[发明专利]卫星网络中星间分簇路由方法

说明书

本发明涉及一种卫星网络中星间分簇路由方法，属于通信技术领域。卫星网络系统作为一个智能系统，严格遵循最大有效综合利用空间信息资源的系统原则，将不同层次与轨道的各类型卫星综合起来。该系统不仅延申了地面宽带通信，而且衍生出多种优势，例如覆盖范围广与通信距离远等。基于此，本文针对卫星网络系统中链路状态的LSA扩散阶段展开研究，采用卫星网络负载均衡的加权分簇算法并进行优化，实现网络多簇化，以便互相通信，通过对各种算法的仿真，得出负载均衡加权分簇算法更适合LEO/MEO双层卫星网络的分簇区域选择和规划。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及卫星网络中星间分簇路由方法。

背景技术

1卫星星座

卫星按照某种规律排列的星间链路形成的卫星网络称为卫星星座，卫星星座的分类采用不用的标准，最为常见的标准包括轨道特性、覆盖范围与空间分布等，卫星星座的在设计上偏向于使用圆形轨道，在这类轨道系统中卫星有固定的地面覆盖区域和子卫星轨道，该星座中的卫星分布匀称，并有效的保证了星间链路的稳定。此外，根据轨道的倾角，卫星星座可以分为赤道轨道卫星、斜轨卫星星座以及极轨卫星星座。

2星间链路

星间链路(ISL)是指用于卫星节点之间通信的全双工链路，星座中ISL的建立受到方位角、俯仰角和ISL距离的影响。其中，通过方位角和俯仰角可以提前估计相邻卫星的星间链路指向变化，从而设计最优搜索方案，减少星间链路建立的时间。星间距离的变化会导致传输时延和传输功率的变化，因为其距离越长，传输功率和传输时延越大，反之亦然。

3卫星轨道参数

卫星轨道是卫星绕地球表面运动的飞行轨迹。建立了地心坐标系，即地心-赤道坐标系，用以描述卫星的空间运动规律。

图1为基于GECS的卫星轨道参数示意图，其中原点O为地球球心，x轴为原点O至春分点的方向(春分点为地球绕太阳公转时太阳从南半球向北半球移动的点)，XY平面与赤道平面重合，z轴为原点O至北极方向，与地球的自转轴重合。近地点是卫星在运行轨道上最接近地球的点。上升交点是卫星从南半球到北半球运行时的过赤道点，下降交点是卫星从北半球到南半球运行时的过赤道点，交点线是上升交点经过原点O到下降交点的连线。在GECS中，卫星在空间中任何时刻的位置通常需要唯一确定六个轨道参数。

4路由技术

随着卫星网络的发展，卫星节点已从传统的“肘形”向OBP和星间链路发展。在基于OBP和星间链路的卫星网络中，每颗卫星可以同时与相邻的几颗卫星建立星间链路，因此在传输数据时需要通过路由选择最优路径。因此，路由技术是基于OBP和星间链路的卫星网络的关键技术。

如图2所示，根据卫星网络架构的组成，卫星网络中的路由可分为卫星间路由、接入路由和边界路由。

(1)星间航路:又称ISL航路，主要是指源卫星与目的卫星之间的数据传输路线。

(2)接入路由:也称为UDL(上行/下行)路由，负责为地面基站或终端选择合适的接入卫星。

(3)边界路由:在卫星网络系统中，将地面网络与卫星网络之间的网络层进行集成，以保证两个网络之间数据传输的可靠性和效率。

其中，卫星网络环境的复杂性，即星间链路断断续续、OBP容量和存储容量有限、星上流量分布不均匀等，使得星间链路路由成为卫星网络路由研究中的难点。由于星间链路路由算法的性能直接影响到整个卫星通信系统的有效性和可靠性，因此设计一种适合于卫星网络的星间链路路由算法显得尤为重要。本文主要研究了基于行星际链路的低轨道卫星网络行星际链路路由算法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种卫星网络中星间分簇路由方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：