[发明专利]卫星通信系统中基于信噪比的路由选择方法

说明书

本发明涉及卫星通信领域，特别涉及一种卫星通信系统中基于信噪比的路由选择方法；所述方法包括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；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；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；本发明基于时空拓扑图的候选路径集设计一种基于信噪比的路由传输方法，能够降低丢包率和数据的重传概率，保证数据的可靠传输，降低端到端时延。

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，特别涉及一种卫星通信系统中基于信噪比的路 由选择方法。

背景技术

卫星网络以其独特的空间优势成为实现全球无缝通信的最重要环节。目前 卫星网络的研究重心主要集中在路由算法，移动性管理以及安全等方面，然而， 由于卫星网络拓扑的高度动态性以及时变性，如何对卫星网络进行合理的控制， 使得卫星网络技术应用于导航定位、气象预测和紧急救援等领域。同时，伴随 移动通信网络的发展，随时随地接入高速互联网已经成为研究者的一大目标， 然而基于经济成本与建设复杂度的考虑，荒漠和海洋等偏远地区仍然难以接入 高速互联网，进而成为信息孤岛。卫星通信由于覆盖广且不受地理因素的限制， 可以很好地解决这个问题，因此研究者对卫星网络通信进行了广泛研究。卫星 通信由最初的单星通信发展到星座组网通信，并且卫星之间通过星间链路进行组网逐渐成为研究的趋势。

在卫星星座组网时，路由问题是保障通信质量核心问题，卫星网络路由策 略目前并没有一个普适性的标准化协议体系或者技术框架，现在的主流卫星路 由算法(考虑星上多跳路由转发情况下的路由)大多考虑最短转发路径，或者考虑 QoS(quality ofservice，服务质量)路由。这些算法都是在星间链路连通且链路质 量稳定的前提下进行的。然而，现有的互联网路由协议难以直接用于卫星网络， 是因为卫星网络拓扑动态性高，卫星节点性能较低，而且星间链路的时延较高、 带宽较低。所以，如果将互联网中的路由协议直接运行在卫星网络中，将导致 频繁进行路由计算、路由收敛缓慢。

信噪比是衡量通信质量的指标之一，进行信道分配，功率控制等的过程中 都需要知道信噪比的数值以获取最佳性能，信噪比的精确量化对卫星路由选择 也非常重要，是卫星通信网络路由的重要研究课题。近年来，对信噪比估计的 研究已经取得一定进展，国内外学者针对不同的通信系统提出了相应信噪比估 计的算法。有学者提出基于极大似然估计方法，设计时变信道中的信噪比估计 方法，还有学者提出基于正交相移键控调制方式，利用信号与噪声的二阶、四 阶矩之间的关系估计加性高斯白噪声通道的信噪比水平。虽然近年来无线网络 信噪比估计已取得一定的进展，但仍处于研究的起步阶段。现有研究在刻画信 噪比时忽略了卫星所处环境干扰对通信质量的影响，然而链路在自由空间链路 中的损耗对路由策略具有重要影响，对信噪比的精确量化分析可以有效避免路 由策略失效的概率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种卫星通信系统中基于信噪比的路由选 择方法，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；

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；

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。

优选的，在所述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之前还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。

本发明的有益效果：