基于改进天牛须群落的卫星光网络路由算法

1

作者 刘治国 吕文强 潘成胜 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期188-194,共7页

针对当前卫星光网络路由算法波长利用率低,通信成功率低,导致路由效率低下的问题,提出一种改进天牛须群落的卫星光网络路由算法(BS-ACRWA)。该方法使用波长矩阵乘的形式生成与当前卫星节点相邻节点的波长冲突度,求得最大公有波长数,同... 针对当前卫星光网络路由算法波长利用率低,通信成功率低,导致路由效率低下的问题,提出一种改进天牛须群落的卫星光网络路由算法(BS-ACRWA)。该方法使用波长矩阵乘的形式生成与当前卫星节点相邻节点的波长冲突度,求得最大公有波长数,同时考虑时延和卫星节点负载状态构建约束优化模型,降低无效路由的次数。在路由阶段对天牛须群落算法进行改进,引入蚁群算法信息素机制,在搜索方向上充分考虑卫星之间链路有限的特性,对搜索方向进行更新,提高算法效率。仿真结果表明:与SARWA算法、CL-ACRWA算法和Dijkstra算法相比,BS-ACRWA算法将波长利用率提高了0.05、0.11、0.23,同时在平均时延、丢包率、阻塞率、路由成功率等方面具有更好的性能。 展开更多

关键词 卫星光网络 路由和波长分配算法 天牛须群落算法 蚁群算法 服务质量

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卫星光网络中基于DQN的匹配度感知波长路由算法

2

作者 艾琪洋 何荣希 林润峰 《光通信技术》 北大核心 2024年第3期30-37,共8页

为了进一步降低卫星光网络的业务阻塞率,提出了一种基于深度Q网络(DQN)的匹配度感知波长路由算法。该算法首先设计了路径波长匹配度因子,用以反映当前路径与下一跳节点之间链路的共同空闲波长情况。随后,算法综合考虑了路径波长匹配度... 为了进一步降低卫星光网络的业务阻塞率,提出了一种基于深度Q网络(DQN)的匹配度感知波长路由算法。该算法首先设计了路径波长匹配度因子,用以反映当前路径与下一跳节点之间链路的共同空闲波长情况。随后,算法综合考虑了路径波长匹配度、相邻链路时延以及下一跳节点到目的节点的最短跳数等多个因素,以此为基础来构造奖励函数。在分配波长时,为了后续业务请求在相邻链路上有更多的空闲波长,设计了相邻链路波长匹配度指标,用于描述该路径与其相邻链路之间的空闲波长对齐情况。仿真结果表明,该算法可以降低网络阻塞率和时延,提高波长利用率。 展开更多

关键词 卫星光网络 路由波长分配 深度强化学习 波长匹配度

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自适应遗传算法的数据中继卫星光网络资源调度算法 被引量：10

3

作者 赵卫虎 赵静 +3 位作者 赵尚弘 李勇军 董毅 李轩 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期1311-1316,共6页

以数据中继卫星光网络系统资源、任务和约束条件为参量,以任务对资源的选择为优化对象,提出了一种基于自适应遗传算法的数据中继卫星光网络资源调度算法。综合考虑多中继星、多时间窗口、多光学天线以及任务优先级要求,建立调度模型;采... 以数据中继卫星光网络系统资源、任务和约束条件为参量,以任务对资源的选择为优化对象,提出了一种基于自适应遗传算法的数据中继卫星光网络资源调度算法。综合考虑多中继星、多时间窗口、多光学天线以及任务优先级要求,建立调度模型;采用"当前任务调度时间的确定"和"后续任务可见时间窗口的更新"的调度操作,对不同资源的任务集合进行调度安排并实现了可见时间窗口的动态更新,获得调度任务的总权值并将其作为参量计算适应度值,最后通过改进的自适应遗传算法对不同调度方案进行寻优。以3颗中继星、12颗用户星,6个光天线,60个任务为条件设置了仿真场景,仿真结果表明该算法在收敛速度、调度效率方面具有优势,适应于多任务、多天线的数据中继卫星光网络系统资源调度。 展开更多

关键词 数据中继卫星光网络 资源调度 时间窗口更新 自适应遗传算法

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基于蚁群算法的分布式卫星光网络波长路由分配技术研究 被引量：8

4

作者 董毅 赵尚弘 +2 位作者 李勇军 赵静 邓博于 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期2650-2656,共7页

