本发明专利技术公开了卫星全光网络的路由波长分配方法、装置、终端及介质，包括：对路由波长分配模型进行初始化；通过最短路径算法获取任意两颗卫星对之间的最短路径，得到卫星全光网络中的K条最短路径；其中，所述任意两颗卫星对包括：源节点和目的节点；收集当前卫星的星间激光链路参数，得到时延、使用波长数、流量强度和多普勒波长漂移；将所述K条最短路径和所述星间激光链路参数输入蜂群算法，对当前卫星进行路由和波长分配；根据分配后的路由和波长建立当前卫星的通信光路。本发明专利技术实现了星上资源的合理利用、降低了网络的阻塞率并保持较低的通信时延。信时延。信时延。
【技术实现步骤摘要】
卫星全光网络的路由波长分配方法、装置、终端及介质
[0001]本专利技术涉及卫星光通信
，尤其涉及的是卫星全光网络的路由波长分配方法、装置、终端及介质。
技术介绍
[0002]卫星网络是实现空间高速信息网通信的重要组成部分，随着海量用户接入数据量爆发式增长和用户服务多样化的刺激下，对卫星链路的传输速率、传输容量提出了更高的要求。现有卫星光网络采用单波长激光星间链路和星上电交换技术来实现数据的传输，需要进行光
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电
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光的转换，受限于电子瓶颈，这一复杂的转换，势必会对用户的服务质量(QoS)造成了较大的影响。
[0003]随着激光通信和光交换技术的发展，尤其是星上波分复用(WDM)技术的出现，使得卫星网络在星间建立多波长光通道，组成了全光交换的光传输网，无需复杂的光电转换，大大提高了数据的传输速率，有效地提升了信息交换的容量。波长路由分配(RWA)是卫星全光网络的关键技术，它将衡量光网络的性能指标和各种约束条件转化为权重因子，采用优化算法，以实现为网络中的业务请求分配合理的路径和有效的波长。
[0004]启发式算法是一个基于直观或经验构造的算法，在可接受的代价下给出待解决问题的相对较优的解。蜂群算法是一种受蜂群觅食过程启发的启发式算法，蜜蜂寻找优质食物源的过程就是获得全局最优解的过程。蜂群算法具有结构简单、收敛速度快、控制参数少、稳定性好、效率高等优点，被广泛用于优化问题。
[0005]现有的LEO/MEO双层卫星体系结构，将LEO卫星空间拓扑结构划分区域，并在区域内进行路由更新，由MEO卫星负责区域间的路由更新和信息传输，通过为不同的业务分配不同数量的波长集，满足不同的业务要求；链路权重考虑波长剩余数和传输时延，并动态改变链路权重；同时综合考虑波长冲突度，确定路由时考虑其他节点将来对波长的占用情况，从而延期选用波长冲突度大的链路。但该方案未考虑波长连续性、多普勒波长漂移和业务流量分布不均匀这会造成路由波长分配不合理的以及网络拥塞，此外，LEO/MEO双层卫星体系结构不仅部署复杂而且需要很高的成本代价。
[0006]还有方案提出了基于链路代价的蜂群优化RWA算法。首先，根据星间激光ISL的特性建立了链路的代价函数模型，综合考虑了传输时延和波长占用情况，同时考虑了多普勒波长漂移影响、波长连续性和一致性的约束；然后，基于代价函数从初始化、路径搜索、全局优化三个阶段对用于RWA问题的蜂群算法进行了优化，虽然，该方案可以实现较好的全局搜索能力、较快的收敛速度和较小的阻塞概率。但是该方案未考虑卫星用户业务请求的分布存在较大的差异，在流量集中区域会造成网络拥塞将导致网络无法对业务进行实时响应。
[0007]因此，现有技术还有待改进。
技术实现思路
[0008]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术缺陷，本专利技术提供卫星全光网络的
路由波长分配方法、装置、终端及介质，以解决现有的路由波长分配不合理导致的网络拥塞的技术问题。
[0009]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术提供一种卫星全光网络的路由波长分配方法，包括：对路由波长分配模型进行初始化；通过最短路径算法获取任意两颗卫星对之间的最短路径，得到卫星全光网络中的K条最短路径；其中，所述任意两颗卫星对包括：源节点和目的节点；收集当前卫星的星间激光链路参数，得到时延、使用波长数、流量强度和多普勒波长漂移；将所述K条最短路径和所述星间激光链路参数输入蜂群算法，对当前卫星进行路由和波长分配；根据分配后的路由和波长建立当前卫星的通信光路。
[0010]在一种实现方式中，所述对路由波长分配模型进行初始化，之前包括：将各卫星的运动周期分为若干个时间片，并在每个时间片内将由多个卫星组成的网络拓扑设为固定的拓扑结构；根据所述固定的拓扑结构对各卫星配置对应的路由表。
[0011]在一种实现方式中，所述对路由波长分配模型进行初始化，包括：对所述路由波长分配模型的网络参数进行初始化，形成初始种群。
[0012]在一种实现方式中，所述通过最短路径算法获取任意两颗卫星对之间的最短路径，得到卫星全光网络中的K条最短路径，包括：在每个时间片开始时，通过所述最短路径算法获取任意两颗卫星对之间的最短路径，得到所述卫星全光网络中的K条最短路径；将所述K条最短路径对应的下一跳节点记录到路由表中。
