[發(fā)明專(zhuān)利]一種空間信息網(wǎng)絡(luò)空間層控制器選舉算法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611245812.8
• 申請(qǐng)日: 2016-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106789293B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫力娟;王池;韓崇;周劍;王娟;郭劍;肖甫;王汝傳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L12/24
• 分類(lèi)號(hào): H04L12/24;H04L12/751;H04B7/185
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 李湘群

本發(fā)明公開(kāi)了一種空間信息網(wǎng)絡(luò)空間層控制器選舉算法，首先各衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)檢查自身狀態(tài)，發(fā)布其負(fù)載程度值與其他衛(wèi)星發(fā)生的跳數(shù)信息；綜合考慮負(fù)載程度與跳數(shù)，選取出負(fù)載程度輕且一跳，二跳盡可能多的節(jié)點(diǎn)，確定控制器；發(fā)布各個(gè)區(qū)域控制器衛(wèi)星的信息，通知到各個(gè)控制器節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星當(dāng)中去，隨即進(jìn)入下一個(gè)周期；將上個(gè)周期中的控制器節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星編號(hào)放入若干個(gè)緩存區(qū)域；將與控制器節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星直接相連的衛(wèi)星加入該控制器衛(wèi)星所屬的緩存區(qū)域。本發(fā)明將整體空間信息網(wǎng)劃分為空間層，臨近空間層與地面層，保證控制器在層與層之間的傳輸盡量減少。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種空間信息網(wǎng)絡(luò)空間層控制器選舉算法。

背景技術(shù)

空間信息網(wǎng)相對(duì)于傳統(tǒng)的地面信息網(wǎng)是一個(gè)規(guī)模龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。空間信息網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是周期性變化的，空間信息網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是由各種飛行器組成的，其空間位置不固定，網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)之間的信息鏈路也不固定。航天器類(lèi)型的飛行器運(yùn)行穩(wěn)定，具有自己的軌道，相互的鏈路也是可預(yù)測(cè)的，但是臨近空間飛行器確是不穩(wěn)定的，會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的中斷。同時(shí)，空間信息網(wǎng)中包含不同的通信協(xié)議。ATM(異步傳輸模式)的面向連接的空間信息網(wǎng)絡(luò)使寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)能夠無(wú)縫傳輸Internet業(yè)務(wù)，因而這種方式的網(wǎng)絡(luò)能在一定程度上滿(mǎn)足人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆；诟倪M(jìn)TCP/IP協(xié)議的組網(wǎng)方式，主要使用基于Ku或Ka波段的靜止軌道衛(wèi)星GEO和中軌衛(wèi)星MEO。無(wú)連接的IP空間信息網(wǎng)絡(luò)指使用改進(jìn)的IP路由算法，實(shí)現(xiàn)空、天節(jié)點(diǎn)之間的互聯(lián)與數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)基于IP的無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)只能提供“盡最大努力交付“的服務(wù)，為能滿(mǎn)足多媒體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳送的QoS需求。

SDN是一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面的分離，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制。與軟交換技術(shù)相比，SDN增加了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可擴(kuò)充性，將網(wǎng)絡(luò)控制與物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞蛛x，從而擺脫硬件對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的限制。針對(duì)于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，使用SDN技術(shù)可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量的有效集成和聚合，以一定的承載網(wǎng)絡(luò)來(lái)對(duì)接不同的應(yīng)用QoS要求，控制網(wǎng)絡(luò)流量分配。SDN使用控制器(一般指位于大型服務(wù)器上網(wǎng)絡(luò)流量控制操作系統(tǒng)或軟件)來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路由，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的方法，實(shí)現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)通信，而不關(guān)心底層數(shù)據(jù)具體的傳輸方式。

在面對(duì)空間信息網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳粩嘧兓c內(nèi)部涉及協(xié)議體系的不同的問(wèn)題上，研究如何結(jié)合SDN技術(shù)的統(tǒng)一控制思想來(lái)提高整體網(wǎng)絡(luò)的通信效率是十分具有意義的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種空間信息網(wǎng)絡(luò)空間層控制器選舉算法。采用分層分區(qū)域策略簡(jiǎn)化復(fù)雜的空間信息網(wǎng)絡(luò)，并利用SDN技術(shù)的集中控制思想將空間層分為六個(gè)區(qū)域，并在每個(gè)區(qū)域中選取適當(dāng)?shù)男l(wèi)星作為控制器節(jié)點(diǎn)，同時(shí)考慮到衛(wèi)星拓?fù)涞闹芷谛宰兓刂破鞴?jié)點(diǎn)也會(huì)隨著周期的變化而變化。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種空間信息網(wǎng)絡(luò)空間層控制器選舉算法，包含以下步驟：

步驟1：在衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)收到選取開(kāi)始信息后，各衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)檢查自身狀態(tài)，所有檢測(cè)未發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)都參與選舉，發(fā)生故障的衛(wèi)星不參與此次選舉；

步驟2：所有參與選取的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)發(fā)布其負(fù)載程度值與其他衛(wèi)星發(fā)生的跳數(shù)信息；

步驟3：綜合考慮負(fù)載程度與跳數(shù)，選取出負(fù)載程度輕且一跳，二跳盡可能多的節(jié)點(diǎn)，u為選舉衛(wèi)星的最終權(quán)值，L₀為預(yù)設(shè)負(fù)載值，L_i為i衛(wèi)星當(dāng)前負(fù)載程度值，t₁為網(wǎng)絡(luò)中一跳節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，t₂為網(wǎng)絡(luò)中二跳節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，t_all為該區(qū)域內(nèi)跳數(shù)的總和，當(dāng)負(fù)載程度小于預(yù)設(shè)值是，數(shù)值則會(huì)為正，為總體加分，當(dāng)發(fā)生一跳，二跳次數(shù)多時(shí)，則會(huì)加分更多，選取權(quán)值最多的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)做為控制器；

步驟4：發(fā)布各個(gè)區(qū)域控制器衛(wèi)星的信息，通知到各個(gè)控制器節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星當(dāng)中去；

步驟5：本次周期結(jié)束，進(jìn)入下一個(gè)周期；