[发明专利]一种极轨道卫星网络反向缝的建链方法

说明书

本发明涉及卫星网络技术领域，提出了一种极轨道卫星网络反向缝的建链方法，包括：设定在建链起始纬度lat_s和建链结束纬度lat_e之间的可建链区域；将可建链区域划分为交叉建链区，其中交叉建链区内星间链路条数为n；确定反向缝建链纬度参照集合L(lat)；以及让建链卫星参照L(lat)调整状态。至少部分解决了现有技术中存在的极轨道卫星网络反向缝附近的卫星进行数据传输时时延大、效率低，路由跳数高、易丢包的问题，显著降低了反向缝附近的卫星进行数据传输的时延，对全网路由起到了优化作用。

技术领域

本发明总的来说涉及卫星网络技术领域，更具体而言涉及一种极轨道卫星网络反向缝的建链方法。

背景技术

低轨道(LE0)卫星网络以其可全球覆盖、成本低、部署灵活等优势，已经成为一种提供全球互联网带宽接入服务的重要方式。传统的低轨卫星网络由空间网络和地面网络组成。在空间网络中，卫星按照其运行的轨道进行划分。相邻卫星之间通过星间链路(Inter-Satellite Link)ISL进行通信。图1示出了低轨极轨道卫星网络，在轨道的一部分上，所有卫星由南向北运动，而在地球另一侧，卫星由北向南运动。由于其首末两个轨道相邻，但运动方向相反的网络结构特点，将形成一个360°的反向缝。将卫星网络投影到二维平面内，缝隙出现在两个分开的集合内，彼此相距180°。因此，在反向缝附近需跨缝传输的数据将跨越整个半球到达目的星所在轨道，因此存在时延大，转发节点多易丢包的问题。

现对与反向缝跨缝数据传输有关的现有技术做介绍：

Bezalel(The impact of intersatellite communication links on LEOsperformance[C]//Telecommunication Systems.1997)研究了ISL体系结构的影响，提出将卫星网络中的非相邻轨道间的ISL连接起来，非相邻轨道通常为相邻轨道的相邻轨道，用这种方法来减少当需跨缝通信或用户卫星间距离较远时的端到端延时。

De Sanctis等人(lp-based routing algorithms for leo satellite networksin near-polar orbits[C]//Aerospace Conference.IEEE Xplore，2003)提出了一种基于“跳数最小化”的改进方法，并仿真分析得出反向缝两侧不建链在端到端时延中将产生大量峰值的结论，但文中并未给出具体的优化方法。

Ekici等人(A distributed rout ing algorithm for datagram traffic inLEO satellite networks[J].IEEE/ACM Transactions on Networking，2001，9(2)：137-147)提出了一种适用于LEO卫星网络的数据包路由方法，方法在需要经由平面间ISL传输时，将ISL的长度作为参考依据，尽量通过高纬度ISL进行传输以降低时延。在此基础上，当需要跨缝传输数据时，将反向缝两侧割裂开，选择最短的平面间ISL集合进行跨半球跨极点传输。该方法虽然降低了ISL的总体距离，但未改变需要经过的卫星节点数，依然给卫星系统造成了额外的压力。

Yeo等人(An approach to the modeling of counter-rotating seamcommunication links for LEO satellite systems[J].2004：2016-2020)提出一种基于射频(RF)类型天线的反向缝ISL切换构想，以简化跨缝链路的切换过程，并分析说明光学天线无法完成跨缝数据的传输，该构想被很多学者证明存在分析偏差。

Guo等人(A Weighted Semi-Distributed Routing Algor ithm for LEOsatellite networks.[J].Journal of NetworkComputer Applications，2015∶1-11)对Yeo等人的分析错误进行了修正，并设计了一种双转盘跨缝天线系统用于反向缝处的跟踪与传输，但该方法功耗较大。