[发明专利]卫星通信系统中基于信噪比的路由选择方法

权利要求书

1.一种卫星通信系统中基于信噪比的路由选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据卫星节点的时空拓扑图获取源卫星节点与目的卫星节点之间的所有候选路径集；

根据所述候选路径集中卫星节点的相对位置求解卫星节点之间的传输信噪比，表示为：

其中，SNR_ij表示卫星节点i到卫星节点j之间的传输信噪比；h_ij表示卫星节点i到卫星节点j的链路损耗因子；L_ij表示卫星节点i到卫星节点j之间激光链路距离；γ表示激光波长；G表示信号增益；N₀表示噪声的功率谱密度；

根据所述传输信噪比和传输单位数据消耗的能量求解卫星节点间链路权重因子，表示为：

其中，α_ij表示卫星节点i到卫星节点j之间的链路权重因子；η表示中断链路条数；s_ij表示为卫星节点i与卫星节点j之间传输单位数据需要消耗的能量；表示在时隙τ任务从卫星i传输到卫星j时任务传输的中断概率，其通过中断阈值进行区分，即当卫星节点i到卫星节点j之间的传输信噪比大于或等于所述中断阈值时，该中断概率为0，当所述卫星节点i到卫星节点j之间的传输信噪比小于所述中断阈值时，该中断概率为在卫星节点i和卫星节点j之间的中断阈值处分组的成功概率，表示为：

其中，p_ij表示为在卫星节点i和卫星节点j之间的中断阈值处分组的成功概率；P_r{}表示中断概率函数；β表示中断阈值；

根据链路权重因子以及传输数据量的乘积大小，构建能耗最小模型进行路径选择，从所述候选路径集中选择出能耗最小的链路进行数据包转发；

其中，所述能耗最小模型表示为：

其中，S表示任务传输消耗的总能量，ω_ij表示在卫星节点i和卫星节点j构成的链路(v_i,v_j)上传输的数据量大小，ω_ni表示在链路n_i上传输的数据量大小；N表示候选路径集；约束条件C1表示任务数据量总和为W；约束C2表示每条链路上传输的数据量大小都不能超过该链路自身带宽容量，c_ij表示卫星节点i和卫星节点j构成的链路的带宽容量；E表示时空拓扑图中的链路；约束C3表示流入每个卫星节点的数据量大小和流出每个卫星节点的数据量大小相等，即卫星节点之间没有数据缓存；V表示时空拓扑图中的卫星节点。

2.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统中基于信噪比的路由选择方法，其特征在于，所述卫星节点的时空拓扑图的构建方式包括地面管理控制中心获取卫星网络的时空拓扑以及卫星节点之间的相互关系，构建卫星节点的时空拓扑图。

3.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统中基于信噪比的路由选择方法，其特征在于，所述获取源卫星节点与目的卫星节点之间的所有候选路径集包括通过深度优先搜索算法、广度优先搜索方法或者两者的结合搜索方法获取源卫星节点与目的卫星节点之间的所有候选路径集，所搜完成的候选路径集记为N＝{n₁,n₂,…,n_m}，其中，n_m表示第m条候选路径。

4.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统中基于信噪比的路由选择方法，其特征在于，所述候选路径集中卫星节点的相对位置通过所述卫星节点在所述时空拓扑图中的位置进行求解。