（一）项目背景 空天地一体化信息网络是“科技创新 2030 重大项目”，它 将融合多个独立低轨道卫星星座与地面网络，构成综合互联网，提供全球移动通信与互联网业务。其重要特征在于为天基、空基、海基、偏远地域用户提供通信与算力服务，为地面移动通信系统及互联网提供承载服务，为森林、江河、路轨、电力传输的安全运维提供物联网服务。路由器是空天地一体化信息网络的关键部件，为网络资源的高效调度、业务的精准部署提供支撑。 面临的挑战之一是：高资源利用率与高服务质量之间的矛盾。作为网络基础设施，该网络须提供与地面网络相比拟的服务质量，让天基、空基、海基、偏远地域用户愿意使用，提升网络用户量。同时，网络的资源利用率高，降低网络的建造与运维成本，支持网络的自我发展。空天地一体化信息网络与地面网络差异较大，直接应用地面网络路由技术，网络的资源利用率与 QoS 保障水平均会下降，基于此，提出了空天地一体化网络时间确定网络路由器解决方案，旨在解决高资源利用率与高服务质量之间的矛盾，在大规模动态网络中保障业务时延，该方案亦适用于断续连通网络，且与 Ipv6 网络兼容。该技术为大规模时间确定网络的构建提供理论与技术支撑。 （二）项目简介 面向空天地一体化网络，针对传统路由技术难以兼顾高资源利用率与高服务质量的问题，探索其背后的科学问题，提出了空天地一体化网络时间确定网络路由器解决方案，研制了星载路由器原理样机。主要部件及性能如下所述。 1）提出具有时间属性的路由算法。在网络表征中引入了时间属性，设计了具有时间属性的路由算法，解决了传统路由算法缺乏时间属性，易造成网络拥塞和分组丢失，时间确定性难保障； 2）提出了基于传输资源与存储资源关联调度方法，适应业务随机性与卫星网络拓扑的时变性出提出了表征网络时变特征； 3）设计了自适应拓扑发现与维护机制，能以较低负荷维护网络时变拓扑信息； 4）提出了低负荷的移动管理机制，避免卫星移动引入的大量移动管理负荷，保障了服务时延； 5）提出了基于时间属性的数据面转发方法，保障敏感业务传输的同时，提升了网络资源利用率； 6）提出 DTN 网络与 IP 网络兼容方案，支持断续连通网络路由构建与分组的托管传输； 7）研制了时间确定网络路由器原理样机，支持相关算法与协议的在线验证； 8）开发了大规模空天地一体化网络链路模拟系统，在线模拟网络时变链路，支持路由器、路由协议在规模化的网络环境中验证。 路由器、链路模拟器及路由协议验证界面 （三）关键技术 时变网络多维资源的图模型表征与多维资源联合调度技术。课题组拓展了时变图理论，解决了传输资源与存储资源的关联调度问题，提升了传输资源利用率；设计了基于时间属性的路由算法，在时变的天地一体化网络中，构建了具有时间属性的端到端路径，解决了传统路由技术难以保障端到端时延的问题。

本课题从能源互联网自下而上构建开放互联、对等分享的新型能源电力基础设施的需求出发，提出能源路由器是能源互联网实现的关键装备。借鉴互联网的理念、技术、方法和架 构，能源路由器效仿信息网络路由器，以实现能量交换能像信息分享一样便捷。借助电力电 子、储能以及信息通信技术的发展，本课题结合能源互联网用户需求侧能量交换与互联的需 求，研制低压小容量能源路由器。清华大学在国内较早开始开展能源互联网方面的研究工作，提出了能源互联网基本架构、 关键技术，并开展能源路由器以及相关信息通信技术等方面的研发工作，并于 2014 年获得 国家自然科学基金委首个能源互联网方面的立项——“能源互联网建模、分析与优化理论研 究”，目前参与承担国家电网公司科技项目“能源互联网技术架构研究”“能源互联网信息通 信体系架构研究”和“全球视角下能源互联网的系统构建理论及情景分析”等直接能源互联 网相关研究。能源路由器是能源互联网的核心重大装备，未来电网发展趋势会以大量电力电子装置呈现，电能路由器以电力电子技术为基础，电能路由器未来能替代电力变压器、电力电子装备 等，加上随着新能源和分布式新能源的发展，新能源的接入成为能源路由器的最大推手，市 场规模达到百亿以上。

本课题从能源互联网自下而上构建开放互联、对等分享的新型能源电力基础设施的需求出发，提出能源路由器是能源互联网实现的关键装备。借鉴互联网的理念、技术、方法和架 构，能源路由器效仿信息网络路由器，以实现能量交换能像信息分享一样便捷。借助电力电 子、储能以及信息通信技术的发展，本课题结合能源互联网用户需求侧能量交换与互联的需求，研制低压小容量能源路由器。 清华大学在国内较早开始开展能源互联网方面的研究工作，提出了能源互联网基本架构、 关键技术，并开展能源路由器以及相关信息通信技术等方面的研发工作，并于 2014 年获得 国家自然科学基金委首个能源互联网方面的立项——“能源互联网建模、分析与优化理论研究”，目前参与承担国家电网公司科技项目“能源互联网技术架构研究”“能源互联网信息通 信体系架构研究”和“全球视角下能源互联网的系统构建理论及情景分析”等直接能源互联 网相关研究。装置的主要创新点如下： l 能源路由器实现开放式即插即用的能量交换与路由； l 能源路由器支持多路可扩展的新能源和动态负荷接入； l 能源路由器解决瞬时平衡的能源互联网能量管理； l 能源路由器实现信息—能量融合的基础设施一体化； l 能源路由器在海淀北区能源互联网项目示范应用； 性能参数： l 研制自治微网能源路由器和小批量实现，传输电压等级为低压 380V，系统容量达 到百 kVA 级，响应时间小于 10ms，接入电源类型不少于 2 种，负荷类型不少于 3 类。 l 能源路由器可实现基本的能量路由功能，还可提供可扩展的工作模式：潮流调节模 式（增加有功、无功统一调节；功率因数达到 95%以上）和电能质量调节模式（增加电能质 量暂态、稳态指标的统一调节；暂态电压补偿能力超过 30%，电流谐波含量小于 5%）。

