[发明专利]一种卫星网络路由震荡抑制方法和系统

说明书

本发明提供一种卫星网络路由震荡抑制方法和系统，所述方法包括：S1、计算相邻轨道间链路的链路生存时间，所述链路生存时间为相邻轨道间链路从当前时刻到链路中断时刻的时间间隔，并基于所述链路生存时间对发生路由震荡的转交链路进行定位；S2、通过链路代价函数消除转交链路的链路时延变化，以消除链路时延变化对路由选择的影响，实现路由震荡抑制。通过卫星运动的可预测性计算链路生存时间，定位出发生路由震荡的转交链路；进而提出仅作用于转交链路的链路代价函数，并作为路由计算的依据，该链路代价函数能在保持空间网络拓扑相对不变的基础上，对链路时延和链路连通性的联动变化关系进行解耦，消除引起路由震荡的因素。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，更具体地，涉及一种卫星网络路由震荡抑制方法和系统。

背景技术

卫星网络是由不同轨道上多种类型的卫星互相连接构成的系统，卫星节点通过交叉链路(Inter-SatelliteLink，ISL)(也称星际链路或星间链路)提供通信路径，实现传送信号、提供路由和转发数据包。充分发挥高、中、低轨卫星性能来构建能够为全球范围内的用户提供宽带的综合业务，保证服务质量(Quality of Service，QoS)的多层卫星网络(Multi-layered satellitenetwork)已经成为未来卫星通信网络发展的趋势。因此，开发适合于多层卫星网络的路由策略成为卫星通信领域研究的重点。

典型的多层卫星网络路由方法包括分层的QoS路由协议(Hot Standby RoutingProtocol，HQRP)、多层卫星路由算法(Multi-Layered Satellite Routing algorithm，MLSR)、卫星分组和路由协议(Secure Grid Routing Protocol，SGRP)。HQRP适用于面向连接的多层卫星网络(Satellite over Satellite，SOS)，能够提供长距离依赖(LDD)业务的服务质量保证。MLSR适用于LEO(Low Earth Orbit，近地轨道)、MEO(Medium Earth Orbit，中地球轨道)和GEO(Geosynchronous orbit，地球同步轨道)3层IP卫星网络，通过收集时延信息，高层卫星分布计算路由表。SGRP适用于LEO/MEO双层IP卫星网络，采用快照和分组决策的策略，根据时延报告计算最小路径。这些多层卫星网络路由算法都是动态地进行时延信息收集和路由表计算的，随着网络规模的增大和卫星数量的增多，将会给卫星网络带来较大的时空开销，路由计算的时延和出错的概率也会急剧增大。卫星网络具有长距离无线链路通信的高时延性和信道传输数据率的不对称性，卫星运动、空间环境影响或其它故障性因素会引发卫星网络链路的断开，因此卫星网络又可被看做一种典型的延时可容忍网络(DelayTolerance Network，DTN)。

低轨卫星凭借着低时延、全球覆盖的特点，成为建设空间网络关注的热点。至今国外已有大量提出或商业部署的低轨卫星通信系统，如铱卫星Iridium、Oneweb。根据典型低轨卫星通信系统的空间组网特点，相邻卫星轨道在空间相互交叉，轨道间的链路(inter-orbit link)在交叉点附近发生链路断开/重连，以保证天线正常转交，即链路转交引起的链路间歇中断。与此同时，该转交链路(在交叉点发生转交的链路)距离交叉点越近，传播时延比较小；相反，距离交叉点越远，传播时延越大。图1给出现有技术中典型卫星系统结构的实例，其卫星轨道交叉点位于极地区域。当其转交链路靠近极地区域边界时，链路会中断，链路时延则会变小；当其链路远离极地区域时，链路会重新连接，链路时延会变大；卫星接入节点在轨道内均匀分布，全部轨道内链路的时延都相等且为常数。

由于任何两个空间节点间隔比较大，链路传播时延往往被作为路由计算的依据，用以最快将数据包送至目的节点。当空间网络的链路连通性和时延在交叉点附近持续变化，路由选择在交叉点附近频繁地震荡。以如图2中箭头线条代表的路由选择为例，分析路由震荡过程：

初始时刻，经过交叉点的路由选择S1→T6经过链路(S5，T5)。