【摘 要】
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空天地一体化网络作为国家信息化建设的基础设施,保证空天地一体化网络的安全可靠传输,对维护国家安全具有重要意义。由于空天地一体化网络横跨空、天、地、海等多个领域,同时节点暴露、信道开放,使其极易受到干扰攻击。在面对固定的常规干扰时,经典的物理层和链路层抗干扰技术还能保持良好的抗干扰效果。然而随着电子攻击技术的不断进步,智能化、体系化的新型干扰对空天地一体化网络的可靠传输提出了新的挑战。智能化的干扰催
【基金项目】
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重点实验室开放基金项目“XX使能的天地一体化网络XX技术研究”;
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空天地一体化网络作为国家信息化建设的基础设施,保证空天地一体化网络的安全可靠传输,对维护国家安全具有重要意义。由于空天地一体化网络横跨空、天、地、海等多个领域,同时节点暴露、信道开放,使其极易受到干扰攻击。在面对固定的常规干扰时,经典的物理层和链路层抗干扰技术还能保持良好的抗干扰效果。然而随着电子攻击技术的不断进步,智能化、体系化的新型干扰对空天地一体化网络的可靠传输提出了新的挑战。智能化的干扰催生了智能抗干扰,目前智能抗干扰的研究主要为功率控制、信道选择等,本质上仍然属于链路级的抗干扰技术。然而链路层的抗干扰技术往往局限于单一节点或单一链路的抗干扰防御,难以应对体系化的针对网络结构的干扰攻击。为应对这种干扰,网络级抗干扰应运而生,网络级抗干扰的思想大致是通过调动多个网络设备、运用多种方法联合抵御干扰攻击,旨在提升网络整体性能。目前最为契合网络级抗干扰思路的有两种抗干扰技术,分别是路由控制和拓扑控制。抗干扰效能评估是对抗干扰技术的一种客观评价,它对抗干扰技术的反馈、修正和改进发挥至关重要,然而目前缺乏对网络级抗干扰效能评估的研究。论文针对上述需求,从抗干扰效能评估的指标体系和评估方法出发,通过建立满足空天地一体化网络的网络级抗干扰需求的效能评估指标体系、设计基于效用熵的评估方法,来实现对空天地一体化网络的网络级效能评估,并最终通过仿真验证所提方案的可行性和有效性。(1)首先,分析空天地一体化网络的架构和干扰对抗情况,建立了一套适用于空天地一体化网络抗干扰效能评估指标体系。其一级指标为天基网络效用容量、空基网络效用容量和空、天、地域间交换网络效用容量;二级指标为吞吐量、丢包率、端到端时延、开销、拓扑抗干扰测度、上行链路带宽利用率、上行链路丢包率、下行链路带宽利用率和下行链路丢包率。(2)其次,针对当前评估方法无法综合表现网络整体性能的问题,分析了网络性能指标与网络整体性能的关系,提出以网络效用容量来表示网络整体性能。进一步,通过对比抗干扰前后网络效用容量的变化,提出以效用熵来直观表示抗干扰技术的效能。(3)最后,通过网络控制器ONOS和网络仿真工具Mininet搭建空天地一体化网络仿真平台,对天基网络抗干扰路由技术和空基动态拓扑控制技术进行了仿真实验。通过仿真测得的实验数据,结合论文构建的指标体系和提出的评估方法,计算出抗干扰前后的网络效用容量,进而计算出用来表示抗干扰技术效能值的效用熵。结果表明,论文提出的抗干扰效能评估方法与实际情况相符,可以区分不同抗干扰技术的效能差异,具备合理性与有效性。
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