空間信息網(wǎng)絡(luò)抗毀性優(yōu)化設(shè)計

鄒國仁

摘要：隨著空間信息網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架對于具體的設(shè)計環(huán)節(jié)要求的逐步提高，其中出現(xiàn)了一種具有較強抗毀性的空間信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，這方式可以有效的分析并合理地去選擇自然連通度作為網(wǎng)絡(luò)的抗毀性測驗，并從中提出一種更加優(yōu)化的、基于自然連通度的空間信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型。本篇文章就在這樣的基礎(chǔ)之上，深入探討了空間信息網(wǎng)絡(luò)抗毀性的優(yōu)化設(shè)計。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);抗毀性;優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：TN927.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-9129（2020）07-0056-01

Abstract：with the space information network architecture to the design of the specific link requirements gradually increase， in which there is a strong anti-destroying ability of space information network structure design method， this method can effectively analyze and reasonably choose natural connectivity as anti-destroying ability test of network， and to put forward a more optimized， based on natural connectivity of space information network structure model. On this basis， this paper probes into the optimal design of the destruction resistance of spatial information networks.

Key words：network structure;Anti-destroying ability;The optimization design

進(jìn)行空間信息網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造主要是依據(jù)空間平臺來通過多種方式進(jìn)行互聯(lián)組網(wǎng)的一體化連接，其主要平臺有同步衛(wèi)星以及高空平臺，有時也會采用無人駕駛飛機等平臺。這種空間信息網(wǎng)絡(luò)能夠支持龐大的數(shù)據(jù)實時采集，同時對這些數(shù)據(jù)展開傳輸和處理，最終實現(xiàn)空間信息體系化應(yīng)用的信息技術(shù)建設(shè)。不僅如此，空間信息網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的空間段有多個軌道分布，臨近的空間段還包括平流層飛艇等高空平臺，地面段包括各類終端以及相應(yīng)的接入站點等。同時還會與航天活動有關(guān)的地面設(shè)施進(jìn)行連接。其中，在空間信息網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中網(wǎng)絡(luò)抗毀性一直是在研究過程當(dāng)中較為關(guān)注的一個方面。由于其空間信息網(wǎng)絡(luò)體系運營的過程當(dāng)中大部分的問題都依賴于網(wǎng)絡(luò)存在抗毀性性這一原因[1]。為了更好地加強網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，提高其整體網(wǎng)絡(luò)空間構(gòu)造，強調(diào)空間信息網(wǎng)絡(luò)以及相應(yīng)的交通網(wǎng)絡(luò)等的抗毀性增強。而面對一些相對有害的網(wǎng)絡(luò)，比如一些不法分子組建的網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)行病毒傳播的網(wǎng)絡(luò)則一般期望其抗毀性減弱。

1空間信息網(wǎng)絡(luò)抗毀性的概念

空間信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中的抗毀性具體指的就是空間信息網(wǎng)絡(luò)中的衛(wèi)星節(jié)點、HAP節(jié)點或者是鏈路發(fā)生故障以及在遭遇到故意攻擊時其空間信息網(wǎng)絡(luò)可以繼續(xù)維持本身功能的能力。這就需要空間信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠有較為強健的拓樸結(jié)構(gòu)?？赡苡绊懙娇臻g信息網(wǎng)絡(luò)抗毀性的方面非常復(fù)雜，衛(wèi)星的載荷以及相應(yīng)平臺的可靠性都會對空間信息網(wǎng)絡(luò)的抗毀性有或多或少的影響。不僅如此，備份衛(wèi)星的數(shù)量及網(wǎng)絡(luò)的承載數(shù)據(jù)流量大小也會一定程度上的關(guān)乎抗毀性的能力。而空間信息網(wǎng)絡(luò)的抗毀性最為根本的影響因素則是其網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為此就需要有針對性的去對空間信息網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行連通能力的有效保持，并在此基礎(chǔ)之上展開合理的提升，才可以提高空間信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的抗毀能力。空間信息網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的特征譜就如同空間信息網(wǎng)絡(luò)的指紋，不同的網(wǎng)絡(luò)有著獨特的特征譜，特征譜當(dāng)中包含了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的所有信息。

