[發(fā)明專利]基于反向傳播的衛(wèi)星分布式路由算法的改進方法

有效

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• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN103236987A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 廖勇;周穎佳;李延甲;孫邈;魏海波
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H04L12/803
• 分類號: H04L12/803;H04L12/721
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星路由算法領域，特別是針對基分布式路由算法的負載均衡優(yōu)化領域，具體是指一種基于反向傳播的衛(wèi)星分布式路由算法的改進方法。

背景技術

在單層衛(wèi)星網絡中，研究對象主要集中在單層圓極軌道低軌道(Low?Earth?Orbit,LEO)衛(wèi)星網上。這種采用圓極軌道布星的星座，衛(wèi)星節(jié)點組成一個規(guī)則的網狀結構。由于衛(wèi)星軌道的平行分布，相鄰軌道間的星間鏈路可以繼續(xù)保持，極大地減少了網絡中的鏈路切換和重建路由次數(shù)，降低了協(xié)議涉及的復雜度。目前已經提出的單層LEO衛(wèi)星網絡路由協(xié)議算法有DRA(Distributed?Routing?Algorithm)、MASSR(distributed?Soft?routing?algorithm?combined?with?multi-agent?system)、CGR(Contact?Graph?Routing)、X-YBRA(X-Y?Boundary?Routing?Algorithm)等多種。然而，衛(wèi)星網絡仍然面臨不少問題。隨著全球業(yè)務與日俱增，業(yè)務種類也在不斷擴展，使得對服務質量的要求也日益提高。另外，城市業(yè)務密集，鄉(xiāng)村業(yè)務稀疏，甚至在占地球表面積達到75%的海洋地區(qū)幾乎沒有業(yè)務，這將導致全球部分區(qū)域上空的衛(wèi)星出現(xiàn)擁塞，而部分衛(wèi)星利用率過低的現(xiàn)象。

如何合理地設計衛(wèi)星路由，盡可能地減少網絡擁塞、增加對全局負載的考慮，提高網絡資源利用率是衛(wèi)星路由算法亟待解決的難題。在上述的眾多LEO層的路由算法中，由Ekici?E等人提出的DRA算法具有能動態(tài)選路、適應時變網絡拓撲等優(yōu)點，得到了廣泛應用。但該算法缺乏對全局負載的考慮，并且整個網絡路由狀態(tài)具有不穩(wěn)定性。具體表現(xiàn)為通信鏈接時的不穩(wěn)定性，可能造成不必要的報文丟失，甚至嚴重時鏈路中斷。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提出一種基于反向傳播(Back?Propagation，BP)的衛(wèi)星分布式路由算法的改進方法，對DRA算法進行了負載均衡的優(yōu)化，增加了發(fā)送概率、修正概率的參量，用以衡量衛(wèi)星以及衛(wèi)星星群是否處于過載狀態(tài)，通過反饋修正概率修改發(fā)送概率，利用發(fā)送概率來控制發(fā)送報文方向,延長過載衛(wèi)星處理擁塞信息的時間，使改進后的路由算法(BP-DRA)增加對全局負載的考慮，更好地服務于衛(wèi)星通信。

首先給出相關定義：

（1）為衛(wèi)星周圍每個方向添加1個修正概率。對于單個報文，只用到當前首要方向的修正概率ρ_r。修正概率預測了該方向上下一跳衛(wèi)星負載情況，負載越重，修正概率越大。

（2）對某一報文，送入相應方向輸出緩沖區(qū)之前，計算其首要方向和次要方向的發(fā)送概率ρ_t，報文會根據(jù)發(fā)送概率以擁塞的方式送入首要方向或次要方向，例如，當某方向修正概率為80%時，以該方向為首要方向的報文，每10個報文中會有8個送入該方向，而2個送入報文的次要方向。下式中為首要方向發(fā)送概率，為次要方向發(fā)送概率，ρ_r為首要方向的修正概率。

ρt1=1-ρr]]>

ρt2=0+ρr]]>

（3）當衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)首要方向和次要方向都擁塞，或者各個方向的修正概率都超過警戒線的狀態(tài)，稱為過載。過載的作用是讓附近的衛(wèi)星盡量避免轉發(fā)報文至該衛(wèi)星。當前衛(wèi)星的各個方向修正概率表明了各個方的擁塞情況，當其均超過警戒線時，要盡量避免報文進入當前衛(wèi)星。

可見，在無修正概率的時候，報文只會送入首要方向。添加了修正概率的基于BP的反向修正流程，如圖1所示。

步驟110：路由算法開始。

步驟120：衛(wèi)星A向衛(wèi)星B發(fā)送報文。

步驟130：檢測衛(wèi)星B是否過載，當衛(wèi)星B過載時執(zhí)行步驟140；否則執(zhí)行步驟150。