[發明專利]一種極軌道衛星網絡反向縫的建鏈方法

有效

• 申請號: 202110065814.3
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112671455B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 劉宇婷;田豐;李國通
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04W76/10
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

本發明涉及衛星網絡技術領域，提出了一種極軌道衛星網絡反向縫的建鏈方法，包括：設定在建鏈起始緯度lat_s和建鏈結束緯度lat_e之間的可建鏈區域；將可建鏈區域劃分為交叉建鏈區，其中交叉建鏈區內星間鏈路條數為n；確定反向縫建鏈緯度參照集合L(lat)；以及讓建鏈衛星參照L(lat)調整狀態。至少部分解決了現有技術中存在的極軌道衛星網絡反向縫附近的衛星進行數據傳輸時時延大、效率低，路由跳數高、易丟包的問題，顯著降低了反向縫附近的衛星進行數據傳輸的時延，對全網路由起到了優化作用。

技術領域

本發明總的來說涉及衛星網絡技術領域，更具體而言涉及一種極軌道衛星網絡反向縫的建鏈方法。

背景技術

低軌道(LE0)衛星網絡以其可全球覆蓋、成本低、部署靈活等優勢，已經成為一種提供全球互聯網帶寬接入服務的重要方式。傳統的低軌衛星網絡由空間網絡和地面網絡組成。在空間網絡中，衛星按照其運行的軌道進行劃分。相鄰衛星之間通過星間鏈路(Inter-Satellite Link)ISL進行通信。圖1示出了低軌極軌道衛星網絡，在軌道的一部分上，所有衛星由南向北運動，而在地球另一側，衛星由北向南運動。由于其首末兩個軌道相鄰，但運動方向相反的網絡結構特點，將形成一個360°的反向縫。將衛星網絡投影到二維平面內，縫隙出現在兩個分開的集合內，彼此相距180°。因此，在反向縫附近需跨縫傳輸的數據將跨越整個半球到達目的星所在軌道，因此存在時延大，轉發節點多易丟包的問題。

現對與反向縫跨縫數據傳輸有關的現有技術做介紹：

Bezalel(The impact of intersatellite communication links on LEOsperformance[C]//Telecommunication Systems.1997)研究了ISL體系結構的影響，提出將衛星網絡中的非相鄰軌道間的ISL連接起來，非相鄰軌道通常為相鄰軌道的相鄰軌道，用這種方法來減少當需跨縫通信或用戶衛星間距離較遠時的端到端延時。

De Sanctis等人(lp-based routing algorithms for leo satellite networksin near-polar orbits[C]//Aerospace Conference.IEEE Xplore，2003)提出了一種基于“跳數最小化”的改進方法，并仿真分析得出反向縫兩側不建鏈在端到端時延中將產生大量峰值的結論，但文中并未給出具體的優化方法。

Ekici等人(A distributed rout ing algorithm for datagram traffic inLEO satellite networks[J].IEEE/ACM Transactions on Networking，2001，9(2)：137-147)提出了一種適用于LEO衛星網絡的數據包路由方法，方法在需要經由平面間ISL傳輸時，將ISL的長度作為參考依據，盡量通過高緯度ISL進行傳輸以降低時延。在此基礎上，當需要跨縫傳輸數據時，將反向縫兩側割裂開，選擇最短的平面間ISL集合進行跨半球跨極點傳輸。該方法雖然降低了ISL的總體距離，但未改變需要經過的衛星節點數，依然給衛星系統造成了額外的壓力。

Yeo等人(An approach to the modeling of counter-rotating seamcommunication links for LEO satellite systems[J].2004：2016-2020)提出一種基于射頻(RF)類型天線的反向縫ISL切換構想，以簡化跨縫鏈路的切換過程，并分析說明光學天線無法完成跨縫數據的傳輸，該構想被很多學者證明存在分析偏差。

Guo等人(A Weighted Semi-Distributed Routing Algor ithm for LEOsatellite networks.[J].Journal of NetworkComputer Applications，2015∶1-11)對Yeo等人的分析錯誤進行了修正，并設計了一種雙轉盤跨縫天線系統用于反向縫處的跟蹤與傳輸，但該方法功耗較大。