● 摘要
卫星网络以其通信距离远、覆盖范围广以及通信时延可接受的综合优势，解决了地面网络覆盖不足与当前通信需求无处不在的矛盾，从而成为地面网络的重要备份和扩充。在可预见的未来，由宽带卫星网络与地面网络融合而成的无所不在的全球综合信息网，将为用户提供连续、无缝的个人通信服务。由于卫星网络的无线信道和星上资源都十分宝贵，而它们对于系统的性能和容量有直接影响，所以如何高效利用这些资源是一个极为重要的问题，也一直是业界的研究热点。在能够高效利用卫星网络资源的技术中，卫星多址接入（multiple access）协议解决多用户共享一个广播信道的问题，可以提高无线信道资源的利用率。卫星网络星上路由协议解决卫星节点之间的信息传送问题，可以提高星上资源利用率。本论文主要针对卫星网络中的多址接入和星上路由关键技术进行了深入研究，研究成果包括：1) 提出了一种新的面向数话综合业务的分组预约多址接入协议。在区分业务优先级的基础上，采用重传分组优先发送的策略以降低话音业务的丢包率，使用周期业务统计预测的方法估测负载状况并及时自适应调整容量分配，以提高信道资源利用率和吞吐量，实现了灵活、快速、高效的信道接入与合理、有效的资源分配。2) 提出了适于LEO卫星网络的改进的分布式单播路由协议IDRA。对分布式单播路由协议DRA的两点间最小传播时延路径过极区的判断定理进行了改进，补充了两节点不在同一半球情况的判断公式；并提出了高效的点到点路径表示法以降低路由开销，节约星上资源。3) 提出了两套新的最小化组播数据中转节点的组播路由协议，分别采用了基于源和基于单核共享树的方案。在利用卫星网络节点运动的时变性、周期性和规律性形成的虚拟、静态网络拓扑的基础上，基于源的组播路由协议中所提出的核心群合并机制以根节点作为初始核心群、通过核心群和剩余组成员的最短路径方法逐步扩展构建组播路径直至构建完成整棵组播树，使中转节点数最少；为了解决核心群合并机制的组播路径绕远问题，又提出了加权核心群合并的组播路径构建机制，即通过在核心群合并机制的构建组播路径的最短路径方法中加入权重策略的方式在带宽耗费和时延性能之间获得折中，使所提协议适合的组播应用更加广泛。所提的两种单核共享树组播路由协议在分别使用核心群合并和加权核心群合并的组播路径构建机制的基础上，利用虚拟静态的卫星节点构成的网络拓扑，设计了计算简单、能够自适应选择最优核节点且减少核移植频率的动态近似中心(DAC)选核方法，以节省宝贵的星上资源。