广播机制下空间动态网络的性能评价体系研究

大规模异构星座是未来天基系统的主要形式，依托此类星座的星间通信能力将发展出许多应用方向。以卫星作为节点的异构星座是一个拓扑结构快速变化的网络，但目前针对此类网络的研究较少。

在Space:ScienceTechnology(《空间科学与技术》)新发表的文章中，钱学森空间技术实验室的周庆瑞团队提出了能够有效评估广播机制下空间通信网络结构和路由算法的性能指标体系，为大规模星座网络建设和应用提供了有价值的思路。

因特尔公司和美国宇航局共同提出的延迟/中断容错网络（Delay/DisruptionTolerantNetwork,DTN）模型是空间通信网络领域应用最广泛的模型之一。DTN采用的是“存储-等待-转发”（Store-Wait-Forward）路由机制，Epidemic算法是DTN模型最著名的路由算法。已有研究主要集中在端对端的信息传输上，但未来的低轨卫星集群，如“黑杰克（Blackjack）”计划，将更加依赖于所有卫星间的信息共享，以实现高效的数据融合、自主决策和协作。总的来说，空间动态网络的研究还有待深入。

在网络模型方面，作者选用了有损（lossyform）网络，因为无损（losslessform）网络需要记录所有的连接状态及连接状态发生变化的所有时刻，会消耗大量存储。

在路由算法方面，因为对单播和多播机制的研究主要集中在对路由算法而非评估指标的改进，所以已有的评估指标不再适用。为此作者分别提出了广播机制下集中式和分布式的路由算法框架。针对集中式路由算法框架，由于空间网络具有可预测性，作者通过预测未来接触图（ContactGraph）设计了最优传输路由表；针对分布式路由算法框架，作者则使用了基于泛洪机制的Epidemic算法，并针对节点数量大导致列表交换冗余、能量消耗多的问题，提出了解决路径。

在性能评估方面，作者提出了四项性能指标来评估空间卫星网络：平均投递概率、平均传输时间、发起路由请求的平均次数、拥塞节点概率。最后，作者通过对多组空间网络的仿真，验证了所提出评价指标的有效性。

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