一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法技术

本发明专利技术公开了一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法，包括以下步骤：获取各卫星IP地址及激光器连接信息表；根据激光器连接信息表，各卫星节点进行相邻卫星连接初始化并根据传统路径算法规划路由；设定阈值，筛选重要链路；采用强连通算法得到星间连接的强连通分量，各强连通分量作为平行子网，对有向图进行缩图；根据流量重规划路由，平行子网间采用跨距连接，平行子网内采用强连接，重复以上步骤，将子网间连接转为长距离连接。本发明专利技术的一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法，通过获取星间链路流量信息，有向性构造有向图，规划平行子网，进行子网间、子网内激光连接调整，实现结构可变式组网，确保高效性的区域间传输。确保高效性的区域间传输。确保高效性的区域间传输。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法


[0001]本专利技术涉及组网方法，尤其涉及一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法。

技术介绍

[0002]目前对于卫星组网方式的研究主要还是建立在现有微波通信传输技术上以小规模组网、星地通信为主，链路调度方案并不适用与当前星间激光互联背景下的低轨巨型星座。其研究大部分针对铱星或简易的倾斜轨道星座，方案大多采用相邻卫星通信方案，围绕最短路径、多跳传输，少有针对超大规模星座进行组网研究。如今卫星数目激增，组网规模扩大，且卫星之间预计采用激光通信方案，在卫星数上万背景下，密集卫星组网后路由跳数增多，时延增大，激光通信的优势消耗殆尽。当前，传统卫星组网方案无法充分发挥数万颗卫星组网和星间激光通信带来的超低时延优势。

