[发明专利]适用于受限卫星网络的路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，特别涉及预设比例(或预设数量)的卫星节点失效、星间链路频繁中断等恶劣环境下的卫星网络路由方法。

背景技术

卫星网络是国家信息基础设施的重要组成部分，承担着应急救灾、科学勘探等通信任务，在民用和军用领域拥有巨大的应用前景。

路由技术在卫星组网中占据着重要地位，它直接决定了卫星网络的传输能力、通信效率和服务质量。为了解决卫星网络路由问题，国内外的研究人员先后提出了一系列的技术方案，包括，显式多路径路由算法(Compact Explicit Multi-path Routing，CEMR)、概率路由协议(Probabilistic Routing Protocol，PRP)、辅助定位按需路由算法(Location-Assisted On-demand Routing，LAOR)、数据报路由算法(Datagram Routing Algorithm，DRA)、多层卫星路由算法(Multi-Layered Satellite Routing Algorithm，MLSR)、卫星分组路由协议(Satellite Grouping and Routing Protocol，SGRP)、分层卫星路由算法(Hierarchical Satellite Routing Protocol，HSRP)等。虽然这些已有方法能够胜任一般卫星网络中的路由任务，但是因为它们完全立足于同样的网络拓扑假设，也就是，(1)卫星网络拓扑结构的动态变化是可预测的；(2)意外发生链路中断、节点失效的概率非常低，以 致可以忽略不计，所以在应用范围上存在较大的局限性，对于预设比例(或预设数量)的卫星节点失效、星间链路频繁中断等恶劣网络环境下的卫星组网问题无能为力。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是：如何在预设比例(或预设数量)的卫星节点失效、星间链路频繁中断等恶劣网络环境下实现卫星网络路由技术，完成从源卫星节点到目的卫星节点的分组传输。

本发明所采取的技术方案为：

提出了一种适用于受限卫星网络的路由方法，其具体步骤是：

①源卫星节点向目的卫星节点发送分组时，接收到该分组的第一卫星节点在缓存中存储该分组并携带该分组按照自身的轨迹移动；设定第一卫星节点为当前携带分组的卫星节点；

②当前携带分组的卫星节点使用受限卫星网络转发算法选择出下一跳卫星节点，并在当前携带分组的卫星节点同下一跳卫星节点相遇的时刻，当前携带分组的卫星节点将该分组转发给下一跳卫星节点；

③如果该下一跳卫星节点为目的卫星节点，则完成分组传输；否则，将该下一跳卫星节点设定为当前携带分组的卫星节点并转入步骤②。

其中，所述的步骤②中，使用受限卫星网络转发算法选择下一跳卫星节点的具体步骤是：

21在预设周期内，当前携带分组的卫星节点根据初始拓扑结构 和转发统计信息为它的每个出口链路生成链路状态度量值，进而使用链路状态分发方法将该链路状态度量值扩散到整个受限卫星网络；

22当需要选择下一跳时，该当前携带分组的卫星节点由接收到的链路状态度量值集合，拼接出卫星网络拓扑视图，然后使用Dijkstra算法在该拓扑视图上计算得到下一跳卫星节点。

其中，所述的步骤21中的初始拓扑结构是卫星节点从地面站获得的，该初始拓扑结构由卫星节点各出口链路处于打开状态的时间段组成。

其中，所述的步骤21中，在预设周期内当前携带分组的卫星节点根据初始拓扑结构和转发统计信息为每个出口链路生成链路状态度量值的具体步骤是：

2101当前携带分组的卫星节点按预设周期，在初始拓扑结构的基础上，结合自身记录的分组转发情况，更新各出口链路的转发统计信息；

2102当前携带分组的卫星节点将转发统计信息输入负指数函数得到各出口链路的链路状态度量值。

其中，所述的步骤2102中，转发统计信息由链路连通概率、链路传输能力、链路平均等待时间和链路指向卫星的能量值经赋权相加得到。

其中，所述的步骤21中，使用链路状态分发方法将链路状态度量值扩散到受限卫星网络具体步骤是：

2111当前携带分组的卫星节点将链路状态度量值封装成链路状 态信息，并以链路状态信息为表项生成链路状态表；

2112当前携带分组的卫星节点和网络中的其它卫星节点相遇时，它们立即交换各自的链路状态表；

2113当前携带分组的卫星节点根据接收到的链路状态表，更新自身的链路状态表。