一种安全高效的LEO卫星网络任意点切换方案

摘要：

针对低轨( LEO)卫星网络切换中切换点受限、切换频繁等问题，提出一种基于平面扇形角定理的任意点切换定位算法，并设计上下文传递模式下基于性能优化策略的安全切换方案。应用平面扇形角定理求解切换点经纬度坐标，从而避免应用球面三角形内角和定理的局限性，计算得到临近空间中任意切换点的位置坐标。从两方面对切换协议进行性能优化：选择与飞行器当前巡航速度契合度最高的卫星作为下一跳切换卫星，从而减少网络平均切换次数；通过引入历史信息，从会话密钥保护、指令消息完整性和新鲜性保护等方面增强协议的安全性。切换协议采用上下文传递模式，与其他采用预认证模式的典型切换协议相比，减少了通信和运算开销。仿真实验结果表明，该方案具有通信与计算开销低、切换次数少、协议安全性高等特点，适用于LEO卫星网络切换。

关键词：安全切换、历史信息、上下文传递机制、低轨卫星、强制中断概率、多普勒频移

分类号：TP309(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家“973”计划基金资助项目2011CB311901;国家“863”计划基金资助项目2012AA012704。

在线出版日期：2015-04-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

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