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中低轨卫星跨层激光链路二次同步切换方法
2 {% o# v4 D' E9 V5 g8 }# d0 w摘﹐要:中低轨卫星之间跨层激光链路的无缝切换直接决定了双层卫星光网络的稳定性.异步切换方法会导致网络拓扑频繁重构,而集中同步切换将造成两层间连接中断,网络运行状态失控.为此,本文提出了中低轨卫星星座激光链路的二次同步切换方法,在保证中低轨道卫星连通的基础上,可降低网络拓扑重构频率.研究了整数周期比的中轨道和低轨道卫星空间位置特性,建立了中低轨卫星星座构形二阶非球摄动模型,确定了中低轨道之间轨道周期比为3的双层卫星星座构形.按连接和切换顺序将该星座构形中跨层激光链路分为两组,以相对周期的1/4为基准,每次令其中一组同步切换,通过交替完成切换.研究结果表明,二次同步切换方法使得网络拓扑重构频率降低到链路切换频率的1/7,比集中切换方法在网络平均时延方面降低了30ms.
1 ~* o5 r; N7 ` f& p关键词:卫星光网络;跨层激光链路;无缝切换;同步切换
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* K: P b( g* K# W* B1引言
1 p+ `) p: `& W5 p& v; B. _在中低轨道( LEO/MEO , Low Earth Orbit/ MediumEarth Orbit)双层卫星光网络中,跨层激光链路的高效切换对提升网络综合性能具有重要意义[1-3].如何针对跨层激光链路的长建链时间和超高速数据传输速率特征,提出高效的切换方法是卫星光网络亟需突破的关键技术之—[4.5].LEO卫星和MEO卫星间空间相对位置关系呈现非周期性,且 LEO卫星数量多,建立精确的切换数学解析模型难度较大.当前在跨层链路切换研究领域,切换时机和切换对象选取通常是基于最优准则遍历搜索,包括最短连接距离、最长连接时间及最大资源利用率等[6~9].切换主要包括针对单颗卫星的异步切换方法[10~12]和针对卫星网络的集中同步切换方法["3两类,它们很好的解决了微波卫星网络的切换问题.然而,在双层卫星光网络中采用异步切换策略时,跨层激光链路每次切换都会导致整个网络拓扑重构,频繁的切换严重降低网络性能.采用集中切换策略时,强制所有跨层激光链路在相同时间进行重建,每次切换，网络拓扑将会发生两次变化, MEO卫星对LEO卫星的网络管理和控制中断,网络功能失效.
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发表于 2021-3-17 15:00
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