为了解决分布式卫星光网络波长路由分配复杂的问题,论文提出基于小窗口策略的蚁群优化算法。采用链路可持续时间和波长空闲率作为启发函数,在实现负载均衡的同时,降低网络的拥塞率;引入小窗口策略引导蚂蚁在最小路由请求区域内进行选路... 为了解决分布式卫星光网络波长路由分配复杂的问题,论文提出基于小窗口策略的蚁群优化算法。采用链路可持续时间和波长空闲率作为启发函数,在实现负载均衡的同时,降低网络的拥塞率;引入小窗口策略引导蚂蚁在最小路由请求区域内进行选路,提高了算法的收敛速度;通过计算相邻链路空闲波长的交集,实现了由单只蚂蚁同时完成路由选择和波长分配。对单主星和双主星两种场景下的算法性能进行了仿真分析,结果表明:与经典的Dijkstra+FF算法相比较,单主星和双主星时的网络拥塞率最高分别降低了0.5和0.7,网络资源利用率改善最高可达到0.45和0.50。 展开更多

关键词 分布式卫星光网络 波长路由分配 蚁群算法 小窗口策略 拥塞率

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空间通信协议及其在卫星光网络中的应用研究 被引量：3

5

作者 韩磊 赵尚弘 +2 位作者 李勇军 赵静 李轩 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2012年第11期15-18,共4页

随着星间激光链路性能的不断提高,构建卫星光网络成为未来空间通信一个非常重要的发展方向,研究适合卫星光通信的传输控制协议越来越受到人们的重视。分析了SCPS的组成结构,研究了各部分的主要功能,比较了SCPS与地面传统网络协议TCP/IP... 随着星间激光链路性能的不断提高,构建卫星光网络成为未来空间通信一个非常重要的发展方向,研究适合卫星光通信的传输控制协议越来越受到人们的重视。分析了SCPS的组成结构,研究了各部分的主要功能,比较了SCPS与地面传统网络协议TCP/IP间的区别,指出了SCPS协议在光网络中应用存在的主要问题,提出了相应的改进思路。 展开更多

关键词 卫星光网络 通信协议 CCSDS SCPS

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双层卫星光网络仿真演示系统设计 被引量：2

6

作者 李勇军 赵尚弘 +4 位作者 吴继礼 朱子行 王翔 赵顾灏 姜晓峰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第10期1974-1978,共5页

为了精确模拟、演示验证双层卫星光网络星际激光链路的稳定和切换,按1:30的比例设计了分时切换低/中轨道(LEO/MEO:Low Earth Orbit/Medium Earth Orbit)双层卫星光网络实验演示系统。系统由SITL(System-In-the-Loop)模块将硬件平台和计... 为了精确模拟、演示验证双层卫星光网络星际激光链路的稳定和切换,按1:30的比例设计了分时切换低/中轨道(LEO/MEO:Low Earth Orbit/Medium Earth Orbit)双层卫星光网络实验演示系统。系统由SITL(System-In-the-Loop)模块将硬件平台和计算机仿真平台互联而组成。硬件平台由中心的圆形往复转台上面的2个伺服终端和两侧的4个伺服终端组成,分别模拟LEO卫星和MEO卫星。转台平台角速度为1.28(°)/s,周期为280 s,切换时间为4 s。软件部分由虚拟网络组成,具有灵活的星上路由和处理功能。演示系统具有自动追踪、双向切换和自动对准功能,可模拟星际激光链路维持,LEO卫星和MEO卫星间星际激光链路切换,MEO卫星对LEO卫星覆盖和数据中继等功能,为工程实现双层卫星光网络提供实验指导。 展开更多

关键词 卫星光通信 卫星光网络 星际激光链路 半实物仿真

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LEO-Mesh卫星光网络容量规划 被引量：1

7

作者 吴继礼 赵尚弘 +3 位作者 李勇军 朱子行 李云霞 易鹏 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2713-2717,共5页

利用低轨卫星网格状结构光网络的空间对称性,推导了网络流量平衡特性,进而以最小丢包率为目标,采用Lagrange乘数法对各端口容量进行优化配置.在由m条轨道、每个轨道n颗卫星构成的Mesh型卫星光网络中,轨道内端口容量与m成反比,与对地接... 利用低轨卫星网格状结构光网络的空间对称性,推导了网络流量平衡特性,进而以最小丢包率为目标,采用Lagrange乘数法对各端口容量进行优化配置.在由m条轨道、每个轨道n颗卫星构成的Mesh型卫星光网络中,轨道内端口容量与m成反比,与对地接入端口速率比约为n/8;轨道间端口容量与n成反比,与对地接入速率比约为m/8.在初始配置下,丢包率在m=n时取得极小值;经优化配置之后,各端口利用率趋于平均,丢包率较优化前有明显下降,且随着卫星数量增加呈持续下降趋势. 展开更多

