[發明專利]一種低軌衛星通信網絡中的星間路由方法

有效

• 申請號: 202010660779.5
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN111953399B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 燕鋒;張路;章躍躍;夏瑋瑋;沈連豐;胡靜;宋鐵成
• 申請（專利權）人: 東南大學;上海航天電子通訊設備研究所
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04L45/28;H04L45/00;H04L45/74
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

1.一種低軌衛星通信網絡中的星間路由方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

(1)低軌衛星通信網絡在啟用前，初始化網絡中的所有衛星節點，將衛星實際物理地址映射為邏輯地址，使每個衛星節點擁有固定的邏輯地址(i，j)；其中(i，j)表示第i個軌道面的第j個衛星節點；當網絡開始啟用時，擁有邏輯地址的衛星節點構成的衛星星座拓撲動態變化；每顆衛星周期性的向鄰居節點發送hello包，并通過hello包的數據，在本地記錄鏈路狀態信息，鏈路狀態信息包括對應星間鏈路的傳輸時延、對應衛星節點在網絡中的邏輯地址以及網絡中的節點故障與擁塞信息；

(2)對于低軌衛星通信網絡中的任意一個路由請求，在從源節點S到目的節點D的多跳路由中，路由的調度方法包括步驟：

(2.1)在每個路由請求開始時，源節點S根據自身的邏輯地址(S_i，S_j)和目的節點D的邏輯地址(D_i，D_j)，確定軌道內跳數H_intra＝min{|S_j-D_j|，N-|S_j-D_j|}和軌道間跳數H_inter＝|S_i-D_i|；其中N是一個軌道面內的衛星節點總數；

(2.2)當一個路由請求的軌道內跳數H_intra和軌道間跳數H_inter確定好之后，源節點繼續根據相對位置信息，確定水平傳輸方向d_h和垂直傳輸方向d_v；

(3)確定水平和垂直傳輸的優先級，包括步驟：

(3.1)通過參數S_i和D_i，判斷源節點S和目的節點D是否在同一軌道面內，如果在，則垂直傳輸方向優先級高，優先進行軌道內數據傳輸；如果不在，則執行步驟(3.2)；當路由路徑中，存在鏈路故障時，有兩種選擇；第一種是，通過源節點到故障節點之間的節點中軌道間鏈路長度最短的節點，先中繼到鄰居軌道，然后進行軌道內傳輸，最后再回到原來的軌道面；第二種是，因為軌道面是一個閉合的橢圓形，所以可以采用反方向走的方式；兩種情況的路由跳數分別是H_intra+2和N-H_intra，取兩者中較小的一種方法，作為規避鏈路故障的路由路徑；

(3.2)判斷源節點S和目的節點D是否在同一極地地區上空，如果在，則先通過軌道內數據傳輸到極地外的中繼節點，再通過軌道間鏈路傳輸到目的節點所在的軌道面上；如果不在，則執行步驟(3.3)；如果在路徑中存在鏈路故障，優先選擇反方向軌道內傳輸到極地外的中繼節點，再沿水平傳輸方向，通過軌道間數據傳輸到D_i軌道面，作為規避鏈路故障的路由路徑；

(3.3)判斷源節點S到目的節點D是否經過極地上空，如果經過，則優先進行軌道內數據傳輸，當到達極地地區外，且距離極地地區最近的節點時，進行軌道間數據傳輸；如果不經過極地，則執行步驟(3.4)；如果在源節點(S_i，S_j)到極地地區之前的路徑中，存在鏈路故障，則選擇在源節點到故障節點之間的軌道間鏈路最短的節點，先沿水平傳輸方向，進行一次軌道間傳輸，然后按照步驟(2)，計算從當前節點到目的節點的路由；如果在出極地地區之后到目的節點(D_i，D_j)的路徑中，存在鏈路故障，先傳輸到D_i軌道面之前的軌道面，然后選擇故障節點到目的節點之間的軌道間鏈路最短的節點，進行軌道間數據傳輸；如果在極地地區內的路徑中，存在鏈路故障，則在進入極地地區之前，選擇一個極地地區內不故障的軌道面進行軌道內數據傳輸；

(3.4)判斷源節點軌道間距離和目的節點軌道間距離大小關系，如果源節點軌道間距離小，則優先進行軌道間數據傳輸，否則優先進行軌道內數據傳輸；其中節點的軌道間距離與節點所在的緯度相關，節點所在緯度越高，軌道間距離越小；對于優先進行軌道間數據傳輸，如果故障出現在軌道間鏈路，就先傳輸到故障節點的前一個節點，然后進行一次軌道內數據傳輸，然后按照步驟(2)，計算從當前節點到目的節點的路由；如果故障出現在軌道內鏈路，就先傳輸到D_i軌道面之前的軌道面，然后選擇故障節點到目的節點之間的軌道間鏈路最短的節點，進行軌道間數據傳輸；對于優先進行軌道內數據傳輸，如果故障出現在軌道間鏈路，就在源節點到目的節點前一個節點之間的軌道間鏈路最短的節點進行軌道間數據，直到到達故障鏈路的下一個節點所在的軌道面，然后按照步驟(2)，計算從當前節點到目的節點的路由；如果故障出現在軌道內鏈路，則選擇在源節點到故障節點之間的軌道間鏈路最短的節點，先沿水平傳輸方向，進行一次軌道間傳輸，然后按照步驟(2)，計算從當前節點到目的節點的路由。