[发明专利]基于网络演算的卫星网络端到端时延上界获取方法

说明书

本发明公开了基于网络演算的卫星网络端到端时延上界获取方法，包括：获取链路时延；利用网络演算获取节点间的时延；根据所述链路时延、节点间的时延得到端到端时延上界；本申请通过计算星间距离得到传播时延，以及设置节点的到达曲线与服务曲线并结合卫星网络方法，得出了卫星网络的端到端时延上界，能够为网络QoS控制提供支持。

技术领域

本发明涉及卫星网络端到端时延上界分析领域，具体涉及基于网络演算的卫星网络端到端时延上界获取方法。

背景技术

近年来，卫星网络以其传输容量大、通信距离远、不受地形及自然灾害影响等特点得到广泛应用，成为地面通信的有益补充，也是实现全球无缝覆盖的重要手段。但是，卫星网络与地面网络相比带来了更大的时延，而网络的端到端时延作为网络服务质量(Qualityof Service，QoS)最重要的参数之一，其边界分析的准确性直接影响到网络QoS的保障水平。

目前，网络的延时性能分析主要包括排队论和网络演算等方法。利用排队论方法对网络性能分析需要较精确的流量和服务方法，而对于当前日益复杂的网络形态和业务流特征，上述方法很难获得。网络演算采用上界描述业务流的到达过程，采用下界描述服务过程，从而获得业务流的QoS性能界，使其分析方法更加灵活。但是，在卫星网络中，由于其链路传播时延成周期性变化，且变化不能被忽略，传统网络分析方法若是直接应用于卫星网络，将会导致对传播时延进行统一取值，不可避免的面临计算准确性的挑战。此外，为了得到端到端时延上界，传统时延边界计算过于放大排队时延，导致计算时延边界与实际时延相差较大，影响基于网络演算的QoS控制算法性能。因此，如何利用网络演算理论分析和精确求解卫星网络的端到端时延上界成了重要关注的问题。

发明内容

鉴于现有时延上界分析方法未能精确求解卫星网络的端到端时延上界问题，故本申请提出一种基于网络演算的卫星网络端到端时延上界获取方法，以保证能够为网络QoS控制提供支持。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：基于网络演算的卫星网络端到端时延上界获取方法，包括：

获取链路时延；

利用网络演算获取节点间的时延；

根据所述链路时延、节点间的时延得到端到端时延上界。

进一步的，所述获取链路时延具体包括：设R为地球半径，h_A,h_B分别为卫星A与卫星B所在的轨道高度，分别为卫星A与卫星B的星下点经纬度；则星间链路长度d_BA表示为：

其中

通过星间链路长度以及光速c，得到链路时延D_l为：

进一步的，所述利用网络演算获取节点间的时延具体包括：

卫星网络中节点1与节点m之间存在m-2个中间节点，当业务流A(t)到达节点时，会受到该节点参数为(r,b)的令牌桶限制，也即受该节点的到达曲线α(t)＝rt+b的约束，b为突发通信量，r为数据流长期平均速率；

对于业务流A(t)，路径中节点提供的服务曲线为：

其中，C表示节点所提供的服务速率，T表示数据分组在节点的服务延迟；延迟参数认为是包处理时延，因此网络节点间的延迟表示为：

T＝L/C (2)

其中，L表示最大包长。

进一步的，若有n条业务流，假设业务流A_i(t),i＝1,2,…,n所分配的权重为ω_i，则分配给业务流A_i(t)的服务速率C_i为