一种基于虚拟拓扑的低轨卫星路由改进方法技术

本发明专利技术公开了一种基于虚拟拓扑的低轨卫星路由改进方法，包括链路选择、拥塞处理和链路状态监测三个部分。链路选择是每颗卫星根据邻接矩阵计算当前节点到目的节点的最短距离路径；拥塞处理是卫星节点定期检测队列缓冲区拥塞程度，并根据拥塞情况进行路径优化；链路状态监测是卫星节点周期性地向邻居节点发送链路状态监测帧判断链路连通状态，以判断链路状态。在最短路径算法的基础上，将卫星节点的拥塞情况以及链路通断情况纳入选路依据，改进了传统虚拟拓扑算法中的选择路径的方式，可以有避免卫星网络的节点拥塞以及链路中断，从而降低卫星通信的平均时延和丢包率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟拓扑的低轨卫星路由改进方法
本专利技术涉及一种基于虚拟拓扑的低轨卫星路由改进方法，属于卫星通信领域，主要应用于低轨卫星网络中。
技术介绍
随着互联网的广泛应用和空间技术的告诉发展，卫星网络已经成为移动通信网络的重要组成部分。以铱星(Iridium)和Starlink为代表的低地球轨道(LEO)卫星网络提供全球覆盖范围和实时服务，并为空地综合通信系统的发展做出贡献。与地面网络相比，卫星网络可以解决长距离传输问题和覆盖荒凉的地形(森林、海洋、沙漠等)，因此在未来网络中，将低轨卫星与地面网络结合起来可以有力的扩展和补充地面通信网的不足，并且解决全球覆盖的问题。低轨卫星星座的复杂性在于系统中存在大量的卫星，高速运动的卫星使其拓扑结构呈高速动态变化，因此需要进行频繁的链路切换。若要使卫星星座系统达到最好的性能，要解决的第一个问题就是卫星之间的路由。路由问题一直是通信网络中的核心问题，路由策略的性能直接反映了整个通信网络的性能。由于卫星网络拓扑的时变性，使得部署在地面网络中的传统路由方案不能直接迁移到卫星网络中，而现有的路由算法还未形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟拓扑的低轨卫星路由改进方法，其特征在于：每颗卫星节点定期检测队列缓冲区拥塞程度以及与邻居卫星节点的链路通断状态，根据获得的信息修改邻接矩阵并计算最短路径路由表；具体包括链路选择、拥塞处理和链路状态监测三个部分，具体步骤如下：/n(1)链路选择：当源卫星节点需要将数据包传输至目的卫星节点时，所属系统内的每颗卫星节点根据各自的邻接矩阵计算自身到目的卫星节点的最短路径路由表，数据包根据各颗卫星节点的最短路径路由表从源卫星节点传输至目的卫星节点；当数据包到达目的卫星节点后，统计数据包在传输过程中的平均端到端时延以及丢包率；/n(2)拥塞处理：每颗卫星节点定期检测队列缓冲区是否产生拥塞，...

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟拓扑的低轨卫星路由改进方法，其特征在于：每颗卫星节点定期检测队列缓冲区拥塞程度以及与邻居卫星节点的链路通断状态，根据获得的信息修改邻接矩阵并计算最短路径路由表；具体包括链路选择、拥塞处理和链路状态监测三个部分，具体步骤如下：
(1)链路选择：当源卫星节点需要将数据包传输至目的卫星节点时，所属系统内的每颗卫星节点根据各自的邻接矩阵计算自身到目的卫星节点的最短路径路由表，数据包根据各颗卫星节点的最短路径路由表从源卫星节点传输至目的卫星节点；当数据包到达目的卫星节点后，统计数据包在传输过程中的平均端到端时延以及丢包率；
(2)拥塞处理：每颗卫星节点定期检测队列缓冲区是否产生拥塞，若产生拥塞则根据拥塞程度更新邻接矩阵和最短路径路由表；
(3)链路状态监测：每颗卫星节点周期性地向邻居卫星节点发送hello包以判断其与邻居卫星节点的链路通断状态，当三倍周期的时间内未收到邻居卫星节点的反馈hello包，则判断其与该邻居卫星节点的链路中断，若其与邻居卫星节点的链路通断状态发生变化则更新邻接矩阵和最短路径路由表。


2.根据权利要求1所述的基于虚拟拓扑的低轨卫星路由改进方法，其特征在于：所述步骤(1)中，源卫星节点根据计算出的最短路径路由表以一定的发送速率向目的卫星节点发送数据包，具体包括如下步骤：
(1.1)源卫星节点经其它卫星节点将数据包传输给目的卫星节点，卫星节点每发送一个数据包，该卫星节点发送数据包的总个数加1，每颗卫星节点统计自身发送数据包的总个数；
(1.2)卫星节点根据邻接矩阵利用Dijkstra算法计算最短距离路径，形成最短路径路由表，数据包根据最短路径路由表进行传输；
(1.3)当数据包到达目的卫星节点后，统计数据包在传输过程中的平均端到端时延以及丢包率，端到端时延为数据包从源卫星节点发送到目的卫星节点所需要的时间。


3.根据权利要求1所述的基于虚拟拓扑的低轨卫星路由改进方法，其特征在于：所述步骤(1)中，平均端到端时延以及丢包率计算公式为：












其中，为第i个数据包从源卫星节点到目的卫星节点的时延；为第i个数据包从源卫星节点到目的卫星节点的传播时延，Dsrc→des为数据包从...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁晓进，孙超然，朱晓荣，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32