[发明专利]一种优化网络吞吐量的激光链路分配方法

说明书

本发明涉及空间信息网络技术领域，提出一种优化网络吞吐量的激光链路分配方法，包括：进行可见性分析；选取IGSO卫星和MEO卫星的轨道面建链；选取MEO卫星和地面基站建链并且计算通信开销；记录建链路由表；循环上述步骤并记录输出跳数最少的建链路由表。本发明通过对激光链路的分配，完成了星上数据与落地数据之间的平衡，解决了星上数据落地量小的问题，使星间网络具有良好的吞吐量，为下一代北斗导航系统的组网提供了参考。

技术领域

本发明总的来说涉及空间信息网络技术领域，具体而言涉及一种优化网络吞吐量的激光链路分配方法。

背景技术

目前北斗三号卫星导航系统已经圆满组网完成，能够满足国家安全和社会经济发展的需求，为全球用户提供“全天候、全天时、高精度”的定位。同时，北斗导航系统独有的短报文系统作为星地之间的通信方式之一，也成为了北斗特色。然而，随着人们对于太空的不断探索，各个星座产生的星上业务数据越来越多，数据落地成为了难点之一，主要表现为星间接入的业务数据量与星地传输数据量之间的不匹配。

与GPS在全球设立基站不同，我国只能在境内设立地面基站，导致星地之间的通信只能在卫星在我国境内上空的时候进行。通过星间建链的方式可以解决了上述星地之间的通信的问题，但是星地之间通信速率低、容量小等缺点慢慢显露出来，亟待下一代北斗导航系统的解决。

现有技术中，董明佶等人(基于多目标模拟退火算法的导航卫星激光星间链路拓扑动态优化[J].中国激光，2018，45(07)：217-228)以链路利用率、端到端传输时延、链路空间几何构型等参数为目标，提出利用模拟退火算法求解全局最优拓扑结构；王俊英等人(基于接入流量分布的空间信息网络激光链路分配方法研究[J].南京大学学报(自然科学)，2020，56(06)：877-884)针对地面接入流量分布不均匀导致部分区域链路拥塞的问题，提出一种基于接入流量分布的空间信息网络链路分配方案；而刘灿由等人(导航星座高速星间链路的设计分析[A].中国卫星导航系统管理办公室学术交流中心.第十一届中国卫星导航年会论文集——S13自主导航[C].中国卫星导航系统管理办公室学术交流中心：中科北斗汇(北京)科技有限公司，2020：6)研究了导航星座高速星间链路的设计，采用有限状态机的方式，利用优化的Dijkastra算法完成星间建链各节点连接的预分配。

然而现有技术没有考虑到星地之间传输的瓶颈与数据量，导致星间接入的业务数据量与星地传输数据量之间的不匹配，存在星上数据量大、落地数据量小的问题。

发明内容

针对现有技术中导航星座的星上数据落地量小的问题，星间网络吞吐量存在瓶颈的问题，本发明提出一种优化网络吞吐量的激光链路分配方法，包括：

进行可见性分析，包括对IGSO(Inclined GeoSynchronous Orbit)卫星和MEO(Medium Earth Orbit)卫星的轨道面进行可见性分析以及对MEO卫星的轨道面和地面基站进行可见性分析；

根据所述IGSO卫星和MEO卫星的轨道面可见性分析的结果，选取IGSO卫星和MEO卫星的轨道面进行建链；

根据所述MEO卫星的轨道面和地面基站可见性分析的结果，选取MEO卫星和地面基站进行建链，并且计算通信开销；

记录建链路由表；

重复以上步骤，直至通信开销最少；以及

记录并输出通信开销最少的建链路由表。

在本发明中，术语“建链”是指在两个卫星之间建立通信链路。术语“建链路由表”是指所建立的通信链路上的参与两个卫星之间的通信的路由节点的列表。术语“通信开销”是指为了实现两个卫星之间的通信所花费的成本、如时间成本(例如通信时间)、或路径成本(例如跳数)等。