[发明专利]具有QoS保障的深空网络路由方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及深空通信网络技术领域中一种具有服务质量(Quality of Service QoS)保障的深空网络路由方法。本发明可以在深空网络中保证业务通过量的前提下，确定链路传输时间，选择时延最小的路径，有效提升深空网络的性能。

背景技术

深空通信网络包括深空探测、卫星开发及载人航天三大主要航天活动中的空间飞行器构成的通信网络。随着技术不断发展，卫星和探测器发射成本将会降低，未来的深空通信系统将采用网络形式。如在地球周围构建卫星中继网，在火星周围构建火星卫星中继网，通过多跳路径实现火星探测器与地面站之间的通信路径。深空通信业务随着空间探测技术的发展越来越多样化，除了常规的遥测、遥控和跟踪数据外，还出现了科学实验数据、话音、运动图像和静止图像等海量数据传输业务。层出不穷的应用对网络的服务质量提出了更高的要求。在深空网络中，由于节点距离非常远，星体的运动可通过查阅星历表获得，星体运动具有周期性，节点间的链路呈现间断性连接的特性，链路传播时延较大。因此，目前适用于地面网络的具有QoS保障的路由机制无法直接应用于深空通信网络，如何在具有间断性的深空网络中满足业务的QoS需求成为一个重要的技术问题。

西安电子科技大学的专利申请“间断性连通网络中的路由选择方法”(公开号CN 101562564，申请号CN 200910022727.9)公开了一种间断性连通网络中获取最大通过量的路由选择方法。该方法利用间断性连通网络中链路连通情况的精确预知，计算各链路有效传输时间段，求得路径的最大通过量，选择通过量最大的路径作为最优路径。但是该方法存在的不足是，首先，没有考虑传播时延对于数据传输的影响，造成业务传输过程中链路断开从而导致传输失败；其次，没有考虑链路连通时间和传播时延对于具体业务的影响，选择的通过量最大的路径存在对于当前业务时延较大的问题，无法保证业务对于时延的QoS需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种具有QoS保障的深空网络路由方法。本发明依据深空网络链路连通情况的预知性，充分考虑深空网络环境高传播时延和相对较低的传输速率对数据传输的影响，采用存储转发机制，在保证业务通过量的条件下，减小路径时延，以实现更好利用网络资源，达到更好的传输性能。

本发明实现上述目的的具体思路是：首先采用传播时延截断的方法，对链路的连通时间段进行修正；然后对于具体业务，根据链路连通时间段、传播时延和链路传输速率，确定各链路传输时间段；最后在确定路径时延时，选择时延最小的路径作为最优路径。

本发明实现上述目的的步骤包括如下：

(1)获取链路信息

业务发起节点查阅星历表获取网络中各链路连通时间段、传播时延及传输速率，并采用传播时延截断的方法进行连通时间段修正，形成可用连通时间段。

(2)路径选定

2a)列出源节点到目的节点的所有路径；

2b)任选所有路径中一条未进行时延计算的路径作为选定路径。

(3)获得第一跳链路时间段

采用第一跳计算方法，对第一跳链路可用连通时间段和链路传输速率进行计算，获得业务传输时间段。

(4)获得其他链路时间段

4a)选取第二跳链路为本跳链路，则上一跳链路为第一跳链路；

4b)采用其他链路计算方法，对上一跳链路未进行计算的第一段传输时间段和本跳链路可用连通时间段进行计算，获得本跳链路相应的传输开始时刻和结束时刻；

4c)记录传输开始时刻和结束时刻；

4d)对于上一跳链路，判断是否完成最后一段传输时间的计算，若完成则执行下一步；否则，更新上一跳链路未进行计算的传输时间段和本跳链路可用连通时间段，转向步骤4b)。

(5)修正传输时间段

采用重合选取的方法，对步骤(4)中计算得到的传输开始时刻和结束时刻修正，确定本跳链路传输时间段。

(6)判断选定路径是否完成最后一跳链路传输时间的计算，如果完成，则执行下一步；否则，更新本跳链路和上一跳链路，转向步骤4b)。

(7)确定路径时延

采用路径时延计算方法，对业务在第一跳链路传输开始时刻与在最后一跳链路传输结束时刻进行计算，确定路径时延。

(8)判断是否存在未进行时延计算的路径，若不存在则执行下一步，否则转向步骤2b)。

(9)路径确定

在各路径中选择时延最小的作为最优路径。