空间信息网络抗毁性优化设计

邹国仁

摘要：随着空间信息网络体系构架对于具体的设计环节要求的逐步提高，其中出现了一种具有较强抗毁性的空间信息网络结构设计方式，这方式可以有效的分析并合理地去选择自然连通度作为网络的抗毁性测验，并从中提出一种更加优化的、基于自然连通度的空间信息网络结构模型。本篇文章就在这样的基础之上，深入探讨了空间信息网络抗毁性的优化设计。

关键词：网络结构;抗毁性;优化设计

中图分类号：TN927.2文献标识码：A文章编号：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

进行空间信息网络的构造主要是依据空间平台来通过多种方式进行互联组网的一体化连接，其主要平台有同步卫星以及高空平台，有时也会采用无人驾驶飞机等平台。这种空间信息网络能够支持庞大的数据实时采集，同时对这些数据展开传输和处理，最终实现空间信息体系化应用的信息技术建设。不仅如此，空间信息网络当中的空间段有多个轨道分布，临近的空间段还包括平流层飞艇等高空平台，地面段包括各类终端以及相应的接入站点等。同时还会与航天活动有关的地面设施进行连接。其中，在空间信息网络当中网络抗毁性一直是在研究过程当中较为关注的一个方面。由于其空间信息网络体系运营的过程当中大部分的问题都依赖于网络存在抗毁性性这一原因[1]。为了更好地加强网络的优化，提高其整体网络空间构造，强调空间信息网络以及相应的交通网络等的抗毁性增强。而面对一些相对有害的网络，比如一些不法分子组建的网络、进行病毒传播的网络则一般期望其抗毁性减弱。

1空间信息网络抗毁性的概念

空间信息网络结构当中的抗毁性具体指的就是空间信息网络中的卫星节点、HAP节点或者是链路发生故障以及在遭遇到故意攻击时其空间信息网络可以继续维持本身功能的能力。这就需要空间信息网络结构能够有较为强健的拓朴结构。可能影响到空间信息网络抗毁性的方面非常复杂，卫星的载荷以及相应平台的可靠性都会对空间信息网络的抗毁性有或多或少的影响。不仅如此，备份卫星的数量及网络的承载数据流量大小也会一定程度上的关乎抗毁性的能力。而空间信息网络的抗毁性最为根本的影响因素则是其网络的拓扑结构。为此就需要有针对性的去对空间信息网络拓扑结构进行连通能力的有效保持，并在此基础之上展开合理的提升，才可以提高空间信息网络结构的抗毁能力。空间信息网络当中的特征谱就如同空间信息网络的指纹，不同的网络有着独特的特征谱，特征谱当中包含了网络结构中的所有信息。

2空间网络结构抗毁性的优化设计

如果想要实现完全图的最优网络抗毁性就需要減少其中的度约束。但是，在空间信息网络系统建设的过程当中卫星表面积是有限的，这种条件限制使得其节点所携带的天线数目也有一定限制，而链路约束又是网络当中最为重要的约束条件之一，为了更好地保证整体网络结构抗毁性的有效提升，就需要结合电路约束以及网络结构的抗毁性能来进行科学的优化组合，综合性的提高整体的能力[2]。

3网络的失效模型分析

由于空间信息网络的固有开放空间环境有一定的暴露性，同时，卫星载荷与HAP设备则天然具备种缺陷，这就导致其中的网络节点，就有可能会面临宇宙空间当中的辐射干扰，同时，信号在传输的过程当中，还有一定被非法截获与干扰的几率，动能武器及激光武器都可能会大面积的摧毁这一信息的传输。结合可能影响空间信息网络的因素则可以将具体的网络失效类型分为随机失效和故意的攻击。由字面意思就可了解随机失效就是指网络受到外部以及内部一些相对不可预测因素的影响，导致其整体网络失去原有的功能。具体影响卫星和HAP失效的因素十分的复杂，许多情况下由于地理等位置的原因导致了对因素是不可预测的，这就使得每一颗在天空当中的卫星都有可能出现失效的情况。而故意攻击则可能会针对一些较为核心的节点以及骨干的链路进行破坏。

4网络模型的构建

空间信息网络在进行组成的过程当中，主要的网络模型包含分布式的星群以及地面固定卫星站，还有地面移动的卫星站等部分。其中分布式星群网络指的就是许多较为分散的小星群，其综合可以等效为一个较大的卫星。通过将三个小星群分布在静止轨道上来对地球实现全面的覆盖。同时其不同星群之间以及星群内部的信息沟通选择的是高速的激光链路。星群间如果连接距离相对较远，其中的链路就被称为弱连接，而这种连接方式是大部分网络信息传输的捷径，星群内部的连接由于距离较近，则被称之为强连接，其中具体指的就是其星群内部由于距离以及位置分布的原因，使其连通度相对较高，并且不同卫星节点之间的距离很近，进而链路所付出的代价相对较少。

HAP则是能够与卫星通路进行链路的建立，同时还可以与地面固定的卫星站进行链路连接。不仅如此，它还能够在地面的移动卫星站上进行链路的建设。由此可见，HAP不仅能够完成用户信号的中继工作，同时通过HAP还可以在路由和轨道处理转发当中进行信号的中继[3]。为了更好地控制整个网络的结构就可以通过合适的计算来控制HAP的有效功率，进而限制了HAP之间的一跳可达范围，这种方式则能够更好地优化HAP节点以及链路组成的空间信息网络结构抗毁性的设计。

5结束语

综上所述，为了更好地保证网络的约束性就需要在空间信息网络顶层的设计当中深化网络结构抗毁性的方案。结合其空间信息网络可能面临的链路失效以及节点失效的主要原因，通过细致的研究来优化抗毁性的建设，并加入了仿真验证以及反真的结果表明，从而极大程度上提高了空间信息网络的建设性、顽建性和抗毁性，增强了其整体网络运营的稳定性。

参考文献：

[1] 洪一诺.认知无线电自组网中多点组网算法的优化与实现[D].北京邮电大学，2017.

[2] 橘丽徙，曾新槪方强华，等.基于抗毁性分析的中压配电网络拓扑结构[J].电力系统自动化2013，37（8）：65-69.

[3] 赵亚龙.基于复杂网络理论的煤炭运输网络抗毁性研究[D].北京交通大学，2013：15-31.