[发明专利]一种卫星动态拓扑路由方法

说明书

本发明公开了一种卫星动态拓扑路由方法，属于网络路由技术领域。本发明基于虚拟节点和虚拟拓扑技术，在每个时隙将卫星拓扑视作虚拟拓扑；在每个时隙的虚拟拓扑下，首先利用dijkstra算法计算出每个源节点到目标节点的单播最短路径，再利用PIM协议计算出源节点至目标节点组的组播树；在数据包路由过程中，对于单播包，使用dijkstra方法计算路由路径；对于广播包，基于各个接收方与源节点的单播最短路径，以及PIM协议生成广播树；对于组播包，将广播树进行剪枝从而得到组播树。本发明将动态的卫星拓扑在每个时隙内切分成静态的虚拟拓扑，并基于固定的虚拟拓扑进行路由，使得卫星路由过程更加简单。

技术领域

本发明涉及网络路由技术领域，尤其涉及一种卫星动态拓扑路由方法。

背景技术

卫星动态拓扑路由解决的问题是针对卫星不稳定的动态拓扑，寻找到各个时刻内拓扑的最短时延路径。在地面发送端，根据数据包的源卫星与目标卫星计算出对应的路由路径。其中，控制器的输入参数主要有：

a.卫星拓扑的结构

在进行路由计算前，需要知道卫星拓扑的结构，包括：卫星轨道数量、每条轨道中卫星的数量。

卫星拓扑内各链路间的传播时延

路由计算得到的是时延最短路径，因此需要有卫星拓扑内各链路间传播时延。卫星拓扑内的传播时延分为轨道内时延和轨道间时延两种。传播时延与卫星之间的距离有关，因此与卫星的分布拓扑直接相关。

各个模块的传输时延

如：地面发送端将给定大小的数据发出所需的传输时延；卫星模块将数据发出所需的传输时延等。

卫星拓扑改变的时间间隔长度

由于卫星在不断运动，卫星和地面之间的对应关系也在发生改变，基于虚拟拓扑建立的逻辑卫星拓扑也在不断发生着改变。根据卫星运动的周期及拓扑的结构，确定卫星拓扑改变的时间间隔长度。

目前的卫星路由算法有DV-DVTR、FSA、DDRA等算法。其中，DV-DVTR首次利用虚拟拓扑的思想，将动态的卫星拓扑按照时隙划分成若干个静态拓扑，并在静态拓扑内计算路由；而FSA算法则将动态拓扑视作若干个静态状态，并利用有限状态机和状态转移来计算路由信息。虽然这两种算法都将动态卫星拓扑转化为静态拓扑，简化了路由计算，但是它们都没有考虑一种情况，即当数据包已经被发出且未到达路由终点，而是滞留在某个中间节点，这时拓扑发生改变。DDRA算法对于上述情况发生的解决方案是，为滞留在中间节点的数据包重新基于新的拓扑计算路由。但是这样需要调用卫星本地的计算资源，且当滞留数据包数量达到一定水平时，需要重新计算路由并重新配置路径，使得卫星的路由配置变化更加频繁，且复杂化了整个网络的路由情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种卫星动态拓扑路由方法，该方法将动态的卫星拓扑在每个时隙内切分成静态的虚拟拓扑，并基于固定的虚拟拓扑进行路由，使得卫星路由过程更加简单。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种卫星动态拓扑路由方法，包括以下步骤：

（1）根据卫星星座部署及卫星覆盖地球区域的情况，将每一时隙各地球区域所对应的卫星视作逻辑卫星，由此建立虚拟拓扑，在每一时隙内，认为虚拟拓扑是固定的；

（2）对于某一时隙的虚拟拓扑，使用dijkstra方法计算出虚拟拓扑中每个源节点到各目标节点的单播最短路径；

（3）对于某一时隙的虚拟拓扑，基于PIM协议计算出虚拟拓扑中各源节点到目标节点组的组播树；

（4）在路由过程中，对于单播包，使用dijkstra方法计算路由路径；对于广播包，基于各个接收方与源节点的单播最短路径，以及PIM协议生成广播树；对于组播包，将广播树进行剪枝从而得到组播树。