[发明专利]基于卫星DTN网络拥塞控制最优到达率路由方法

说明书

本发明公开了基于卫星延迟容忍网络的拥塞控制最优到达率路由方法，通过预测卫星延迟容忍网络下链路的拥塞状况，选择预测结果为不拥塞的链路进行传输来避免拥塞发生，当卫星延迟容忍网络拥塞严重时，则优先丢弃到达率低的数据包，以此来提高整个网络的到达率。

技术领域

本发明涉及一种基于卫星DTN网络拥塞控制最优到达率路由方法，在深空探测的卫星DTN网络环境下，采取全局路由策略，卫星根据周期性变化的链路时间表选择能在数据包生命周期内传递到终点并且尽早到达的路径。同时，通过各卫星的历史队列变化率来预测链路下一次连通时队列是否发生拥塞，并且利用丢包率在卫星缓存溢出时选择到达率最低的数据包进行丢弃。

背景技术

由于链路条件的恶劣，星际网络被划分为受限网络，因此很难利用静态图作为拓扑模型。所以提出了延迟容忍网络(DTN)这一定义，DTN网络是提供跨越间歇、中断、动态网络的可靠消息传递的网络协议，在受限网络条件下应用时具备良好的自然属性。在这样的网络中，由于深空探测卫星之间的通断频繁及连接条件恶劣，所以卫星在携带信息的同时要等待连通机会，将数据传递给下一跳卫星，选择更为合适的下一跳卫星便成了提高信息传递质量的关键。同时，深空探测卫星网络的节点数目稀少、链路数量有限将会导致部分路径拥塞；并且长时间的等待与数据的到来可能会造成卫星缓存溢出的现象。所以，拥塞控制和减少丢包也是卫星DTN网络保证数据传输质量与到达率的关键。

发明内容

本发明的目的是缓解卫星DTN网络通信质量差导致的拥塞以及丢包问题。

基于卫星DTN网络拥塞控制最优到达率路由方法，借鉴了EADOR路由方法提出的MTG模型，采用数学集合的方式去记录卫星链路拓扑的连通情况，可以有效地解决静态拓扑不能精确记录链路连通时间以及大量信息冗余的问题。用G_N＝(V,E)表示卫星周期变化的拓扑图，表示一个卫星的边集合，v_i表示某条链路的源节点，v_j表示某条链路的终节点，k表示某条链路在一个周期内第k次连通，t_sk则表示某条链路第k次连通的开始时间，Δt_k表示某条链路第k次连通时的持续时长。

EADOR还提出了全局路由方法，不同于以往卫星DTN网络的局部路由，全局路由对Dijkstra方法进行了改进，对一个周期内的所有链路进行遍历，每次都选择最早到达该节点的链路，直到链路的末端节点为我们传输的终点。全局路由解决了局部路由可能出现的路由震荡以及未能选择最早到达的路径而浪费时间甚至超过数据包的生命周期。EADOR方法虽能选择最早到达的最佳路径，但未考虑因所有数据包都选最佳路径所造成的拥塞问题。所以，本发明提出的拥塞控制最优到达率路由方法是基于MTG模型以及全局路由的拥塞控制路由方法，保证全网最优到达率的基础上，让数据包尽早传递到终点。

本发明的拥塞控制是基于历史链路队列变化率，来预测下一次传递时链路时候是否会发生拥塞。

Q_rate(i,t_j)＝αQ_rate(i,t_j-1)+(1-α)q_rate(i,t_j) (2)

(t_ETO(1)-t_now)·Q_rate(1)>(q_cap-q_size(1)) (3)