互联网的蓬勃发展,有力地推动了卫星技术的快速进步。依托卫星网络提供互联网服务,具有覆盖范围广、不受地理条件限制、部署灵活等的特点,已成为当前卫星产业发展的重要方向。然而,卫星高速绕地运动(尤其是中、低轨卫星)导致接入终端在卫星网络内高频、持续的移动切换,给卫星网络移动性管理带来很大挑战。如何设计有效并适用于卫星网络的移动性管理技术,是卫星网络建设发展中亟待解决的问题。现有卫星网络移动性管理技术研究,主要参考地面已有相关技术,均属于集中式移动性管理。随着网络规模的增大以及移动流量的增长,这种集中式管理在现有地面网络逐渐暴露出很多缺陷,如:次优路由过量占用核心网带宽、较差的可扩展性、单点失效等。为此,互联网工程任务组提出了分布式移动性管理,将移动终端集中绑定的锚点分布化,以避免当前集中式管理方法遇到的种种问题。文章基于分布式移动性管理思想,结合卫星网络场景,对其中涉及的各项关键技术进行深入探索,主要研究内容包括:(1)提出基于分布式移动性管理的卫星网络体系结构。该架构去除了终端同集中式锚点的固定绑定关系,采用动态的锚点绑定策略,并由此引申出:基于单个地面网关的区域移动性管理,基于整体地面网关的分布式位置管理,基于地面网关和接入卫星的转发管理等一系列关键技术。同现有集中式移动性管理方法相比,该架构能够有效降低次优路由开销,具有更好的可扩展性,避免了单点失效等问题。理论分析与仿真实验验证了:同传统集中式管理方法相比,该架构在控制开销以及次优路由开销方面的性能优势。(2)对基于地面网关的分布式位置管理方法进行深入探索。对分布式位置管理中的位置信息同步策略进行深入研究,提出了三种位置信息同步方法:归属网关位置信息同步、精确位置信息同步以及分组网关位置信息同步。从理论分析角度对这三种方法进行形式化推导并加以比较,得出了在考虑查询开销时,归属网关位置信息同步同精确位置信息同步总体开销相等时的边界条件,并由此推导并证明了该条件下,分组网关的位置信息同步具有最低整体开销。在典型卫星网络场景下的仿真实验验证了理论分析结论,并展示了查询延时特性,为卫星网络分布式位置管理的设计提供了有价值的参考。(3)提出基于最小父节点的移动切换转发管理优化方法。首先将现有地面网络支持无缝移动的典型方法应用于卫星网络并分析其适用性。为降低移动切换导致的次优路由开销,提出了基于最小父节点的转发管理优化方法。该方法从源端的接入卫星到发生移动切换的目的端新、旧接入卫星间,构造一颗最短路径树,并将树中移动切换终端的新、旧接入卫星节点的最小父节点作为移动切换中的转发节点。仿真分析表明,该方法能够降低80%的次优路由开销,同时引入40%的控制开销增加,在不考虑星上处理能力限制时,相应的控制开销保持不变。(4)提出基于网络编码的移动网络位置信息可靠传输优化方法。在提出的基于分布式移动性管理的移动网络管理方法中,利用高轨卫星对移动网络位置信息进行广播传输,以加快位置信息同步。针对高轨卫星通信链路易受环境影响产生高误码的问题,提出了利用网络编码对移动网络位置信息可靠传输进行优化,该方法对广播中多个接收端的报文接收状况统计形成丢包矩阵,并在广播重传的过程中采用网络编码方法进行编码传输,以减少重传次数。结合两种典型卫星网络处理模型及可靠传输机制进行理论分析与仿真分析。结果表明,该方法同传统方法相比能够有效降低位置信息可靠传输开销,并具有良好的可扩展性和相当的延时特性。