关键词 卫星光网络 MESH网络 容量规划 LAGRANGE函数 网络仿真

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双层卫星光网络半实物仿真演示系统设计

8

作者 李田 赵尚弘 +1 位作者 李勇军 吴继礼 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2008年第10期1-4,共4页

设计了适合星间激光链路的零相位因子LEO/MEO双层卫星光网络结构。基于稳定拓扑双层卫星光网络提出了实验室仿真演示系统构想。演示系统分为实际网络和虚拟网络两部分,由OPNET提供虚拟仿真环境,利用移动无线激光通信模拟卫星光网络时变... 设计了适合星间激光链路的零相位因子LEO/MEO双层卫星光网络结构。基于稳定拓扑双层卫星光网络提出了实验室仿真演示系统构想。演示系统分为实际网络和虚拟网络两部分,由OPNET提供虚拟仿真环境,利用移动无线激光通信模拟卫星光网络时变拓扑。最后利用SITL(System-in-the-Loop)模块将两部分网络互联实现交互式仿真。 展开更多

关键词 卫星光网络 半实物仿真 系统设计 OPNET

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量子卫星光网络前瞻

9

作者 赵永利 王艳 +2 位作者 何芯逸 郁小松 张杰 《无线电通信技术》 2020年第6期637-643,共7页

随着量子密钥分发(Quantun Key Distribution,QKD)在信息理论上的安全性认证及第一颗量子科学实验卫星“墨子号”的成功部署,QKD在自由空间上的应用引起了网络安全通信领域研究人员的广泛关注。自由空间远程QKD具有低衰减、广覆盖的特点... 随着量子密钥分发(Quantun Key Distribution,QKD)在信息理论上的安全性认证及第一颗量子科学实验卫星“墨子号”的成功部署,QKD在自由空间上的应用引起了网络安全通信领域研究人员的广泛关注。自由空间远程QKD具有低衰减、广覆盖的特点,可以克服基于地面光纤QKD网络传输距离的限制。然而,目前自由空间中只有一颗量子卫星,量子卫星光组网还面临许多机遇和挑战。针对上述背景,从量子光网络现状、量子卫星光网络现状、量子卫星光网络架构和关键技术以及量子卫星光网络的发展前景四个方面,对量子卫星光网络进行全面分析和阐述,剖析了自由空间QKD未来研究趋势及在实际应用中所面临的难题。总体而言,量子卫星光网络发展空间很大,量子卫星组网仍需深入研究以加快技术成果转化,从而充分发挥其在未来网络安全上的优势。 展开更多

关键词 量子卫星光网络 量子密钥分发 量子卫星应用

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基于改进蚁群算法的卫星光网络波长分配方法 被引量：9

10

作者 王蔚龙 李勇军 +2 位作者 赵尚弘 辛宁 赵海燕 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期909-916,共8页

路由与波长分配是下一代光网络的需要解决的核心问题之一。本文采用智能蚁群算法,研究了卫星光网络的路由与波长分配问题,为通信请求寻找最优的数据传输光路径。基于请求区域受限策略(Restricted Request Area,RRA)和链路波长负载平衡策... 路由与波长分配是下一代光网络的需要解决的核心问题之一。本文采用智能蚁群算法,研究了卫星光网络的路由与波长分配问题,为通信请求寻找最优的数据传输光路径。基于请求区域受限策略(Restricted Request Area,RRA)和链路波长负载平衡策略,建立了考虑传输延迟和波长连续性约束的双主星分布式星群节点结构光网络系统模型。利用智能蚁群路由和波长分配(Smart Ant Colony Routing And Wavelength Assignment,SAC-RWA)算法求解系统模型,以找到具有稀疏波长转换的卫星光网络中最小成本波长路径。所提出的算法允许单个蚂蚁同时完成路由和波长分配,仿真结果表明,RRA能够明显改进卫星光网络的性能,以略微增加拥塞率的代价显著降低了计算复杂度。 展开更多

