[发明专利]一种空天信息网络信息传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信息传输方法，尤其涉及一种空天信息网络的信息传输方法。

背景技术

    空天信息网络是一种包含了各种卫星、高空通信平台、各种飞机、飞行器以及地面通信站等不同种类、不同特性通信系统的综合网络。可作为灾难、战争环境下的应急通信系统，也可作为传统通信网络的扩展，为异构网络的融合提供支持，具有广阔的应用前景。在空天信息网络中，各类卫星和高空通信平台覆盖范围大，位置稳定（高空通信平台）或具有规律性（卫星），它们构成网络的骨干节点，负责网络的管理和信息传输。各种飞机、飞行器以及地面上的固定站点或者人员、车辆，作为网络的用户节点，通过骨干节点进行彼此之间的数据传输。

在网络的骨干节点中，卫星通信系统覆盖范围大，并且适合广播通信，因此空天信息网络中的主要功能是监测、收集网络状态信息，实现对整个网络的管理。在高空通信平台之间链路损坏或者用户与高空通信平台之间链路损坏时，卫星系统为节点之间的通信提供中继服务。

高空通信平台（飞艇、气球）位置相对固定，多个高空通信平台组成一个拓扑结构相对稳定的网络，负责在一定的覆盖区域内中继来自卫星和用户的信息。高空通信平台之间可以直接通信或者通过多跳方式进行通信。由于卫星的高度很高（例如静止轨道卫星高度为35786千米），直接通过卫星进行地面用户之间的信息中继需要较大的功率，并且延时也比较大（往返延时为250-280ms）。而高空通信平台的高度一般为20-50千米，远远低于卫星的高度，可以收到卫星监听不到的低功率信号，并且高空通信平台与地面的路径损耗较小，比静止轨道卫星少70多dB。因此地面用户以及飞机之间的通信尽量利用高空通信平台进行中继，便于用户数据的实时传输和终端天线的小型化。

目前针对空天信息网络路由技术的研究处于起步阶段，现有研究成果较少。与之相近的路由技术包括无线自组网路由技术、卫星网络路由技术。由于网络结构特点的不同，这些路由技术难以在空天信息网络中得到很好的应用。

无线自组网路由技术：主要分为表驱动路由协议和按需路由协议。表驱动路由协议中，各节点自身保存到所有其他节点的路由表，通过节点之间定期的信息交换，更新路由表信息，当有数据要发送时，直接根据路由表进行转发。按需路由协议中，节点在发送数据之前，先通过控制信息的交换查找到目的节点的路由，然后按照此路由转发数据。

卫星网络路由技术：主要是利用卫星运动的规律性，将卫星的运动周期划分为多个时隙，在每个时隙中认为卫星的位置保持不变，形成一系列的静止路由，在进行数据传输时，根据所处的时隙，按照相应的静止路由进行转发。

空天信息网络具有以下特点：

1、骨干节点拓扑具有规律性，但是部分用户位置高速动态变化，不可预测。2、用户之间通过骨干节点采用多跳方式传输数据。

3、节点间距离远，数据传播延时不可忽略。

因此现有的无线自组网路由技术和卫星网络路由技术在空天信息网络中应用会出现以下问题：

路由开销大：如果采用无线自组网中的表驱动路由，网络节点需要定期进行信息交换，更新路由信息。由于空天信息网络中的卫星和飞行器等节点运动速度快，位置变化相当频繁。为保证路由信息的正确，网络节点需要频繁地进行信息交换来获得最新的路由信息。导致了大量的路由开销，浪费了有限的网络资源。

数据延时大：如果采用无线自组网中的按需路由协议，网络节点只在有数据要传输时才进行路由的查找，减小了路由开销，但是由于网络节点之间距离远，数据的传播延时不可忽略，因此路由查找过程将增大数据传输的延时，降低传输效率。

可靠性差：由于空天信息网络所服务的用户不仅包括传统的地面用户，还包括高速运动的飞机、飞行器等用户，网络的拓扑结构具有随机性、动态性等特点。单纯依靠卫星运动规律划分一系列静态拓扑的路由方法难以正确反映整个网络的拓扑情况，并提供可靠的路由信息。

 

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种空天信息网络信息传输方法，克服现有的无线自组网路由技术和卫星网络路由技术在空天信息网络中应用会出现路由开销大、数据延时大、可靠性差的技术问题。

本发明的技术方案是：提供一种空天信息网络信息传输方法，所述空天信息网络包括骨干节点、用户节点，包括如下步骤：