[发明专利]一种基于虚拟节点的分布式GEO/LEO混合网络路由方法

摘要

一种基于虚拟节点的分布式GEO/LEO混合网络路由方法，为了解决现有的卫星网络路由算法不能实时计算路由且考虑排队时延后时延过长的问题。根据经纬度将地球表面平均划分为72份逻辑区域，将LEO层卫星和所述逻辑区域建立联系；利用GEO将底层LEO卫星分三组，每为一个LEO族；数据驱动及路由更新；给出路由计算方法。根据即实时业务和非实时业务的不同的需求，综合利用GEO和LEO网络各自优势，构建一种双层的卫星网络，在这种混合网络中采用通过不同层传不同类别的包的方法，来避免卫星在当前跳时刻发生拥塞的情况。通过基于虚拟节点的方法消除卫星的移动性带来的拓扑的不断变化的问题，在时延的问题上考虑了排队时延的影响。

主权项

1.一种基于虚拟节点的分布式GEO/LEO混合网络路由方法，其特征在于：所述方法以3颗GEO和66颗LEO形成的双层网络结构为基础实现的，其过程为：步骤一、区域划分：根据经纬度将地球表面平均划分为72份逻辑区域，通过式(1)将LEO层卫星和所述逻辑区域建立联系，m,p∈{0,…,N‑1}，n,q∈{0,…,M‑1}{|lonm,n‑lonp,q|≤15°∩|latm,n‑latp,q|≤15°}    (1)其中，lonm,n、latm,n分别代表卫星S(m,n)的经度和纬度；而lonp,q,latp,q分别代表逻辑区域L的经度和纬度；N表示LEO层卫星的轨道数，取值为6，M表示LEO层每条轨道上卫星的数量，取值为11；步骤二、卫星分组管理：利用GEO将底层LEO卫星分为三组，每组成为一个LEO族，分组过程如下：当LEO卫星D满足下面的关系式时，是属于GEO卫星B的分组的成员，其中：ψ表示GEO卫星B投影区覆盖面积的半边中心角，ψ通过式(3)计算，B′是GEO卫星B在地球表面上的投影点，RE是地球半径，hL是LEO的高度，B′D表示GEO卫星B在地球表面上的投影点和LEO卫星D的距离；∠B′OD表示GEO卫星B在地球表面上的投影点和地心的连线与LEO卫星D和地心的连线二者之间的夹角；式中，RE是地球半径，hL是LEO的高度，hG是GEO的高度，εmin是GEO到LEO的最小射角；在覆盖同一颗LEO的2颗GEO选择覆盖时间最长的GEO作为LEO接入的GEO；步骤三、数据驱动：控制在LEO卫星收到通信业务时更新路由表；步骤四、路由更新：采用步骤三的更新机制，其更新过程为：搜集当前网络结构的状态信息，用传输时延信息作为所述状态信息，两颗相邻LEO卫星x，y之间的传输时延通过步骤一进行区域划分：x对应的逻辑区域，y对应逻辑区域，p,l∈{0,…,N‑1}，q,s∈{0,…,M‑1}，x,y∈66颗LEO，卫星x，y传输时延记录为Delaypq→ls；每个轨道上的LEO卫星首先将上述传输时延信息传给该LEO卫星所在轨道上的发言者，由每个轨道发言者之间传输各自总的时延信息，通过搜集到的整个网络结构的时延信息更新路由表；步骤五、路由计算方法：利用dijkstra算法根据步骤四中时延信息得到路由表，从路由表中查询源节点到目的节点的路径；利用查到的路径传输通信业务，在人口密集业务分布密集的地区提前设置传输门限值，LEO卫星收到业务包的数量/LEO卫星的容限超过门限值时，Type‑1类通信业务由备选路径传输；否则由查到的路径传输；LEO卫星收到业务包的数量/LEO卫星的容限超过门限值时，Type‑2类通信业务由当前LEO卫星转发到GEO层传输，否则继续通过LEO层使用查到的路径传输；Type‑1表示对延时敏感的业务包类型，用来传送对延时敏感的业务；Type‑2表示对延时不敏感的业务包类型，用来传送不需要实时传送的业务信息。