2空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抗毀性的優(yōu)化設(shè)計

如果想要實現(xiàn)完全圖的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)抗毀性就需要減少其中的度約束。但是，在空間信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的過程當(dāng)中衛(wèi)星表面積是有限的，這種條件限制使得其節(jié)點所攜帶的天線數(shù)目也有一定限制，而鏈路約束又是網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中最為重要的約束條件之一，為了更好地保證整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抗毀性的有效提升，就需要結(jié)合電路約束以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的抗毀性能來進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化組合，綜合性的提高整體的能力[2]。

3網(wǎng)絡(luò)的失效模型分析

由于空間信息網(wǎng)絡(luò)的固有開放空間環(huán)境有一定的暴露性，同時，衛(wèi)星載荷與HAP設(shè)備則天然具備種缺陷，這就導(dǎo)致其中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，就有可能會面臨宇宙空間當(dāng)中的輻射干擾，同時，信號在傳輸?shù)倪^程當(dāng)中，還有一定被非法截獲與干擾的幾率，動能武器及激光武器都可能會大面積的摧毀這一信息的傳輸。結(jié)合可能影響空間信息網(wǎng)絡(luò)的因素則可以將具體的網(wǎng)絡(luò)失效類型分為隨機失效和故意的攻擊。由字面意思就可了解隨機失效就是指網(wǎng)絡(luò)受到外部以及內(nèi)部一些相對不可預(yù)測因素的影響，導(dǎo)致其整體網(wǎng)絡(luò)失去原有的功能。具體影響衛(wèi)星和HAP失效的因素十分的復(fù)雜，許多情況下由于地理等位置的原因?qū)е铝藢σ蛩厥遣豢深A(yù)測的，這就使得每一顆在天空當(dāng)中的衛(wèi)星都有可能出現(xiàn)失效的情況。而故意攻擊則可能會針對一些較為核心的節(jié)點以及骨干的鏈路進(jìn)行破壞。

4網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建

空間信息網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行組成的過程當(dāng)中，主要的網(wǎng)絡(luò)模型包含分布式的星群以及地面固定衛(wèi)星站，還有地面移動的衛(wèi)星站等部分。其中分布式星群網(wǎng)絡(luò)指的就是許多較為分散的小星群，其綜合可以等效為一個較大的衛(wèi)星。通過將三個小星群分布在靜止軌道上來對地球?qū)崿F(xiàn)全面的覆蓋。同時其不同星群之間以及星群內(nèi)部的信息溝通選擇的是高速的激光鏈路。星群間如果連接距離相對較遠(yuǎn)，其中的鏈路就被稱為弱連接，而這種連接方式是大部分網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)慕輳?，星群?nèi)部的連接由于距離較近，則被稱之為強連接，其中具體指的就是其星群內(nèi)部由于距離以及位置分布的原因，使其連通度相對較高，并且不同衛(wèi)星節(jié)點之間的距離很近，進(jìn)而鏈路所付出的代價相對較少。

HAP則是能夠與衛(wèi)星通路進(jìn)行鏈路的建立，同時還可以與地面固定的衛(wèi)星站進(jìn)行鏈路連接。不僅如此，它還能夠在地面的移動衛(wèi)星站上進(jìn)行鏈路的建設(shè)。由此可見，HAP不僅能夠完成用戶信號的中繼工作，同時通過HAP還可以在路由和軌道處理轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)中進(jìn)行信號的中繼[3]。為了更好地控制整個網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)就可以通過合適的計算來控制HAP的有效功率，進(jìn)而限制了HAP之間的一跳可達(dá)范圍，這種方式則能夠更好地優(yōu)化HAP節(jié)點以及鏈路組成的空間信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抗毀性的設(shè)計。

5結(jié)束語

綜上所述，為了更好地保證網(wǎng)絡(luò)的約束性就需要在空間信息網(wǎng)絡(luò)頂層的設(shè)計當(dāng)中深化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抗毀性的方案。結(jié)合其空間信息網(wǎng)絡(luò)可能面臨的鏈路失效以及節(jié)點失效的主要原因，通過細(xì)致的研究來優(yōu)化抗毀性的建設(shè)，并加入了仿真驗證以及反真的結(jié)果表明，從而極大程度上提高了空間信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)性、頑建性和抗毀性，增強了其整體網(wǎng)絡(luò)運營的穩(wěn)定性。

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