李丽，卢美莲，时岩*基于星历信息的卫星网络切换预测算法#*（北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室，北京100876）510152025303540摘要：本文针对IP/LEO卫星通信网络，提出一种基于星历信息的切换预测机制。该方法主要应用于IP/LEO卫星通信网络中单颗卫星上多个终端组成的网络以整体进行移动时所产生切换问题。利用LEO卫星的星历信息，可以预测卫星的移动轨迹，计算发生切换的时间。通过提前进行转交地址配置等相关准备工作，减小切换延迟，降低丢包率。本文详细说明了优化机制的工作流程，并设计了切换预测算法。仿真结果表明，同NEMO基本支持协议相比，这种优化方法可以明显改善卫星上移动终端的切换性能，降低切换延迟，减少丢包率。关键词：卫星网络；切换；NEMO；星历信息中图分类号：TP393.0AnEphemerisInformationBasedHandoverPredictionSchemeforSatelliteNetworkLiLi,LuMeilian,ShiYan(StateKeyLaboratoryofNetworkingandSwitchingTechnology,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876)Abstract:Inthispaper,anephemerisinformationbasedhandoverpredictionschemeforIP/LEOsatellitenetworkisproposed.Theproposedschemeisproposedtosolvethehandoverproblemcausedbythemobilityofamobilenetworkcomposedofmulti-terminalonasatellite.UtilizingtheephemerisinformationofLEO,themobilepathofthesatellitecanbepredictedandthetimeofhandoffcanbecalculated.Preparingworkofthecareofaddressconfigurationisfinishedaheadoftimeinordertoenhancethehandoverperformances.Thehandoverproceduresanddetailedpredictionalgorithmaredescribed.SimulationresultsindicatethattheproposedmethodhasbetterperformancesinhandoverlatencyandpacketlossratethanNEMOBasicSupportProtocolinIP/LEOsatellitenetwork.Keywords:satellitenetwork;handover;NEMO;ephemerisinformation0引言近些年来，作为数据网络的因特网得到飞速发展，它在人们的生活中占有越来越重要的地位[1]。未来移动网络将是各种异构网络的统一整合网络[2]。为了满足飞速发展的因特网的需要，人们开始开发在覆盖范围上具有优势的卫星网络的因特网服务。卫星网络也成为了网络一体化的重要组成部分[3]。然而卫星网络的特殊性使得针对卫星网络的研究遇到了很大的挑战[4]。在IP/LEO卫星网络中，卫星结点是时刻高速运动着的[5]，这给卫星网络的管理提出了一个很大的挑战。移动性管理是在卫星网络研究中一个非常重要的课题。切换技术作为移动卫星通信网络的一项关键技术，实现在通信进行过程中允许用户终端移动、在恶劣的无线传输条件下恢复并保持通信、平衡网络的业务负荷等功能。随着科技的发展，目前，已经有越来越多的探测器登上卫星，进行各种探测活动。探测器上各种处理系统联合工作，并与地面控制器进行通信。随着卫星的高速移动，探测器也会发生相应的移动。这篇文章主要探讨在这种情况下，如何保证随着卫星的移动，探测器依然基金项目：国家自然科学基金（61300183）作者简介：李丽（1987-），女，硕士研究生，主要研究方向：宽带及无线移动网络技术与应用通信联系人：卢美莲（1967-），女，副教授，主要研究方向：移动互联网业务和体系结构，分布式与个体化信息服务，网络融合与业务融合.mllu@bupt.edu.cn-1-可以与地面终端连续不中断通信的问题。NEMO(NEtworkMObility)[6]网络移动性基本支持协议是应用于网络移动场景的基本协议，成功解决了多个终端组成一个网络，以整体进行移动所造成的问题。但是，在卫星网络中，由于卫星距离地球较远造成链路延迟较大，卫星移动速度快造成切换频繁，卫星网络的45505560657075这些特殊性，使NEMO协议应用于卫星网络会带来各种性能上的问题[7]。由于卫星的移动轨迹固定，利用卫星的星历信息，提前预测切换的发生，从而降低切换延迟和丢包率。本文即利用卫星的这个特殊性，提出了基于星历信息的NEMO网络切换预测方法，来改善IP/LEO网络中卫星上多个终端以整体进行移动时所引发的切换延迟和丢包。本文其余部分的结构如下：第1、2部分描述了基于星...