[发明专利]一种非静止轨道卫星网络流量均衡控制方法

摘要

本发明公开了一种非静止轨道卫星网络流量均衡控制方法。该方法能够根据卫星网络拓扑可预测的特点，通过将卫星运行时间进行分段划分，并在划分后的每一个时间段内保持卫星网络拓扑不变，然后通过反馈机制对卫星网络中任意两颗卫星之间的多个通信隧道进行流量分配比例的动态化控制，进而实现对整个卫星网络在整个运行时间内保持流量分配的整体均衡。该方法充分利用了卫星网络拓扑的可预测性及卫星网络中的多路径特性，从整体上对网络流量问题进行了优化，避免了网络局部拥塞，具有实现简单有效，鲁棒性强，适用范围广等优势。

主权项

1.一种非静止轨道卫星网络流量均衡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，地面控制中心根据卫星网络拓扑的可预测性，将卫星网络运行过程划分为多个时间段，并在每一个时间段内保持所述卫星网络拓扑不变；第二步，构建当前时间段内所述卫星网络拓扑中任意两颗卫星之间的通信隧道，并在所述卫星网络中的所有卫星中共享所述通信隧道信息；第三步，在所述当前时间段内，对所述任意两颗卫星之间的通信隧道进行动态流量分配控制，包括收集链路利用率信息，所述任意两颗卫星中的接收端卫星以反馈时间间隔定期向发送端卫星发送反馈数据包，所述反馈数据包沿所述各通信隧道反向到达所述发送端卫星，并收集沿途所述各通信隧道中包含的链路利用率信息；动态分配，所述发送端卫星根据接收到的所述各通信隧道中的链路利用率信息，以调整时间间隔动态控制所述发送端卫星到所述接收端卫星之间所述各通信隧道的流量分配比例；所述通信隧道是所述任意两颗卫星之间人工指定的K个通信隧道或者是前K个最小路径值的通信隧道，K≥2；所述链路利用率信息是所述通信隧道的最大链路利用率信息；所述动态控制所述发送端卫星到所述接收端卫星之间所述各通信隧道的流量分配比例方法包括：首先，包括两个限定条件，第一，在各通信隧道上的动态更新流量分配比例的所述调整时间间隔大于所述接收端卫星定期向所述发送端卫星反馈数据包的所述反馈时间间隔；第二，若所述发送端卫星没有收到所述接收端卫星在所述通信隧道上的最大链路利用率信息，则所述发送端卫星将所述通信隧道的最大链路利用率设置为1；其次，所述发送端卫星在各通信隧道上更新流量分配比例的当前时间段内，所述发送端卫星根据收到的各通信隧道的最大链路利用率信息按照如下计算方法更新当前所述各通信隧道的流量分配比例为： x ^ i e , p = max ( 0 , x i e , p + Δx i e , p ) ]]>其中，xie,p为发送端卫星si到接收端卫星se在前一个调整时间间隔内在第p个通信隧道上的的流量分配比例，Δxie,p则是所述发送端卫星si到接收端卫星se在第p个通信隧道上的分配比例变化量，p∈[1,K]；所述Δxie,p计算方法是： Δx i e , p = r i e , p Σ p ′ ∈ P i e r i e , p ′ ( u ‾ i e - u i e , p ) ∀ p , u i e , p > u min r i e , p Σ p ′ ∈ P i e r i e , p ′ ( u ‾ i e - u i e , p ) + ϵ ∀ p , u i e , p = u min ]]>其中，在前一个所述调整时间间隔内，rie,p是所述发送端卫星si在第p个通信隧道上向所述接收端卫星se发送数据包的速率，是所述发送端卫星si与所述接收端卫星se之间各通信隧道上发送数据包的速率之和，并且，在前一个所述反馈时间间隔内，uie,p是所述发送端卫星si与所述接收端卫星se之间在第p个通信隧道上的最大链路利用率，是所述发送端卫星si与所述接收端卫星se之间在各通信隧道上链路利用率的平均值，umin是所述发送端卫星si接收到的所述发送端卫星si与所述接收端卫星se之间各通信隧道的最大链路利用率中的最小值，当所述发送端卫星si与所述接收端卫星se在其中第p个通信隧道上的最大链路利用率是其中各通信隧道上最大链路利用率中的最小值时，ε是所述第p个通信隧道上的最大链路利用率的变化量；第四步，由所述当前时间段切换到下一个时间段，构建所述下一个时间段内卫星网络拓扑中任意两颗卫星之间的通信隧道，在所述通信隧道上进行动态流量分配控制。