关键词 波长与路由分配 卫星光网络 蚁群算法 分布式星群

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软件定义卫星光网络蚁群优化波长路由技术 被引量：16

11

作者 石晓东 李勇军 +1 位作者 赵尚弘 王蔚龙 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期203-210,共8页

针对卫星光网络中网络拓扑动态时变和业务类型多样化的问题,研究了在软件定义网络架构下保障服务质量的路由技术,提出了一种基于多业务的卫星光网络蚁群优化波长路由算法。通过改进蚁群算法的启发函数,将波长空闲率、时延、时延抖动、... 针对卫星光网络中网络拓扑动态时变和业务类型多样化的问题,研究了在软件定义网络架构下保障服务质量的路由技术,提出了一种基于多业务的卫星光网络蚁群优化波长路由算法。通过改进蚁群算法的启发函数,将波长空闲率、时延、时延抖动、丢包率作为蚂蚁选路的重要依据,为业务选择了满足多种服务质量的最优路径;采用分组波长分配方法对不同等级的业务进行了区分服务,为不同业务分配了不同的波长集。仿真结果表明:与CL-ACRWA算法和Dijkstra算法相比,降低了卫星光网络的平均时延、平均时延抖动、平均丢包率,提高了波长利用率,同时也降低了高优先级业务的网络拥塞概率。 展开更多

关键词 卫星光网络 波长路由算法 软件定义网络 服务质量 蚁群算法

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基于波长路由的卫星光网络研究 被引量：3

12

作者 梁平 赵尚弘 李勇军 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2006年第9期44-46,共3页

为实现卫星通信的突破性发展,扩大卫星通信容量和带宽,建立了新型的卫星网络模型,分析了卫星光网络的技术难点问题,利用副载波和光波的双层路由方案,进一步提出了卫星光网络的新思路和实现方案。

关键词 卫星光网络 波长路由 主要问题

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卫星光网络数据封装问题研究 被引量：2

13

作者 邓博于 赵尚弘 +2 位作者 李勇军 赵卫虎 郭威武 《光通信技术》 北大核心 2015年第5期8-11,共4页

研究了地面光纤网络SDH和空间微波链路网络CCSDS数据封装方法与帧结构,对相关协议在卫星光网络中的应用进行了分析,并提出了适应性修改的思路。针对卫星光网络链路容量大、时延长和误码率高的特点,提出了一种高速通信的数据封装方法,设... 研究了地面光纤网络SDH和空间微波链路网络CCSDS数据封装方法与帧结构,对相关协议在卫星光网络中的应用进行了分析,并提出了适应性修改的思路。针对卫星光网络链路容量大、时延长和误码率高的特点,提出了一种高速通信的数据封装方法,设计了相应的帧结构,为卫星光网络标准化数据传输提供基本的解决方法。 展开更多

关键词 卫星光网络 数据封装 帧结构 空间数据咨询委员会

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基于激光链路的卫星光网络路由算法 被引量：1

14

作者 梁平 赵尚弘 +2 位作者 李勇军 方姚生 马业伟 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2007年第5期54-57,共4页

结合卫星网络拓扑结构的时变性特点,建立了时变卫星光网络模型,对网络模型进行离散化,形成一系列相对固定的网络拓扑结构。通过优化传统的Dijkstra算法,提出了NNSP算法,把它引入到卫星光网络副载波/光波的双层路由算法中,最后仿真比较... 结合卫星网络拓扑结构的时变性特点,建立了时变卫星光网络模型,对网络模型进行离散化,形成一系列相对固定的网络拓扑结构。通过优化传统的Dijkstra算法,提出了NNSP算法,把它引入到卫星光网络副载波/光波的双层路由算法中,最后仿真比较了网络延时,进一步证明卫星光网络路由算法的可行性。 展开更多

关键词 卫星光网络 时变拓扑 最短路由算法 副载波/波长双层路由

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适用于卫星光网络的改进CR-LDP 被引量：1

15

作者 庞成光 郭秉礼 +7 位作者 周伟 杨昌胜 傅天文 蒋明毅 王逸翔 刘奕廷 傅铭江 罗青松 《光通信技术》 2022年第4期32-36,共5页

针对空间激光骨干网中卫星链路采用高级在轨系统(AOS)帧进行数据传输、星上资源有限和数据传输时延较长等特点,为了在卫星光网络中实现标签交换和流量工程,首先对标准的基于路由受限标签分发协议(CR-LDP)进行了改进,包括对协议消息大小... 针对空间激光骨干网中卫星链路采用高级在轨系统(AOS)帧进行数据传输、星上资源有限和数据传输时延较长等特点,为了在卫星光网络中实现标签交换和流量工程,首先对标准的基于路由受限标签分发协议(CR-LDP)进行了改进,包括对协议消息大小设置定长,设计面向无连接的传输层协议,减小协议开销和对双向标签交换路径(LSP)的建立流程进行改进,然后进行了软件仿真和硬件测试。结果表明:改进后的CR-LDP在建链时资源消耗更小,支持双向LSP建立且流程简单有效。 展开更多

