【技术实现步骤摘要】
基于时间扩展图的卫星网络拓扑与路由联合规划方法
[0001]本专利技术属于通信
，尤其涉及一种资拓扑与路由联合规划方法，可用于资源受限的卫星网络。
技术介绍
[0002]因为轨道高度低，星地链路传输收到的干扰小，硬件配置成本相对较低，低轨卫星网络饱受商业航天的青睐。同时由于轨道较低，低轨卫星运动速度较快，使得低轨卫星网络拓扑变化较快。此外，对于一些低成本卫星，通常有着功率或者收发信机数量的限制，对于单收发信机受限、波束方向可调整的低轨卫星，可以通过调整波束方向与其他满足建链通信的卫星建链通信，但是在同一时间最多只能建立一条与其他卫星的通信链路。这些都使得低轨卫星网络的拓扑和资源具有较强的时变性，在此种情况下，传统应用于地面网络的拓扑与路由规划算法以及相应路由协议无法为空间业务提供稳定、高效、可靠的端到端传输服务。
[0003]在资源受限的卫星网络中，通常根据卫星节点的移动规律和不同的业务指标进行拓扑规划，现有的拓扑规划方案大多以最大网络容量或者网络中节点建链传输的公平性为规划目标。Fraire J等人在文献On...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于时间扩展图的卫星网络拓扑与路由联合规划方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据卫星网络的拓扑变化时刻和链路信息构建时间扩展图(1a)根据网络的联通状态划分若干连接时隙τ
n
，得到N个时隙的集合T＝{τ1,...,τ
n
,...,τ
N
}，保持卫星网络在一个时隙内的联通关系保持不变，其中τ
n
＝[t
n
‑
1,t
n
)表示第n个时隙的大小，(1b)令V＝{V
τ1
,...,V
τn
,...,V
τN
}表示卫星网络中各个时隙节点的集合，表示各个时隙网络中潜在连通边，表示节点i和节点j间的链路在τ
n
的链路带宽，δ表示链路切换时间，其中V
τn
表示时隙τ
n
中节点的集合；(1c)根据(1a)和(1b)的结果，构建时间扩展图:(2)根据需要规划传输路径的业务大小Size和业务开始时间t
s
，在时间扩展图中为该业务计算路由，规划从源节点S到目的节点D的最短传输路径(2a)初始化已到达节点集合R＝{S}，需要寻找邻居的节点的集合N
p
＝{S}，设C为所有节点的集合，N
p
中节点的邻居节点的集合设当前时隙τ为业务开始时间t
s
所在时隙；(2b)从时隙τ开始遍历未到达节点集合(C
‑
R)和N
p
，根据链路带宽业务大小Size、N
p
中节点的业务到达时间，为(C
‑
R)中的节点在N
p
中寻找使得业务到达时间最小的前置节点，且在寻找前置节点时，要使(C
‑
R)中节点的业务到达时间不能超出本时隙，再将这些前置节点加对应的下一跳入到N
pn
中，并令R＝R∪N
pn
，N
p
＝N
pn
，(2c)判断目的节点D是否在节点集合R中：若D∈R，则从目的节点D回溯路径执行步骤(3)；若且则返回(2b)；若且则令N
p
＝R，返回(2b)，从下一时隙的开始时间执行；(3)以目的节点D为起点，在最短传输路径中逆向寻找最长的子路径并满足中的任意一条链路在联通时间内的任意时刻都可以联通，且上节点数大于3；(4)对于已找到满足条件的子路径根据需要规划传输路径的业务大小Size、该子路径上各条链路的带宽链路切换时间δ，通过减小每条链路上业务的单次传输大小进行拓扑规划：(4a)获取子路径上的节点数(k+1)，根据子路径上各条链路的带宽寻找该子路径上所有链路的最小链路带宽B
min
；(4b)将大小为Size的业务分m次传输，并从m＝1开始依次增加，寻找使得业务总传输时间T
t
＝(2m+k
‑
2)T+(2m+k
‑
3)δ最小时的m，其中T＝Size/(m*B
min
)表示路径上的链路传输大小为(Size/m)的业务所需的最长时间；(4c)根据寻找出的传输次数m，判断规划是否成功：若m＝1，则规划失败，若m＞1，则规划成功，得到时隙大小T＝Size/(m*B
min
)；(4d)根据子路径上各条链路的带宽计算该子路径中链路在时间(t
s
',t
s
'+T
t
)
上的最小链路带宽B'
min
，并判断其与子路径上的最小链路带宽的大小：若B'
min
＜B
min
，则令B'
min
＝B<...
【专利技术属性】
技术研发人员：李红艳，韩筱，王鹏，史可懿，胡云，刘勤，马建鹏，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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