项目成果/简介:本课题从能源互联网自下而上构建开放互联、对等分享的新型能源电力基础设施的需求出发，提出能源路由器是能源互联网实现的关键装备。借鉴互联网的理念、技术、方法和架 构，能源路由器效仿信息网络路由器，以实现能量交换能像信息分享一样便捷。借助电力电 子、储能以及信息通信技术的发展，本课题结合能源互联网用户需求侧能量交换与互联的需求，研制低压小容量能源路由器。

能源路由器是实现能源互联网与配电网的信息交换与电能共享的核心电力电子装置。现有的以固态变压器为核心的电力变换装置由于其拓扑结构落后，且效率低下，不能实现基于能源路由器的能源协调控制策略。针对上述难题，研发了一种应用于能源互联网的能源路由器装置，包括三相三电平双向整流单元、六相交错DC/DC双向变换单元、自激软启动推挽式全桥DC/DC双向变换单元、三相谐振软开关双向逆变单元、单相全桥双向逆变单元；可实现从各能源终端将分布式电源并网，能量转换形式更加多样化，从根本上实现能量的双向流动；多单元拓扑结构决定其可提供多种电压等级电能，满足多种负载与储能设备的需求。

本发明提出一种延迟可容忍网络的星上路由器仿真方法，包括：1.结合 CCSDS 和 DTNRG 构建星 上路由器模型，在 OPNET 中进行可行性和有效性验证；2.基于 OPNET 的 SITL 接口实现虚拟数据流和 真实数据流的转换，验证网关处理能力；3.用 STK 得到网络拓扑中星际和星地链路相关数据，并导入仿 真软件模拟星际网络；4.对网络损伤仪进行延迟、误码率等相关设置，模拟空间链路。因此，本发明具 有如下优点：整合现有空间通信协议体系提

一种小规模无线传感器网络的路由方法，本发明属于无线传感器网络路由领域，解决传统和声搜索算法不能直接用于求解无线传感器网络路由的问题。本发明包括传递全局信息步骤、发送数据包步骤、传递数据包步骤和更新剩余能量信息步骤。本发明对现有和声搜索算法的编码方式及候选和声生成方法进行改进，既考虑路径能耗也考虑路径长度，能有效平衡整个网络的能耗，显著延长整个网络的生命周期。

本发明提出了一种基于改进和声搜索算法的无线传感器网络路由方法，包括以下步骤：Step1、初始化算法相关参数 HMS、HMCR、PAR 以及评价次数 eval_Nomax；Step2、利用轮盘赌初始化和声记忆库 HM；Step3、评价和声库中各和声路径的适应度；Step4、设置 eval_No＝0；Step5、设置 i＝0；Step6、产生候选和声；Step7、eval_No++，若 eval_No＜eval_Nomax，执行 Step8；否则执行 Step11；Step8、对和声库中的第 i 条和声 Xi＝{s,x2,…xj,…,d},进行邻域搜索；Step9、eval_No++，若 eval_No＜eval_Nomax，执行 Step10；否则执行 Step11；Step10、i++，若 i＜HMS，执行 Step6；否则执行 Step5；Step11、记录和声记忆库中的最优和声路径。本发明的路由方法具有较高的能效，并且能够有效地延长整个网络的生命周期。

本发明公开了一种基于和声搜索算法的无线传感器网络分簇路 由方法，包括:(1)全局信息的传递和汇聚，获得全局信息，并将其传 递到汇聚节点;(2)汇聚节点通过全局信息对整个传感器网络进行网络 分簇路由的优化计算与配置;(3)普通传感器节点监测采集和处理应用 信息，将其处理成数据包，转发到簇头节点，簇头节点进行数据融合， 并向下一跳簇头节点发送数据包;(4)下一跳簇头节点接收到数据包后， 将自身剩余能量信息加入到数据包中，并按照数据包中的最优路由， 继续向下一跳簇头节点转发数据包。本发明的方法解决了无线传

本发明涉及基于移动协助的延迟容忍网络路由方法。在网络模型建立阶段，本发明在网络中设置了缓冲区、缓存节点以及按照某种固定轨迹移动的基站。普通的传感器节点进行数据的收集，然后节点将数据转发至位于缓冲区域内固定设置的缓存节点。移动基站在缓冲区域内按照特定的轨迹周期性地移动，并在移动的过程中收集缓存节点的数据。在设计基站的移动轨迹时，通过均衡移动基站轨迹内的节点和轨迹外的节点将数据转发至基站的传输延迟与能量消耗进行设计。在数据路由阶段，本发明在该网络模型下的数据路由中，同时考虑了节点的运动状态和节点的剩余能量。通过利用移动协助的网络模型以及合理的数据路由，有效的延长了网络寿命和数据传输成功率。