论文摘要：基于网络编码的天空地一体化网络多径路由研究

作为未来空间信息传输网络的重要组成部分，卫星通信网将与各种地基通信网合为一体，为不同的用户提供无处不在的全球通信服务。其中，低轨卫星网络由于轨道高度低，具有天地时延小、终端实现简单等优势而备受关注。但低轨道卫星网络拓扑动态变化、星间链路传输误码大，导致大量丢包，不能提供良好的信息传输服务。因此，一直以来有很多学者致力于低轨卫星网络路由协议的研究。

本文首先依据卫星网络的星座设计给出其网络特点，然后给出了现有比较成熟的低轨卫星网络路由算法，并分析其优缺点。在上述基础上并针对低轨卫星网络拓扑动态性及传输业务对QoS的不同需求，本文提出一种基于优先级的分布式动态多径路由算法（DDMR）。节点不需要获知全网信息，路由决策由节点根据本身信息和邻居节点信息而决定，实现分布式计算；节点数据转发时，根据不同优先级动态分配转发概率。

卫星网络拓扑变化或者路径中断会导致多径中的某些路径拥塞，导致报文丢失现象。所以在考虑高误码情况下，为了进一步降低链路动态性对数据包转发的影响，我们引入了网络编码。本文首先给出了网络编码的概念，并分析了其优缺点，然后考虑到网络编码对网络性能改善的作用，提出一种基于网络编码的多径路由算法（NC-DDMR）。算法动态计算冗余包的发送概率，并通过流内网络编码降低冗余包与原始数据包的相关性，从而提高相同冗余度下数据包的成功投递率。

为了对算法性能进行验证，本文给出了相应的业务模型及网络测试平台。业务模型中有不同类型的TCP及UDP业务，包括报文、语音、图片等；测试平台可以实时测试网络的时延、抖动、带宽及误码等性能。本文先分析了平台的重要性，给出了数据包通信方式，然后给出了每个模块的具体实现细节。

本文在最后给出了整个仿真验证平台的设计框架，并实现了部分模块。整个平台可以涵盖本文提出的两个路由协议、业务模型、网络测试模块等功能，并进行相应扩展，为低轨信息网络技术协议开发、验证及后续实际网络构建、节点研制提供技术基础。

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