[发明专利]一种基于Qos保证的空天网络分布式路由方法

说明书

本发明提供了一种基于Qos保证的空天网络分布式路由方法，将大椭圆轨道卫星根据周期划分为一系列的时间片，得到每个时间片各大椭圆卫星间的连通性关系与传播时延；大椭圆轨道卫星掌握全网所有空中节点到其的可见性与传播时延；大椭圆轨道卫星为每类优先级业务建立对应的网络拓扑图；空中节点获得各类优先级业务的网络拓扑图，计算出最合适的路径，当某类优先级业务达到时，大椭圆轨道卫星根据该业务的优先级，使用该类优先级业务对应的网络拓扑图，使用Dijkstra算法，为该优先级业务计算下一跳节点。本发明能够有效保障各类优先级业务Qos需求，可用于空天一体化网络技术领域。

技术领域

本发明涉及空天信息网络技术领域，尤其涉及在具有星际链路的大椭圆轨道卫星及高轨轨道卫星星座体制下的一种能保障各类优先级业务Qos需求的路由方法，用于实现空天信息网络中较大范围的持续可靠通信。

背景技术

空天网络是由运行在不同轨道上的各种类型的卫星系统、临近空间平台、地面站等骨干节点和空中及地面用户有机组成的智能化信息体系，是空天地一体化的综合通信系统。空天网络具有拓扑结构动态变化、资源受限、链路时延大、业务动态性等特点，使得空天异构网络的服务质量保障机制更为复杂，研究空天网络Qos保证的路由技术对于空天网络多类型业务的服务质量保障至关重要。

多层卫星网络由低轨道卫星(LEO)、中轨道卫星(MEO)以及地球同步轨道卫星(GEO)等多种卫星星座融合而成，多层卫星网络具有空间频谱利用率高、组网灵活、网络路径选择灵活、抗毁性强、功能多样化等优点，可实现不同类型星座的优势互补。地球同步轨道卫星(GEO)覆盖范围大，但不能覆盖到高纬度地区，其传播时延较大，不适合传输实时数据业务。MEO卫星和LEO卫星星地传输时延小，但是由于单颗LEO/MEO卫星覆盖范围小，需要较多数量的卫星协同工作才能满足全球或者区域性通信(覆盖)的要求。采用GEO、MEO、LEO组成的分层体系结构难以提供对特定地区或高纬度地区的覆盖服务。

而HEO(High Elliptical Orbit)卫星在远地点运动速度慢，可见时间长，适合对特殊地区的覆盖，其在导弹预警、气象探测、导航定位、空间科学探索等领域都得到了应用。国内外目前还没有完全由HEO卫星组成的卫星群在轨运行，但由于椭圆轨道所固有的优势，因此很多卫星群中都含有HEO卫星。根据我国的地理位置和国情需要，利用大椭圆轨道卫星的远地点特性，将几颗HEO卫星发射到相邻的轨道上组成HEO卫星群，可以实现对指定区域如高纬度地区的长时间覆盖。尽管目前世界各国的研究重点仍然是低轨卫星和中轨卫星，但HEO卫星由于其自身独特的轨道特点，可以做为现有卫星的补充，拥有广泛的应用前景。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种分布式路由方法，在大椭圆轨道卫星及高轨轨道卫星的星座体制下，针对空天网络中业务具有多样性和低延时要求的特点，能保障各类优先级业务Qos需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1，将大椭圆轨道卫星根据周期划分为一系列的时间片，得到每个时间片各大椭圆轨道卫星间的连通性关系与传播时延；所述的大椭圆轨道卫星掌握全网所有空中节点到其的可见性与传播时延；

步骤2，大椭圆轨道卫星为每类优先级业务建立对应的网络拓扑图；

步骤3，大椭圆轨道卫星周期广播各类优先级业务的网络拓扑，空中节点获得全网各类优先级业务的网络拓扑图，根据到达业务的类型和Qos需求，结合对应的网络拓扑图，计算出最合适的路径；

步骤4，当某类优先级业务达到时，大椭圆轨道卫星根据该业务的优先级，使用该类优先级业务对应的网络拓扑图，使用Dijkstra算法，为该优先级业务计算下一跳节点。

所述的每个时间片各大椭圆卫星间的连通性关系与传播时延通过以下步骤计算：