[發明專利]基于多業務的衛星全光網絡波長路由方法

有效

• 申請號: 201710054184.3
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106817304B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 劉治國;劉慶利;姚俊飛
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: H04L12/721
• 分類號: H04L12/721;H04J14/02
• 代理公司: 21235 大連智高專利事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 畢進

本發明揭示了一種基于多業務的衛星全光網絡波長路由方法。相較于現有的技術，本申請使用LEO/MEO雙層衛星體系結構，將LEO衛星空間拓撲結構劃分區域，并在區域內進行路由更新，由MEO衛星負責區域間的路由更新和信息傳輸，提高算法更新路由的收斂速度；通過為不同的業務分配不同數量的波長集，滿足不同的業務要求；鏈路權重考慮波長剩余數和傳輸時延，并動態改變鏈路權重；同時綜合考慮波長沖突度，確定路由時考慮其他節點將來對波長的占用情況，從而延期選用波長沖突度大的鏈路。本發明可以實現網絡負載均衡和資源的合理利用，提高了衛星光網絡中波長利用率，滿足不同業務的通信需求，同時使網絡的阻塞率大大降低。

技術領域

本發明屬于衛星光通信領域，具體說是一種基于多業務的衛星全光網絡波長路由方法。

背景技術

隨著氣象、遙感和軍事領域應用需求的不斷擴大，對衛星通信技術提出了新的要求。除了傳輸傳統的遙測、遙控數據之外，還需要雙向傳輸視頻、音頻、科學實驗等多種不同類型的數據，傳輸數據量大，從幾bit/s到幾百兆bit/s不等。傳統的微波式衛星很難滿足技術發展的要求，激光鏈路式衛星具有通信容量大、功耗低、保密性和抗毀性強以及技術更新快、成本低等優勢，能夠很好的滿足衛星通信的發展需求，成為當今研究的熱點。

在衛星光網絡中，研究的難點是波長路由問題，即波長和路由的分配RWA問題，動態的RWA問題已經被證明是NP-hard問題。如何利用雙層衛星體系結構的優勢以及根據全光網絡帶寬大、功耗低和抗毀性強等優點，建立雙層衛星結構下的基于多業務的衛星全光網絡波長路由方法是急需解決的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明結合MEO/LEO衛星星座特點，提出一種基于多業務的衛星全光網絡波長路由方法。該方法選路時的鏈路權重綜合考慮時延、可用波長數因素，同時引入波長沖突度機制，從而使衛星網絡節點負載均衡，減小節點壓力，同時減小網絡節點的阻塞率，提高了波長利用率，滿足不同業務的通信需求。

為決解衛星光網絡波長路由問題，本發明的技術方案是這樣實現的：一種基于多業務的衛星全光網絡波長路由方法，具體包括：

S1：收集LEO/MEO衛星參數:軌道高度h、俯仰角θ、衛星星歷參數，通過計算LEO、MEO衛星星下點之間距離的方法，以及“星下點距離最短”原則，建立LEO和MEO之間的網絡拓撲結構，確定LEO衛星與唯一的MEO衛星建立鏈路，將LEO衛星劃分區域；

S2：根據業務類型劃分等級，確定業務優先級集F＝{f₁,f₂,…,f_m}；

S3：統計衛星的波長數，以業務優先級F＝{f₁,f₂,…,f_m}將波長分簇，形成波長分簇集合C＝{c₁,c₂,…,c_k}，并使m＝k；使最高優先級業務擁有最大的波長簇，即可用波長數最多；簇與簇之間可用波長有交集，提高波長利用率；

S4：以可用波長數和時延初始化鏈路權重C₀(u,v)，其中u,v為衛星節點；

S5：確定K條關鍵路徑，鏈路權重使用初始權重C₀(u,v)；

S6：基于波長沖突度的K條關鍵路徑鏈路權重調整，當確定關鍵路徑后，需要重新設置網絡中關鍵鏈路權重，將關鍵鏈路權重分為兩部分，初始權重和波長沖突度；

S7：從調整權重后的K條關鍵路徑中選擇鏈路權重和最小的路徑建立路由，并以業務優先級為依據在對應的波長簇中分配波長；

S8：更新網絡拓撲結構，重新計算鏈路權重。