关键词 卫星光网络 星间激光链路 标签分发协议 流量工程 VXWORKS

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随机业务下卫星光网络链路容量优化设计

16

作者 刘兰 李勇军 +1 位作者 吴继礼 赵尚弘 《电讯技术》 北大核心 2009年第12期15-19,共5页

在随机业务条件下,用离线分析法对单层和双层卫星光网络星间激光链路容量进行了优化。引入3种不同特征的网络业务,定量分析了业务分布对系统容量设计的影响。仿真结果表明,优化链路容量在高斯业务条件下变化最缓慢,其次为指数分布和均... 在随机业务条件下,用离线分析法对单层和双层卫星光网络星间激光链路容量进行了优化。引入3种不同特征的网络业务,定量分析了业务分布对系统容量设计的影响。仿真结果表明,优化链路容量在高斯业务条件下变化最缓慢,其次为指数分布和均匀分布业务。研究结果可为卫星光网络链路容量规划提供有益的参考。 展开更多

关键词 卫星光网络 激光星间链路 随机业务 链路优化

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一种卫星光CDMA/WDM混合网络 被引量：1

17

作者 董平 胡渝 付志明 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2007年第1期20-22,共3页

在光波分复用(OWDM)成熟技术的基础上,结合光码分多址(OCDMA)的优点,提出了一种适合卫星通信的CDMA/WDM混合网络。针对提出的网络方案,分析其关键技术,并指出存在的困难及挑战。

关键词 卫星光网络 OCDMA OWDM

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基于中间节点预测的卫星光交换网络信令设计 被引量：1

18

作者 王雨琦 陈特 周钠 《光通信技术》 北大核心 2019年第12期16-20,共5页

针对复杂的信令交互过程会增加卫星网络链路时延的问题,借鉴地面光网络信令协议的研究成果,提出了一种基于中间节点预测的卫星光突发交换网络信令交互流程,并对其网络性能进行了理论分析与仿真验证。该信令在链路的中间节点加入模型预... 针对复杂的信令交互过程会增加卫星网络链路时延的问题,借鉴地面光网络信令协议的研究成果,提出了一种基于中间节点预测的卫星光突发交换网络信令交互流程,并对其网络性能进行了理论分析与仿真验证。该信令在链路的中间节点加入模型预测机制,根据预测的网络性能指标动态选择最优中间节点进行信令返回确认。仿真结果表明:该信令可有效权衡业务的时延和阻塞率,保证网络的各方面性能不会出现急剧恶化的问题。 展开更多

关键词 卫星光网络 光突发交换 中间节点预测 时延 阻塞率

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空间编队卫星平台激光通信链路组网技术 被引量：13

19

作者 李勇军 赵尚弘 +1 位作者 张冬梅 石磊 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2006年第10期47-49,共3页

研究了三维变轨卫星群组成的机动平台中基于激光链路的主星与子星相互间波束点对点多信号持续跟踪、瞄准、捕获技术,提出了基于波分复用(WDM)的星间激光链路通信组网思路,分析了编队卫星激光通信系统的拓扑结构和光码分多址(OCDMA)接入... 研究了三维变轨卫星群组成的机动平台中基于激光链路的主星与子星相互间波束点对点多信号持续跟踪、瞄准、捕获技术,提出了基于波分复用(WDM)的星间激光链路通信组网思路,分析了编队卫星激光通信系统的拓扑结构和光码分多址(OCDMA)接入,这样就形成了基于WDM/OCDMA的编队卫星网络。初步探讨了未来天基宽带卫星激光通信网的基本框架。 展开更多

关键词 空间移动平台 编队卫星 激光链路 卫星光网络

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中低轨卫星跨层激光链路二次同步切换方法 被引量：4

20

作者 李勇军 吴继礼 +2 位作者 赵尚弘 邓博于 缪新萍 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期762-768,共7页

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... 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. 展开更多

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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