空間信息網絡抗毀性優化設計

鄒國仁

摘要：隨著空間信息網絡體系構架對于具體的設計環節要求的逐步提高，其中出現了一種具有較強抗毀性的空間信息網絡結構設計方式，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絡的抗毀性測驗，并從中提出一種更加優化的、基于自然連通度的空間信息網絡結構模型。本篇文章就在這樣的基礎之上，深入探討了空間信息網絡抗毀性的優化設計。

關鍵詞：網絡結構;抗毀性;優化設計

中圖分類號：TN927.2文獻標識碼：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

進行空間信息網絡的構造主要是依據空間平臺來通過多種方式進行互聯組網的一體化連接，其主要平臺有同步衛星以及高空平臺，有時也會采用無人駕駛飛機等平臺。這種空間信息網絡能夠支持龐大的數據實時采集，同時對這些數據展開傳輸和處理，最終實現空間信息體系化應用的信息技術建設。不僅如此，空間信息網絡當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的接入站點等。同時還會與航天活動有關的地面設施進行連接。其中，在空間信息網絡當中網絡抗毀性一直是在研究過程當中較為關注的一個方面。由于其空間信息網絡體系運營的過程當中大部分的問題都依賴于網絡存在抗毀性性這一原因[1]。為了更好地加強網絡的優化，提高其整體網絡空間構造，強調空間信息網絡以及相應的交通網絡等的抗毀性增強。而面對一些相對有害的網絡，比如一些不法分子組建的網絡、進行病毒傳播的網絡則一般期望其抗毀性減弱。

1空間信息網絡抗毀性的概念

空間信息網絡結構當中的抗毀性具體指的就是空間信息網絡中的衛星節點、HAP節點或者是鏈路發生故障以及在遭遇到故意攻擊時其空間信息網絡可以繼續維持本身功能的能力。這就需要空間信息網絡結構能夠有較為強健的拓樸結構。可能影響到空間信息網絡抗毀性的方面非常復雜，衛星的載荷以及相應平臺的可靠性都會對空間信息網絡的抗毀性有或多或少的影響。不僅如此，備份衛星的數量及網絡的承載數據流量大小也會一定程度上的關乎抗毀性的能力。而空間信息網絡的抗毀性最為根本的影響因素則是其網絡的拓撲結構。為此就需要有針對性的去對空間信息網絡拓撲結構進行連通能力的有效保持，并在此基礎之上展開合理的提升，才可以提高空間信息網絡結構的抗毀能力。空間信息網絡當中的特征譜就如同空間信息網絡的指紋，不同的網絡有著獨特的特征譜，特征譜當中包含了網絡結構中的所有信息。

2空間網絡結構抗毀性的優化設計

如果想要實現完全圖的最優網絡抗毀性就需要減少其中的度約束。但是，在空間信息網絡系統建設的過程當中衛星表面積是有限的，這種條件限制使得其節點所攜帶的天線數目也有一定限制，而鏈路約束又是網絡當中最為重要的約束條件之一，為了更好地保證整體網絡結構抗毀性的有效提升，就需要結合電路約束以及網絡結構的抗毀性能來進行科學的優化組合，綜合性的提高整體的能力[2]。

3網絡的失效模型分析

由于空間信息網絡的固有開放空間環境有一定的暴露性，同時，衛星載荷與HAP設備則天然具備種缺陷，這就導致其中的網絡節點，就有可能會面臨宇宙空間當中的輻射干擾，同時，信號在傳輸的過程當中，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。結合可能影響空間信息網絡的因素則可以將具體的網絡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絡受到外部以及內部一些相對不可預測因素的影響，導致其整體網絡失去原有的功能。具體影響衛星和HAP失效的因素十分的復雜，許多情況下由于地理等位置的原因導致了對因素是不可預測的，這就使得每一顆在天空當中的衛星都有可能出現失效的情況。而故意攻擊則可能會針對一些較為核心的節點以及骨干的鏈路進行破壞。

4網絡模型的構建

空間信息網絡在進行組成的過程當中，主要的網絡模型包含分布式的星群以及地面固定衛星站，還有地面移動的衛星站等部分。其中分布式星群網絡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星。通過將三個小星群分布在靜止軌道上來對地球實現全面的覆蓋。同時其不同星群之間以及星群內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，其中的鏈路就被稱為弱連接，而這種連接方式是大部分網絡信息傳輸的捷徑，星群內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，并且不同衛星節點之間的距離很近，進而鏈路所付出的代價相對較少。

HAP則是能夠與衛星通路進行鏈路的建立，同時還可以與地面固定的衛星站進行鏈路連接。不僅如此，它還能夠在地面的移動衛星站上進行鏈路的建設。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發當中進行信號的中繼[3]。為了更好地控制整個網絡的結構就可以通過合適的計算來控制HAP的有效功率，進而限制了HAP之間的一跳可達范圍，這種方式則能夠更好地優化HAP節點以及鏈路組成的空間信息網絡結構抗毀性的設計。

5結束語

綜上所述，為了更好地保證網絡的約束性就需要在空間信息網絡頂層的設計當中深化網絡結構抗毀性的方案。結合其空間信息網絡可能面臨的鏈路失效以及節點失效的主要原因，通過細致的研究來優化抗毀性的建設，并加入了仿真驗證以及反真的結果表明，從而極大程度上提高了空間信息網絡的建設性、頑建性和抗毀性，增強了其整體網絡運營的穩定性。

參考文獻：

[1] 洪一諾.認知無線電自組網中多點組網算法的優化與實現[D].北京郵電大學，2017.

[2] 橘麗徙，曾新槪方強華，等.基于抗毀性分析的中壓配電網絡拓撲結構[J].電力系統自動化2013，37（8）：65-69.

[3] 趙亞龍.基于復雜網絡理論的煤炭運輸網絡抗毀性研究[D].北京交通大學，2013：15-31.