[發明專利]具有QoS保障的深空網絡路由方法

有效

• 申請號: 201110410640.6
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102387086A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 李紅艷;楊光祥;黃鵬宇;馬英紅;趙林靖;劉偉
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

技術領域

本發明屬于通信技術領域，更進一步涉及深空通信網絡技術領域中一種具有服務質量(Quality?of?Service?QoS)保障的深空網絡路由方法。本發明可以在深空網絡中保證業務通過量的前提下，確定鏈路傳輸時間，選擇時延最小的路徑，有效提升深空網絡的性能。

背景技術

深空通信網絡包括深空探測、衛星開發及載人航天三大主要航天活動中的空間飛行器構成的通信網絡。隨著技術不斷發展，衛星和探測器發射成本將會降低，未來的深空通信系統將采用網絡形式。如在地球周圍構建衛星中繼網，在火星周圍構建火星衛星中繼網，通過多跳路徑實現火星探測器與地面站之間的通信路徑。深空通信業務隨著空間探測技術的發展越來越多樣化，除了常規的遙測、遙控和跟蹤數據外，還出現了科學實驗數據、話音、運動圖像和靜止圖像等海量數據傳輸業務。層出不窮的應用對網絡的服務質量提出了更高的要求。在深空網絡中，由于節點距離非常遠，星體的運動可通過查閱星歷表獲得，星體運動具有周期性，節點間的鏈路呈現間斷性連接的特性，鏈路傳播時延較大。因此，目前適用于地面網絡的具有QoS保障的路由機制無法直接應用于深空通信網絡，如何在具有間斷性的深空網絡中滿足業務的QoS需求成為一個重要的技術問題。

西安電子科技大學的專利申請“間斷性連通網絡中的路由選擇方法”(公開號CN?101562564，申請號CN?200910022727.9)公開了一種間斷性連通網絡中獲取最大通過量的路由選擇方法。該方法利用間斷性連通網絡中鏈路連通情況的精確預知，計算各鏈路有效傳輸時間段，求得路徑的最大通過量，選擇通過量最大的路徑作為最優路徑。但是該方法存在的不足是，首先，沒有考慮傳播時延對于數據傳輸的影響，造成業務傳輸過程中鏈路斷開從而導致傳輸失敗；其次，沒有考慮鏈路連通時間和傳播時延對于具體業務的影響，選擇的通過量最大的路徑存在對于當前業務時延較大的問題，無法保證業務對于時延的QoS需求。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提出一種具有QoS保障的深空網絡路由方法。本發明依據深空網絡鏈路連通情況的預知性，充分考慮深空網絡環境高傳播時延和相對較低的傳輸速率對數據傳輸的影響，采用存儲轉發機制，在保證業務通過量的條件下，減小路徑時延，以實現更好利用網絡資源，達到更好的傳輸性能。

本發明實現上述目的的具體思路是：首先采用傳播時延截斷的方法，對鏈路的連通時間段進行修正；然后對于具體業務，根據鏈路連通時間段、傳播時延和鏈路傳輸速率，確定各鏈路傳輸時間段；最后在確定路徑時延時，選擇時延最小的路徑作為最優路徑。

本發明實現上述目的的步驟包括如下：

(1)獲取鏈路信息

業務發起節點查閱星歷表獲取網絡中各鏈路連通時間段、傳播時延及傳輸速率，并采用傳播時延截斷的方法進行連通時間段修正，形成可用連通時間段。

(2)路徑選定

2a)列出源節點到目的節點的所有路徑；

2b)任選所有路徑中一條未進行時延計算的路徑作為選定路徑。

(3)獲得第一跳鏈路時間段

采用第一跳計算方法，對第一跳鏈路可用連通時間段和鏈路傳輸速率進行計算，獲得業務傳輸時間段。

(4)獲得其他鏈路時間段

4a)選取第二跳鏈路為本跳鏈路，則上一跳鏈路為第一跳鏈路；

4b)采用其他鏈路計算方法，對上一跳鏈路未進行計算的第一段傳輸時間段和本跳鏈路可用連通時間段進行計算，獲得本跳鏈路相應的傳輸開始時刻和結束時刻；

4c)記錄傳輸開始時刻和結束時刻；

4d)對于上一跳鏈路，判斷是否完成最后一段傳輸時間的計算，若完成則執行下一步；否則，更新上一跳鏈路未進行計算的傳輸時間段和本跳鏈路可用連通時間段，轉向步驟4b)。

(5)修正傳輸時間段

采用重合選取的方法，對步驟(4)中計算得到的傳輸開始時刻和結束時刻修正，確定本跳鏈路傳輸時間段。

(6)判斷選定路徑是否完成最后一跳鏈路傳輸時間的計算，如果完成，則執行下一步；否則，更新本跳鏈路和上一跳鏈路，轉向步驟4b)。

(7)確定路徑時延

采用路徑時延計算方法，對業務在第一跳鏈路傳輸開始時刻與在最后一跳鏈路傳輸結束時刻進行計算，確定路徑時延。

(8)判斷是否存在未進行時延計算的路徑，若不存在則執行下一步，否則轉向步驟2b)。

(9)路徑確定

在各路徑中選擇時延最小的作為最優路徑。