Based on Congestion Notificationand Link State,CLPFP)和半分布式负载均衡算法(Semi-Distributed Load Balancing Routing,SDLBR),并针对 CLPFP 和 SDLBR使用OPNET软件进行建模和仿真分析,并与其他相关算法进行了性能比较。主要研究内容分为以下三个部分:(1)提出了基于拥塞通知和链路状态的优先级策略。首先我们对LEO卫星星座进行建模,基于链路状态交互和历史链路信息预测这两种负载均衡策略思想的优缺点和互补性,结合了两种思想的优势,提出相应的拥塞通知机制和链路优先级度量机制。CLPFP基于卫星的链路信息和相邻卫星带来的拥塞通知信息的双重标准多个指标综合考虑来设计优先级度量机制以指导路由,该机制可以更准确地选择相对轻载的候选下一跳卫星,并对拥塞做出快速响应。(2)提出了半分布式负载均衡算法。针对现有集中式和分布式负载均衡路由方案的缺陷,提出了灵活高效,时效性强且较强分流能力的SDLBR算法。其主要包括三个部分:1)分布式负载感知机制。该机制主要通过丰富状态变更包来实现更大范围内的拥塞通知来实现网络负载感知,是SDLBR算法的实现前提。2)两跳路由优先级度量机制。该机制通过重构优先级度量机制来实现两跳路由计算以提升分流范围和弱化局部最优问题,是SDLBR算法的核心步骤。3)半分布式转发机制。该机制主要通过报头增加3bit2元组数据的方式来实现对两跳路由计算的数据包进行逐跳转发,是SDLBR算法的实现根本保障。(3)对所提CLPFP和SDLBR算法进行了建模与仿真。使用OPNET软件对本文所提算法进行了网络层、节点层和进程层建模,模拟了类铱星网络在星上路由阶段的通信机制。通过仿真结果与DRA算法、TLR算法和TP-MALBQR算法进行了比较,结果显示本算法在端到端时延、丢包率、吞吐量、时延抖动和负载分布指数等负载均衡指标上均有明显优势。
其他文献
在我国汽车行业的发展过程中,汽车配件采购以及相关的物流一直都是汽车制造企业供应链结构改革的核心问题,文章通过对汽车配件采购和物流管理现状分析,提出现存难点和改革方向.目前大数据和机器学习相关技术,为企业经济效益的进一步提升提供更多的可能性,同时也能够为汽车企业提升竞争能力提供参考.
信息时代的到来使各种决策判别业务趋向自动化与智能化,在决策业务中,决策规则与机器学习算法都发挥了不可或缺的作用。决策相关的业务人员不一定具有丰富的机器学习知识,难以理解机器学习算法的决策过程,而业务中的决策规则是清晰明了的,可视化的规则列表使业务人员几乎不需要学习成本就可以看懂。由于机器学习算法中本身就蕴含着决策规则,这些规则在一定程度上体现了算法模型的决策过程,与业务中的其他规则具有一定的关系。
车载网络的发展已经不局限于车辆本身,而是与V2X结合,形成车联网。车联网在近几年处于快速发展中,在交通管理、动态信息服务和车辆控制中发挥重大作用,但同时车联网中的车载网络安全难以保障。从2013年开始每年都有知名车厂的车辆发生安全事件。针对这一现状,本文对车载网络进行脆弱性评估。已有的研究工作聚焦在车载网络本身或内部,比如:Martin团队使用攻击图技术评估车辆生产前的开发文档,分析解决车辆开发计
太阳能是人类获取能源的一种重要途径,人们对高效的、广谱的吸收材料有广泛的需求。自从石墨烯在2004年被分离出来,科学界对石墨烯的研究从未停止。石墨烯是一种蜂窝状的二维材料,有着独特的力学、光学、电学性质,利用这些优异的物理性质,将石墨烯应用于光电子器件中,是目前的研究热点之一。本论文基于等离激元的理论基础,探究石墨烯这一新型二维材料对等离激元器件性能的提升,研究表面微纳结构光学器件的原理和物理特性