[發明專利]一種基于虛擬節點的自適應抗毀衛星路由方法

有效

• 申請號: 202110290216.6
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113067627B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 訾元坤;張冰;張奭
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04W24/04;H04W28/02;H04W40/24
• 代理公司: 合肥律眾知識產權代理有限公司 34147
• 代理人: 練蘭英

本發明公開了一種基于虛擬節點的自適應抗毀衛星路由方法，其具體實現步驟是：在衛星為接收到的數據包路由時，首先感知衛星對應虛擬節點的變化以及衛星預先保存的全網星間鏈路通斷狀態的變化，觸發路由表更新，生成具有最短和次短路徑的路由表；然后通過主備切換策略為數據包從主選和備選下一跳中確定下一跳，在主選和備選下一跳因重載均不可用的情況下，選擇鏈路占用率較小的作為下一跳；本發明當衛星對應的虛擬節點切換時或星間鏈路狀態變化時，觸發路由更新，使路由具有抗毀能力，同時采用主備切換策略為接收到的數據包確定下一跳，使路由更有效的處理網絡擁塞。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種基于虛擬節點的自適應抗毀衛星路由方法。

背景技術

LEO衛星網絡中的骨干節點均是低軌高速運動衛星，網絡拓撲處于持續高速變化的狀態，另一方面，由于全球區域用戶分布不均勻，赤道和低緯度區域附近人口密集帶來的流量需求較大，而極地區域與海洋區域對流量的需求較少，導致在流量需求較大區域出現網絡擁塞，因此，現有的地面路由方法無法直接應用于衛星網絡中，需要針對衛星網絡的特征和擁塞問題，設計一種適用于LEO衛星網絡的特定路由算法。

Ekici E,Akyildiz I F,M.D.Bender，在其發表的論文“A distributed routingalgorithm for datagram traffic in LEO satellite networks[J].IEEE/ACMTransactions on Networking,2002,9(2):137-147.”中提出一種基于虛擬節點的分布式路由方法，將動態的衛星網絡轉化為由一系列虛擬節點組成的靜態網絡，基于虛擬節點的邏輯地址進行路由，該方案將路由分為方向估計、方向修正以及擁塞處理三個階段，方向估計階段依據當前衛星的邏輯地址和目的衛星的邏輯地址，以路徑跳數為代價度量獲取下一跳轉發方向，方向修正階段依據路徑長度對第一階段的計算結果排序，得到最優和次優下一跳轉發方向，擁塞避免階段依據鏈路擁塞程度選擇合適的下一跳轉發方向。

該方案存在的不足之處是，當網絡多個節點或多條星間鏈路出現故障，路由性能急劇下降，缺乏自適應抗毀能力，除此之外，該方案僅依據當前節點的鏈路擁塞情況而沒有考慮下一跳節點的擁塞情況做擁塞避免，無法很好的處理網絡擁塞。

發明內容

為解決上述背景技術中提出的問題。本發明提供了一種基于虛擬節點的自適應抗毀衛星路由方法，具有在衛星為接收到的數據包路由時，能夠及時感知鏈路狀態的變化，作出路由調整，并且能夠有效處理網絡擁塞的特點。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于虛擬節點的自適應抗毀衛星路由方法，包括以下步驟：

(1)更新事件觸發路由表更新：

(1a)在衛星網絡中選取一個未被選擇過的衛星；

(1b)所選衛星從其預先保存的全網星間鏈路通斷狀態中，統計衛星網絡中任意一個衛星與其它每個衛星的星間鏈路通斷狀態，將所有通狀態對應1，斷狀態對應0的星間鏈路狀態組成連接矩陣；

(1c)所選衛星判斷對應的虛擬節點是否發生變化，或所選衛星判斷衛星網絡中任意一個衛星與其它每個衛星的當前星間鏈路通斷狀態是否發生變化，若是，則執行步驟(1e)，否則，執行步驟(1d)；

(1d)所選衛星根據實際場景所設定的探測鏈路狀態的時間間隔，以及衛星節點對應虛擬節點發生變化的時間間隔，發送路由控制報文HELLO探測鏈路狀態變化，執行步驟(1c)；

(1e)所選衛星用變化的星間鏈路通斷狀態更新連接矩陣中對應元素的鏈路狀態；

(1f)所選衛星從其預先保存的全網衛星運動軌跡中，實時獲取衛星網絡中每個衛星當前所處的經緯度，以地心為空間直角坐標系的原點，獲得每個衛星所處經緯度在空間直角坐標系中對應的位置坐標；