技术实现思路

[0003]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是现有的卫星组网方式不适合星间激光互联背景下的低轨巨型星座，也不适合超大规模星座的组网研究，在卫星数上万背景下，密集卫星组网后路由跳数增多，时延增大。因此，本专利技术提供了一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法，通过获取星间链路流量信息，通过流量有向性构造有向图，通过强连通算法规划平行子网，进行子网间、子网内激光连接调整，实现结构可变式组网，确保高效性的区域间传输。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法，包括以下步骤：
[0005]获取各卫星IP地址及激光器连接信息表；
[0006]根据激光器连接信息表，各卫星节点进行相邻卫星连接初始化并根据传统路径算法规划路由；
[0007]根据规划后的路由计算星间链路流量权重，设定阈值，筛选重要链路并创建基于重要链路的流量有向图；
[0008]根据流量有向图，采用强连通算法得到星间连接的强连通分量；
[0009]根据流量有向图及强连通分量，各强连通分量作为平行子网，对有向图进行缩图；
[0010]根据流量对路由进行重规划，平行子网间采用跨距连接，平行子网内采用强连接，重复以上步骤，将子网间连接转为长距离连接，保障特定业务。
[0011]进一步地，各卫星均拥有一张激光器连接信息表，激光器连接信息表内记录各卫星当前连接卫星、当前时刻的激光可达范围内的卫星IP及其位置逻辑地址；其中，激光可达范围内的卫星IP即是各卫星可调整激光器进行连接的卫星IP，位置逻辑地址即各卫星可连接的所有卫星的当前位置信息；激光器连接信息表跟随卫星位置变动不断更新。
[0012]进一步地，利用激光器连接信息表中的卫星逻辑地址找到各卫星同轨前后卫星及邻轨左右卫星，每个卫星节点与上述4个相邻卫星进行连接，完成初始化，从而完成每颗卫
星连接初始化，各链路初始开销均相等。
[0013]进一步地，基于初始化后的各链路的连接情况，采用传统算法，为当前各类通信请求规划路由，得到星间各链路流量情况，计算各链路的开销。
[0014]进一步地，筛选重要链路并创建基于重要链路的流量有向图，具体包括，设定链路开销阈值，将各链路开销与阈值比较，大于该阈值则判为重要链路，小于该阈值则判为小流量业务；然后创建流量有向图，将所有重要链路加入有向图，小流量业务无需计入有向图。
[0015]进一步地，对由重要链路创建的流量有向图，采用强连通算法，计算有向图强连通分量，整张星网存在于强连通分量的任意一对卫星节点均可连通。
[0016]进一步地，将得到的每个强连通分量规划为一张平行子网，存储子网内各节点信息；将每张子网缩为有向图的一个节点，可得到各子网之间的流量有向图，该图中的连接是子网与子网之间的连接。
[0017]进一步地，进行路由重规划，对于各子网内业务采用原路由方式，计算子网内各链路开销；对于跨子网业务，则采用长距离链路，两子网中卫星节点跨长距连接。
[0018]进一步地，根据流量对路由进行重规划路由，所述平行子网间采用跨距连接，所述平行子网内采用强连接，重复以上步骤，将子网间连接转为长距离连接，具体包括，对于跨子网业务，设定链路开销阈值，筛选源、目的子网中链路开销小的卫星节点集A与B；对于筛选出的源子网卫星节点集A，查询激光器连接信息表，筛选可连接B的卫星节点集A＇，并得到与A＇内节点连接的B＇；若A＇中存在多个可选节点，则以最短路径算法得到最终结果，调整激光器，子网间进行长距离连接；若A＇中不存在可选节点，则选择与目标子网邻近且总链路开销最小的子网作为目标子网。
[0019]进一步地，重复节点筛选步骤，直至连接至目的卫星节点。
[0020]技术效果
[0021]当前路由方案大多基于相邻卫星通信，围绕最短路径、多跳传输的情况，如今超大规模星座进行组网，规模扩大，且卫星之间预计采用激光通信方案，密集卫星组网后路由跳数增多，时延增大，激光通信的优势消耗殆尽。本专利技术能够弥补传统卫星组网方案无法保持的超低时延优势。
[0022]本专利技术的一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法，通过传统路径算法规划初始路由，进而得到星间链路流量权重，然后利用强连通算法，对大规模星座卫星进行规划，得到多张平行子网，随后将子网间连接转为长距离连接，优化组网通信中的传输跳数和链路连接，实现子网间、子网内激光连接调整，实现结构可变式组网，保持超低时延优势，确保高效性的区域间传输。
[0023]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0024]图1是本专利技术的一个较佳实施例的一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法的示意图；
[0025]图2是本专利技术的一个较佳实施例的一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法的卫星星间链路连接过程变化示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的例图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]如图1所示，本专利技术实施例提供了一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法，包括以下步骤：
[0028]步骤100，获取各卫星IP地址及激光器连接信息表；具体的，各卫星均拥有一张激光器连接信息表，激光器连接信息表内记录各卫星当前连接卫星、当前时刻的激光可达范围内的卫星IP及其位置逻辑地址；其中，激光可达范围内的卫星IP即是各卫星可调整激光器进行连接的卫星IP，位置逻辑地址即各卫星可连接的所有卫星的当前位置信息；激光器连接信息表跟随卫星位置变动不断更新。
[0029]步骤200，根据激光器连接信息表，各卫星节点进行相邻卫星连接初始化并根据传统路径算法规划路由；具体的，利用卫星位置逻辑地址找到该卫星同轨前后卫星及邻轨左右卫星，该卫星节点与这四个相邻卫星进行连接，完成初始化。对每颗卫星完成该操作，完成卫星本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法，其特征在于，包括以下步骤：获取各卫星IP地址及激光器连接信息表；根据所述激光器连接信息表，各卫星节点进行相邻卫星连接初始化并根据传统路径算法规划路由；根据规划后的路由计算星间链路流量权重，设定阈值，筛选重要链路并创建基于重要链路的流量有向图；根据流量有向图，采用强连通算法得到星间连接的强连通分量；根据所述流量有向图及所述强连通分量，各强连通分量作为平行子网，对有向图进行缩图；根据流量对路由进行重规划，所述平行子网间采用跨距连接，所述平行子网内采用强连接，重复以上步骤，将子网间连接转为长距离连接，保障特定业务。2.如权利要求1所述的一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法，其特征在于，各卫星均拥有一张激光器连接信息表，所述激光器连接信息表内记录各卫星当前连接卫星、当前时刻的激光可达范围内的卫星IP及其位置逻辑地址；其中，所述激光可达范围内的卫星IP即是各卫星可调整激光器进行连接的卫星IP，位置逻辑地址即各卫星可连接的所有卫星的当前位置信息；所述激光器连接信息表跟随卫星位置变动不断更新。3.如权利要求2所述的一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法，其特征在于，利用所述激光器连接信息表中的卫星逻辑地址找到各卫星同轨前后卫星及邻轨左右卫星，每个卫星节点与上述4个相邻卫星进行连接，完成初始化，从而完成每颗卫星连接初始化，各链路初始开销均相等。4.如权利要求3所述的一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法，其特征在于，基于初始化后的各链路的连接情况，采用传统算法，为当前各类通信请求规划路由，得到星间各链路流量情况，计算各链路的开销。5.如权利要求4所述的一种基于大规模星座卫星的多重平行组网方法，其特征在于，筛选重要链路并创建基于重要链路的流量有向图，具体包括，设定链路开销...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹炳尧，洪艺铭，张俊杰，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：