一种优化时延的低轨卫星馈电负载均衡方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种优化时延的低轨卫星馈电负载均衡方法及系统。本方法为：1)空间路由器的链路参数测量单元获取并上报SDN控制器所需的状态参数信息；2)SDN控制器中负载均衡策略管理单元根据收到的所述状态参数信息生成负载均衡策略；3)SDN控制器根据负载均衡策略生成流表并下发到对应空间路由器中。得益于SDN控制器的全局视角，以及强大的存储计算能力，负载均衡策略管理单元可以得到系统最优的链路传输数据量；随后通过网络拓扑信息以及相应的路由算法制定路由策略最终得到天基路由器以及地基路由器之间的馈电链路负载均衡策略。完成上述步骤后，更新相应路由器流表。

A Feed Load Balancing Method and System for LEO Satellite with Optimized Delay

The invention discloses a method and system for optimizing the feeding load balance of LEO satellites with time delay. The method is as follows: 1) the link parameter measurement unit of the spatial router obtains and reports the state parameter information required by the SDN controller; 2) the load balancing strategy management unit of the SDN controller generates the load balancing strategy based on the received state parameter information; 3) the SDN controller generates the flow table according to the load balancing strategy and sends it to the corresponding spatial router. Thanks to the global perspective of the SDN controller and the powerful storage and computing capability, the load balancing strategy management unit can obtain the optimal link transmission data volume of the system. Then, through the network topology information and the corresponding routing algorithm, the routing strategy is formulated, and finally the feed link load balancing strategy between the space-based router and the ground-based router is obtained. After completing the above steps, update the corresponding router flow table.

【技术实现步骤摘要】
一种优化时延的低轨卫星馈电负载均衡方法及系统
本专利技术属于卫星通信领域，涉及馈电链路的负载均衡路由方法，是一种基于网络状态的负载均衡路由方法。
技术介绍
卫星通信技术可以帮助陆地通信网络提高可扩展性以及灵活性，3GPP在下一代新服务和市场的服务要求(TS22.261)中要求5G系统应能够使用卫星接入提供服务。与中轨卫星(MEO)和地球静止轨道卫星(GEO)相比，低轨卫星(LEO)具有更好的信号质量和更短的传播延迟，引起了极大的关注。然而，卫星的特性增加了保证网络服务质量(QoS)的困难，尤其是连接空间基站以及地面控制器的馈电(feeder)链路。一方面，全球流量分布不均导致馈电链路负载不均衡。另一方面，卫星的高移动性导致的馈电链路传输能力等高度变化则加剧了这一现象。这使得负载均衡在传播延迟更长的馈电链路中更加重要。常用的负载均衡路由算法如链路状态路由算法，利用图论中的最短路径算法来计算网络中两结点之间的最佳路径。但是该类算法假设路径相互独立，互不干扰，因此只简单地为结点选择最优的转发路径，但由于卫星存储计算能力有限，这种方式只能实现局部优化，缺乏从全局的角度优化网络性能。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种优化时延的低轨卫星馈电负载均衡方法，其步骤包括：1)空间路由器的链路参数测量单元获取并上报SDN控制器所需的状态参数信息；2)SDN控制器中负载均衡策略管理单元根据收到的所述状态参数信息生成负载均衡策略；3)SDN控制器根据负载均衡策略生成流表并下发到对应空间路由器中。

【技术特征摘要】
1.一种优化时延的低轨卫星馈电负载均衡方法，其步骤包括：1)空间路由器的链路参数测量单元获取并上报SDN控制器所需的状态参数信息；2)SDN控制器中负载均衡策略管理单元根据收到的所述状态参数信息生成负载均衡策略；3)SDN控制器根据负载均衡策略生成流表并下发到对应空间路由器中。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态参数信息包括星间链路状态信息、馈电链路状态信息、空间路由器状态信息。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述空间路由器状态信息包括时间片t时卫星i的待传输数据量和卫星i的可视时间根据卫星i的轨道高度和运行速度计算得到该卫星i的所述可视时间所述馈电链路状态信息包括时间片t时，空间路由器i与地面路由器相连的馈电链路最大传输速率4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，负载均衡策略管理单元生成所述负载均衡策略的方法为：首先根据馈电链路最大传输速率以及可视时间计算第i条馈电链路传输能力然后根据馈电链路能力以及实际待传输数据量计算系统目标函数αi以及γi为系数因子，n为空间路由器总数，是馈电链路的时延模型；每一空间路由器与地面路由器之间具有一馈电链路，每一卫星包括一空间基站和一空间路由器；然后计算目标函数U最大化的值，得到系统拓扑中时刻t时第i条馈电链路的最佳传输数据量然后根据得到的各最佳传输数据量制定时间片t时的负载均衡策略Trant。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述时延模型其中，为传输时延，fit为转发时延，Di是卫星运行轨道高度，c是电磁波传播速率。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过拉格朗日乘子法求解所述最佳传输数据量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小卉，郑韶雯，周卫华，汪永明，
申请(专利权)人：中国科学院信息工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11