[发明专利]基于业务时延的多层多域卫星网络拓扑抽象方法

说明书

基于业务时延的多层多域卫星网络拓扑抽象方法，属于卫星网络技术领域。本发明致力于提出基于业务时延的多层多域卫星网络拓扑抽象方法，核心在于利用同轨道平面的卫星节点之间固定连接的特性，以业务的时延需求或业务在卫星网络的传输时延为约束进行多层多域卫星网络拓扑抽象，动态构建无损伤的多域卫星网络拓扑。

技术领域

本发明涉及基于业务时延的多层多域卫星网络拓扑抽象方法，属于卫星网络技术领域。

背景技术

概括或者抽象网络的物理拓扑细节以减少状态信息大小的过程称为拓扑抽象。抽象后的拓扑是原来物理拓扑中的节点和链路紧凑的简洁描述。拓扑抽象的原则是减少通信开销和降低网络节点的储存开销，利用拓扑抽象技术可以传播较少的信息作为路由算法的输入。常用的拓扑抽象方式有单点汇聚、全连通汇聚、星状拓扑汇聚三种。单节点汇聚就是把整个网络汇聚成单个点。在统一化单节点汇聚中每个网关节点对其它网络通告相同的参数(带宽、延迟)向量，而在差异化单节点汇聚中每个节点对其它域通告不同的参数(带宽、延迟)向量。全连通汇聚提供网关节点的全连接，以牺牲时间和空间复杂度来计算汇聚拓扑，能很好的反映物理拓扑的细节。星状拓扑汇聚相对于单节点汇聚和全连通汇聚是一种折中的方法，它每个域内的边界节点通过虚拟链路与一个虚拟的中间节点相连。

现有的拓扑抽象技术主要应用场景为地面复杂网络，对于卫星网络拓扑抽象技术的研究几乎没有。若直接将传统拓扑抽象方法应用在多层多域的网络场景下则传统方法存在三点不足。

第一，现有技术主要应用于地面的固定网络拓扑，不具有动态改变的特性，由于卫星网络拓扑的动态性，直接使用现有技术会导致抽象拓扑需要频繁更新，增加网络计算负担。

第二，现有技术没有考虑卫星网络多层多域的特点，由于节点的动态性和GEO覆盖范围的动态性，不能直接将卫星网络映射成地面网络进行计算。

第三，现有技术多考虑在拓扑结构恒定不变的网络中采用静态路由协议进行包转发，不能满足基于SDN架构下卫星网络的动态路由方式。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了基于业务时延的多层多域卫星网络拓扑抽象方法，利用卫星轨道的特性简化了拓扑抽象的过程也对网络信息作了很好的保留，应用本发明得到的代理卫星在拓扑更新时不需要重新选取计算，只需要将所属的单域控制器换成当前控制器的右邻居(以顺时针计算)，并更新链路权重就能完成更新，既减少拓扑更新的频率又减少卫星的计算负担。

本发明的技术解决方案是：基于业务时延的多层多域卫星网络拓扑抽象方法，包括如下步骤：

当地面站有业务时延需求时，地面站多域控制器向GEO单域控制器下发拓扑建立请求；

GEO单域控制器收到拓扑建立请求后将自己域内的网络进行拓扑聚合，生成单域拓扑后发送至地面站多域控制器；

地面站多域控制器将单域拓扑按照业务时延需求分类聚合成多域拓扑，完成卫星网络拓扑抽象；

当GEO单域控制器当前域内任意一个GEO单域控制器的代理卫星离开GEO单域控制器的覆盖范围时，相邻方向的GEO单域控制器获取前一个GEO单域控制器的代理卫星，并重新进行拓扑聚合及后续步骤。

进一步地，所述进行拓扑聚合包括生成GEO单域控制器代理卫星的节点抽象和生产每两个代理卫星之间的逻辑链路的链路抽象；所述代理卫星和逻辑链路构成单域拓扑。

进一步地，所述节点抽象的方法为，每个GEO单域控制器对其覆盖的卫星按轨道进行抽象：每个轨道选择GEO单域控制器域内存在时间最长的卫星作为代理卫星。

进一步地，所述选择GEO单域控制器域内存在时间最长的那颗卫星作为代理卫星，具体为：GEO卫星的覆盖范围与轨道相交的焦点，依据卫星运行方向分别记为进入点和离开点，选择离进入点近的卫星作为代理卫星。