[發明專利]一種基于衛星通信網絡設計的雙層拓撲路由方法

在審

• 申請號: 201611024239.8
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106792961A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 姜萌;徐文超;楊艷琴;徐詠明
• 申請（專利權）人: 華東師范大學;上海賽天通信技術有限公司
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/12;H04B7/185;H04B7/19
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙)31257
• 代理人: 董紅曼

1.一種基于衛星通信網絡設計的雙層拓撲路由方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：構建雙層衛星網絡結構，所述雙層衛星網絡結構包括低地球軌道和地球同步軌道，根據不同衛星軌道對LEO衛星節點和GEO衛星節點進行分組，在地球同步軌道與低地球軌道中計算路由路徑，通過對經由所述路由路徑發送數據的端到端時延、丟包率評估星間鏈路路由的性能；

步驟二：根據衛星節點所處的地理位置、源端節點到目的端節點路徑所需經歷的跳數、星間鏈路的擁塞情況來計算衛星網絡的有效鏈接及可用度權值；

步驟三：結合低軌道衛星初始計算鏈路的可用度權值以及源端節點和目的端節點的可用度權值，計算星間鏈路數據傳送的總代價，以總代價最小、可用度最高的路徑建立數據傳送；

步驟四：根據低地球軌道衛星的忙碌度、路由路徑的復雜度，篩選滿足業務需求的地球同步軌道衛星參與數據傳送，得到雙層衛星網絡的拓撲路由。

2.如權利要求1所述的基于衛星通信網絡設計的雙層拓撲路由方法，其特征在于，步驟一中對衛星節點分組包括如下步驟：

步驟1a：GEO衛星建立一個分組，位于同一平面內的LEO衛星以地球自轉軸為界限分為兩組；

步驟1b：當一顆LEO衛星僅與一枚GEO衛星通信時，則所述LEO衛星與所述GEO衛星建立通信，并傳送路由表信息；

步驟1c：當一顆LEO衛星與兩枚GEO衛星彼此可見時，選擇經度差較小的GEO衛星建立通信，并傳送路由表信息；

步驟1d：GEO衛星統一維護雙層衛星網絡的路由表信息。

3.如權利要求1所述的基于衛星通信網絡設計的雙層拓撲路由方法，其特征在于，篩選滿足業務需求的地球同步軌道衛星參與數據傳送包括如下篩選步驟：

步驟4a：源端節點與目的端節點是否均不位于極區內，若否則僅LEO衛星參與路由；

步驟4b：計算路徑中參與路由的單層低軌道衛星數目是否超過閾值；若否則僅LEO衛星參與路由；

步驟4c：計算低軌道衛星網絡當前排隊時延；若時延高于時間閾值則僅LEO衛星參與路由；

步驟4d：GEO衛星與LEO衛星公共參與路由，得到雙層衛星網絡的拓撲路由。

4.如權利要求1所述的基于衛星通信網絡設計的雙層拓撲路由方法，其特征在于，步驟4b中閾值是根據對單層低軌道衛星網絡和雙層衛星網絡中的端到端時延的對比計算得到，兩種衛星軌道中各衛星節點的端到端時延，以如下公式表示：

$T_{Total}=D_{UDL}+\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}(D_{ISL}+D_P)$

T_GEO＝D_UDL+D′_ISL+D_P

上式中，T_Total和T_GEO分別表示低軌道衛星網絡與雙層衛星網絡的端到端路由時延，D_UDL表示從地面節點到衛星節點的往返時延，D_ISL表示低軌道衛星之間的傳播時延，D_P表示星上處理數據所需時間，D_I'_SL表示低軌道衛星與地球同步軌道衛星之間的數據傳播時延。