[发明专利]基于QoS保障的LEO卫星网络可靠性路由方法

说明书

本发明公开了一种基于QoS保障的LEO卫星网络可靠性路由方法，通过引导热点区域流量向非热点区域转移，且在选路同时，设计严格的服务质量QoS约束，来完成星间路由路径的搜寻，以保证找到的路径具有最优的服务质量，尽量途经轻量化负载任务的卫星，降低卫星发生拥塞概率，继而减小丢包率，提高路由转发路径的可靠性。

技术领域

本发明属于LEO卫星通信技术领域，具体涉及一种基于QoS保障的LEO卫星网络可靠性路由方法的设计。

背景技术

随着空间信息技术的迅猛发展，低轨(LEO，Low Earth Orbit)卫星通信系统在全球通信、导航定位、气象预测、灾害监测和军事应用等方面发挥着越来越重要的作用，而作为LEO卫星通信网络关键技术之一的星间路由算法，则是提升整个卫星通信网络性能的核心因素。但是，由于外太空卫星网络所处的环境是较为恶劣，也是较为复杂的，存在着诸如网络拓扑频繁动态变化、星上负载不均衡、电磁干扰、卫星节点和链路易发生故障等情况，所以，为了保证提供给地面用户可靠、有效的通信服务，获得较佳的用户体验感，需要选择一条最优的路由路径来完成源目卫星之间数据包的高效传输。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于QoS保障的LEO卫星网络可靠性路由方法，使得LEO卫星网络能够提供给用户一个稳定的、可靠的高质量体验感的通信服务，完成源目卫星之间数据包的路由转发。

本发明的技术方案为：基于QoS保障的LEO卫星网络可靠性路由方法，包括以下步骤：

S1、构建LEO卫星网络，并对LEO卫星网络中的全网链路状态信息库进行周期性更新。

S2、令LEO卫星网络中的LEO卫星等待触发路由。

S3、判断地面用户是否有新的呼叫或呼叫切换到达，若是则进入步骤S4，否则返回步骤S2。

S4、构建多约束QoS最优路径路由模型。

S5、利用链路最小带宽约束对卫星拓扑进行剪枝预处理，将多约束QoS最优路径路由模型简化为时延约束最小路径代价路由模型。

S6、根据基于合成成本代价的拉格朗日松弛算法对时延约束最小路径代价路由模型进行求解，得到最优路由路径p^*。

S7、判断最优路由路径p^*是否存在，若是则进入步骤S8，否则进入步骤S9。

S8、通过最优路由路径p^*完成此次LEO卫星网络的星间可靠路由通信，结束流程。

S9、拒绝此次路由请求，结束流程。

进一步地，步骤S1包括以下分步骤：

S11、通过M×N颗LEO卫星构建LEO卫星网络，其中M为LEO卫星网络的轨道面数，N为每个轨道面上的卫星数。

S12、选取每个轨道面的轨道发言人卫星。

S13、通过每个轨道面的轨道发言人卫星收集对应轨道面内所有其他卫星的卫星链路状态报告，并与自身的卫星链路状态报告汇总，形成本轨道面的轨道面链路状态报告。

S14、通过每个轨道面的轨道发言人卫星将本轨道面的轨道面链路状态报告发送至相邻轨道面。

S15、通过每个轨道面的轨道发言人卫星接收来自其他轨道面的轨道面链路状态报告，经过汇总完成全网链路状态信息库的构建。

S16、通过每颗卫星接收来自其所在轨道面的轨道发言人卫星发送的最新全网链路状态信息库，实现全网链路状态信息库的周期性更新。

进一步地，步骤S13包括以下分步骤：