[0013]在一种实现方式中，所述收集当前卫星的星间激光链路参数，得到时延、使用波长数、流量强度和多普勒波长漂移，包括：收集当前卫星的星间激光链路参数，得到所述时延、所述使用波长数、所述流量强度和所述多普勒波长漂移；定义链路成本修正因子；根据所述定义的链路成本修正因子对各卫星覆盖区域的流量强度进行修正，得到修正后的流量强度。
[0014]在一种实现方式中，所述定义链路成本修正因子，包括：假设数据传输的光路径（s，d）为：，定义修正因子如下：其中，为卫星i覆盖区域的流量强度，为所有卫星接收的流量强度之和。
[0015]在一种实现方式中，所述路由波长分配模型为：(s,d)表示从源节点s到目的节点d的一系列节点和路径的集合，表示通过(s,d)的代价，为链路的传输时延，代表链路上已被占用波长数，代表链路的多普勒波长漂移量，为整个网络中所有光链路的最大传输时延可以通过星座参数计算得到，整个网络中波长资源的总数，为整个网络中最大多普勒波长漂移；代表路径(s,d)上链路的时延，代表卫星光网络中实时业务传输所能容忍的最大时延，代表路径(s,d)上链路所占用的波长，代表第k个波长资源，代表链路多普勒波长的偏移量，代表所能容忍最大多普勒波长偏移量的阈值。
[0016]在一种实现方式中，将所述K条最短路径和所述星间激光链路参数输入蜂群算法，对当前卫星进行路由和波长分配，包括：将所述K条最短路径和所述星间激光链路参数输入所述路由波长分配模型的蜂群算法；通过所述蜂群算法求解满足最小传输时延、最大多普勒波长漂移以及波长连续性约束的光路径成本最小的路径。
[0017]在一种实现方式中，所述通过所述蜂群算法求解满足最小传输时延、最大多普勒波长漂移以及波长连续性约束的光路径成本最小的路径，包括：根据初始种群生成新的候选解；计算所述新的候选解的目标函数值；计算各解集的概率，并根据各解集的概率进行迭代或输出所述光路径成本最小的路径对应的解集。
[0018]在一种实现方式中，所述根据分配后的路由和波长建立当前卫星的通信光路，之后包括：每切换一次时间片，将新的下一跳节点上传到地面网关站所接入的卫星节点上，并以广播形式通知所有卫星节点更新路由表。
[0019]第二方面，本专利技术提供一种卫星全光网络的路由波长分配装置，包括：初始化模块，用于对路由波长分配模型进行初始化；最短路径计算模块，用于通过最短路径算法获取任意两颗卫星对之间的最短路径，得到卫星全光网络中的K条最短路径；其中，所述任意两颗卫星对包括：源节点和目的节点；
链路参数获取模块，用于收集当前卫星的星间激光链路参数，得到时延、使用波本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种卫星全光网络的路由波长分配方法，其特征在于，包括：对路由波长分配模型进行初始化；通过最短路径算法获取任意两颗卫星对之间的最短路径，得到卫星全光网络中的K条最短路径；其中，所述任意两颗卫星对包括：源节点和目的节点；收集当前卫星的星间激光链路参数，得到时延、使用波长数、流量强度和多普勒波长漂移；将所述K条最短路径和所述星间激光链路参数输入蜂群算法，对当前卫星进行路由和波长分配；根据分配后的路由和波长建立当前卫星的通信光路。2.根据权利要求1所述的卫星全光网络的路由波长分配方法，其特征在于，所述对路由波长分配模型进行初始化，之前包括：将各卫星的运动周期分为若干个时间片，并在每个时间片内将由多个卫星组成的网络拓扑设为固定的拓扑结构；根据所述固定的拓扑结构对各卫星配置对应的路由表。3.根据权利要求1所述的卫星全光网络的路由波长分配方法，其特征在于，所述对路由波长分配模型进行初始化，包括：对所述路由波长分配模型的网络参数进行初始化，形成初始种群。4.根据权利要求1所述的卫星全光网络的路由波长分配方法，其特征在于，所述通过最短路径算法获取任意两颗卫星对之间的最短路径，得到卫星全光网络中的K条最短路径，包括：在每个时间片开始时，通过所述最短路径算法获取任意两颗卫星对之间的最短路径，得到所述卫星全光网络中的K条最短路径；将所述K条最短路径对应的下一跳节点记录到路由表中。5.根据权利要求1所述的卫星全光网络的路由波长分配方法，其特征在于，所述收集当前卫星的星间激光链路参数，得到时延、使用波长数、流量强度和多普勒波长漂移，包括：收集当前卫星的星间激光链路参数，得到所述时延、所述使用波长数、所述流量强度和所述多普勒波长漂移；定义链路成本修正因子；根据所述定义的链路成本修正因子对各卫星覆盖区域的流量强度进行修正，得到修正后的流量强度。6.根据权利要求5所述的卫星全光网络的路由波长分配方法，其特征在于，所述定义链路成本修正因子，包括：假设数据传输的光路径（s，d）为：，定义修正因子如下：其中，为卫星i覆盖区域的流量强度，为所有卫星接收的流量强
度之和。7.根据权利要求1所述的卫星全光网络的路由波长分配方法，其特征在于，所述路由波长分配模型为：(s,d)表示从源节点s到目的节点d的一系列节点和路径的集合，表示通过(s,d)的代价，为链路的传输时延，代表链路上已被占用波长数，代表链路的多普勒波长漂移量，为整个网络中所有光链路的最大传输时延可以通过星座参数计算得到，整个网络中波长资源的总数，为整个网络中最大多普勒波长漂移；代表路径(s,d)上...
【专利技术属性】
技术研发人员：司马端，钱振洋，薛佳音，罗小辉，郑壮鑫，丁兆雄，张钦宇，
申请(专利权)人：鹏城实验室，
类型：发明
国别省市：
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