了得網工業技術_國之重器出版工程空間信息網絡體繫架構及其應用

編輯推薦

本書主要作者為清華大學教授或講師，在本領域具有很高的學術水平和影響力。
與同類圖書側重研究空間通信技術不同，本書重點關注了空間信息網絡作為一種特殊的網絡結構，其所具有的結構特性及資源配置難題。因此本書所梳理和闡述的內容不僅包括傳統空間通信機制研究，還包括空間網絡模型、資源配置等方面的前沿成果。此外，這些成果也能夠拓展至其它應用領域，如復雜網絡、網絡安全、網絡仿真等。

內容簡介

本書圍繞空間信息網絡體繫架構及其應用，探討了空間信息網絡拓撲理論、協議體繫、資源動態配置、安全管理和半實物仿真等主要問題。本書基於現有的空間信息網絡體繫和近幾年對空間信息網絡關鍵技術的研究進展，提出了基於時變圖的空間信息網絡建模、高吞吐量可靠性傳輸、業務自適應的資源動態配置和重構、安全防護資源和網絡流量管理等方法和理論，解決了現有空間信息網絡時空頻覆蓋存在盲區、協作規劃能力有限等問題，實現了空間信息網絡中信息的有效獲取、高效傳輸和可靠處理。*後，本書介紹了當前受到廣泛關注的空間信息網絡半實物仿真方法，及其在氣像災害預測預報上的應用。
本書可供高等院校通信與網絡、計算機等專業的師生作為教學參考書，也可供信息類相關領域的研究和實踐工作者參考。

作者簡介

任勇，博士，清華大學電子工程繫教授，博士生導師。1999年創建清華大學電子繫復雜工程繫統實驗室（CESL），擔任主任，從事復雜繫統理論與方法及其在通信網絡與電子繫統中的應用，講授《信息與繫統》課程。姜春曉，博士，清華大學信息科學技術學院，助理研究員。於2008年在北京航空航天大學獲工學學士學位，2013年在清華大學電子工程繫獲博士學位。現從事空間信息網絡通信理論研究。

目錄
第 1章緒論001
1.1 空間信息網絡及其發展概述002
1.2 空間信息網絡業務和資源簡述005
1.3 空間信息網絡體繫架構概述007
1.4 本書章節安排010
參考文獻012
第 2章空間信息網絡拓撲理論015
2.1 引言016
2.2 空間信息網絡時變圖模型017
2.2.1 時變圖模型018
2.2.2 時變連接和時變路徑019
2.2.3 時變距離020
2.3 基於復雜理論的空間信息網絡時間累積時變圖021目錄

第 1章緒論001

1.1 空間信息網絡及其發展概述002

1.2 空間信息網絡業務和資源簡述005

1.3 空間信息網絡體繫架構概述007

1.4 本書章節安排010

參考文獻012

第 2章空間信息網絡拓撲理論015

2.1 引言016

2.2 空間信息網絡時變圖模型017

2.2.1 時變圖模型018

2.2.2 時變連接和時變路徑019

2.2.3 時變距離020

2.3 基於復雜理論的空間信息網絡時間累積時變圖021

2.3.1 空間信息網絡高動態建模023

2.3.2 基於時間累積時變圖的空間信息網絡復雜性分析025

2.3.3 基於C-TVG的復雜性分析在空間信息網絡中的應用030

2.3.4 仿真分析031

2.4 空間信息網絡關鍵節點分析036

2.4.1 關鍵節點與網絡抗毀性036

2.4.2 時變介數中心性039

2.4.3 時變介數計算方法——動態矩陣乘積算法041

2.4.4 仿真分析045

2.5 本章小結050

參考文獻050

第3章空間信息網絡協議體繫055

3.1 引言056

3.2 基於CCSDN的空間信息網絡協議體繫057

3.2.1 CCSDS簡介057

3.2.2 基於CCSDS的協議體繫架構057

3.2.3 CCSDS主網業務061

3.3 SCPS協議簡介064

3.3.1 SCPS-NP066

3.3.2 SCPS-SP067

3.3.3 SCPS-TP067

3.3.4 SCPS-FP068

3.4 基於TCP IP的空間信息網絡協議體繫068

3.4.1 TCP IP協議體繫068

3.4.2 空間信息網絡路由技術介紹070

3.4.3 CCSDS與TCP IP結合的協議體繫071

3.5 基於DTN的空間信息網絡協議體繫072

3.5.1 DTN簡介072

3.5.2 DTN協議特點073

3.5.3 束協議076

3.5.4 彙聚層協議076

3.6 空間信息網絡傳輸層協議078

3.6.1 TCP及其改進078

3.6.2 空間信息網絡傳輸層協議080

3.6.3 針對空間信息網絡TCP的改進086

3.7 本章小結093

參考文獻095

第4章空間信息網絡資源配置099

4.1 引言100

4.2 基於認知的空間信息網絡動態資源配置101

4.2.1 空間信息網絡高動態建模103

4.2.2 基於認知的中繼協作機制與資源動態分配協議108

4.2.3 基於繫統穩定的中繼資源優化分配110

4.2.4 仿真分析114

4.3 基於業務特性的空間信息網絡動態資源配置120

4.3.1 繫統模型122

4.3.2 基於離散小波分解的BP神經網絡流量預測繫統126

4.3.3 基於預測背壓的服務資源分配131

4.3.4 仿真分析135

4.4 空間信息網絡移動性管理141

4.4.1 基於時變圖模型的空間信息網絡高效地址綁定新方法141

4.4.2 基於信號強度、QoS歷史信息及運動模型的空間信息網絡切換綜合判決方法151

4.4.3 仿真分析157

4.5 本章小結159

參考文獻161

第5章空間信息網絡安全管理與可靠性分析167

5.1 引言168

5.2 空間信息網絡任務規劃的可靠性分析與優化176

5.2.1 對地觀測衛星任務規劃問題建模177

5.2.2 基於冗餘度分配的可靠性優化模型179

5.2.3 任務規劃的可靠性優化問題建模與求解181

5.2.4 仿真分析187

5.3 空間信息網絡傳輸的可靠性分析與防護策略191

5.3.1 通信網絡節點模型和流量模型193

5.3.2 基於防護資源分配的網絡傳輸可靠性優化模型196

5.3.3 仿真分析203

5.4 空間信息網絡流量管理機制206

5.4.1 基於時變介數中心性的流量調度機制207

5.4.2 時變介數中心性均衡路由算法209

5.4.3 仿真分析213

5.5 空間信息網絡高可靠結構化數據構建216

5.5.1 生成對抗網絡218

5.5.2 基於LSTM網絡的氣像災害觀測數據鏈式特征學習模型221

5.5.3 基於GAN和LSTM網絡的氣像災害結構化數據構建227

5.5.4 仿真分析230

5.6 本章小結232

參考文獻233

第6章空間信息網絡半實物仿真繫統及其應用239

6.1 引言240

6.2 半實物仿真繫統組成240

6.2.1 STK240

6.2.2 STK與MATLAB聯合仿真241

6.2.3 半實物仿真繫統整體架構243

6.3 仿真繫統工作原理——衛星信道建模244

6.4 應用：災害事件的時空協同信息感知247

6.4.1 臺風數據248

6.4.2 拓撲分析248

6.4.3 基於鏈路預測的協同轉發方法248

6.4.4 仿真結果250

6.5 本章小結252

參考文獻252

第7章結論與展望253

名詞索引257

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