[发明专利]一种基于PROMETHEE方法的卫星QoS路由算法

说明书

本发明公开了一种基于PROMETHEE方法的卫星QoS路由算法，通过两两比较来确定在每个QoS目标下各可行路径的优劣。通过优先函数和评价准则，为每条可行路径确定其优先性，最后通过定义净优度，确定可行路径的绝对优先性，进而确定此时符合业务的最优路径。此方法比启发式算法和遗传算法实现简单，没有太过复杂的计算过程，算法收敛性较好。由于不同的星上业务具有不同的QoS优先特性，计算过程中只需调整业务的QoS权重，本发明算法就可以为不同的业务提供QoS保障。并且在路由过程中，充分评价了路径中每个QoS属性信息，为业务提供了多QoS保障。

技术领域

本发明涉及一种卫星网络路由算法，具体说是一种多QoS约束卫星网络路由算法。

背景技术

卫星通信系统可为用户提供大容量、远距离和机动灵活的话音、数据、图像等通信业务，具有覆盖面广、组网灵活、使用便捷等优点。由于LEO卫星的高速运动，造成LEO卫星网络拓扑变化频繁，并导致链路频繁切换，传统地面网络路由协议已不能适用于卫星网络环境。随着信息技术的快速发展和信息应用的日益丰富，星上多媒体业务正处于高速发展阶段，并且星上业务对多QoS的需求越来越高，现有的卫星路由协议已不能较好的满足业务对多QoS的要求。根据近十年对星上QoS路由算法的研究发现，现有的卫星路由算法核心主要考虑最短路径，只实现了时间约束、传输质量等单指标的优化，对多目标优化考虑不足，并且对于卫星网络性能的动态性考虑严重不足，导致业务对星上资源、链路集中式抢占，造成拥塞，进而降低整个网络吞吐量。

目前，有研究人员提出了提出一种自适应路由协议，在LEO层，若卫星的队列占用长度超过某一阈值，对时延敏感业务之外的呼叫进行转移，通过相邻最少拥塞状态的LEO卫星实现绕路转发。也有研究人员提出了提出一种基于蜂群位置优化的卫星网络QoS路由策略，该策略提出一种改进的M-BMDP算法，有效缓解网络拥塞问题，时延、丢包率特性都有很好的改善。还有研究人员提出一种基于高动态链路状态的QoS路由机制，分析影响链路状态的因素，在此基础上基于时变链路状态和业务需求得到路径代价函数和约束条件，建立路由优化模型，实现业务的单个QoS需求。上述提出的算法有的只考虑单个QoS，并且是以牺牲其他网络性能为前提，有的考虑多个QoS，但并没有考虑不同QoS需求之间的优先关系；并且均未考虑网络整体利用率。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明设计一种能考虑星上业务对多QoS需求的路由算法，算法在为不同的业务提供差异化的多QoS保障的同时，路由算法能快速收敛，并且提高了网络资源利用率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于PROMETHEE方法的卫星QoS路由算法，包括以下步骤：

A、屏蔽LEO卫星网络拓扑动态性；

B、构建可行路径集和路径多属性决策矩阵；

C、通过PROMETHEE法从可行路径集中选出最能符合业务QoS需求的路径；

D、根据各方案净优度φ(p_i)大小进行排序，得到最终各方案由优到劣的排序，从而得到符合当前业务QoS需求的最优路径。

进一步的，构建可行路径集和路径多属性决策矩阵的具体步骤为：

B1、每隔一个时间片，卫星节点将与自身相连的链路信息进行全网泛洪，进而每个卫星节点都存储全网链路状态信息；

B2、在某时刻，源节点接收到业务时，针对此时的网络拓扑，考察从源节点到目的节点包含的链路，并通过优选法以跳数为限制，得到一定数量的从源节点到目的节点的可行路径集P'＝{p₁,p₂,…,p_n}；

B3、根据下表所示QoS信息的计算方法，计算可行路径集中每条路径的多个QoS属性信息；