[发明专利]基于可靠性保证的卫星网络路由构建方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及卫星网络中的基于可靠性保证的路由构建方法。本发明可用于解决卫星通信中，由于网络节点不稳定所导致的重传时延过大或信息丢失的问题。

背景技术

由于卫星通信具有覆盖范围广、通信距离远、不受地理条件限制、传输质量好、组网灵活等特点，因此在信息传输具有重要的实用价值。但同时卫星通信网络中也存在链路传播时延长、信道误码率偏高、节点分布稀疏、网络间断连通、端到端路径往往不存在等问题。

针对端到端路径往往不存在的问题，国际空间数据咨询委员会CCSDS提出存储-运载-转发模式：当源节点和目的节点不在彼此的通信范围内且不能以多跳的方式建立连接时，源节点将分组发送给中间节点，中间节点首先将分组存储，然后通过自身的移动将分组运载至目的节点通信范围内，再将分组转发至目的节点，利用这种方式可实现卫星网络中非连通路径分组的传输。由于卫星网络端到端路径往往不存在，使用存储-运载-转发模式，而网络本身具有高传播时延、高误码率等特点，导致原本应用于Internet网络中的端到端传输协议不再适用。

中国科学院软件研究所的专利申请文件“一种基于卫星网络的跳到跳传输方法”(申请号200910090749.9，公开号CN 101626597B)公开了一种基于卫星网络的跳到跳传输方法。该方法通过保证分组在每跳内的可靠传输，达到端到端可靠传输的目的。因此并不需要端到端实时连通的路径，解决了卫星通信环境下多跳所带来的错误成指数增加的问题，减少了不必要的等待时间及重传时延。

但是，该方法存在的不足是，由于卫星位置的公开性及信道开放性，可以被干扰和侦收，甚至卫星本身会遭受物理打击导致摧毁。如果中间节点在等待传输的过程中由于设备故障或被攻击而无法正常工作，由于上一跳已完成传输，上一节点无法知道该节点失效，该节点也无法向下一节点继续传输，这样就会造成分组的丢失，无法保证消息传输的可靠性。如果要求目的节点在传输成功后向源节点发送确认消息，由于卫星网络的高传播时延，将会导致传输时延变得更大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于可靠性保证的卫星网络路由构建方法，该方法通过为卫星网络主路径的节点选择备用节点解决现有技术中分组传输可能丢失的问题，进而提高分组传输的成功率。

本发明实现上述目的的具体思路是，首先根据卫星网络连通时序的可精确预知性，计算源节点到目的节点所有可用路径的通过量，选取通过量最大的一条路径为主路径；然后依次为每个主节点选择符合要求的备用节点，利用备用节点与主节点共同构成多条路径；最后，优先进行主节点的消息传输，完毕后利用备用节点传输相同的消息，直至目的节点收到消息为止，全部传输过程结束。

本发明实现上述目的的具体步骤如下：

(1)构建主路径：利用深空通信网络的最大吞吐量路由方法RADSN构建主路径，主路径上除源节点和目的节点之外的节点为主节点；

(2)构建备用节点集

2a)为每一主节点构建一个起始点为空的备用节点集；

2b)检查任一主节点的上一跳节点和下一跳节点是否在通信范围之内，如果在，将该节点确定为备选节点，继续执行下一步骤，否则，排除该节点，对尚未进行判断其余的所有节点逐一进行判断；

2c)检查备选节点的连通时间段与主节点的传输时间段是否重合，如果有，将备选节点中重合部分剔除，更新连通时间段，将更新后的节点加入对应主节点的备用节点集，否则，直接将该备选节点加入对应主节点的备用节点集；

(3)选取备用节点

3a)将备用节点集中每个节点连接主节点构成的路径确定为备用路径，按照路由方法RADSN中二跳类路径的计算方法，计算每条备用路径的通过量和相应的链路传输时间段，将通过量最大的备用路径所使用的节点确定为备用节点；

3b)比较备用节点构成的各条备用路径的通过量之和与主路径通过量的大小，如果备用节点构成的各条备用路径的通过量之和大于或等于主路径通过量，则备用节点选取完成，否则，将该备用节点从相应的备用节点集中删除，继续检查备用节点集是否为空，如果为空，则备用节点选取完成，否则，将备用节点集中的其余节点与备用节点重合的时间段剔除，更新连通时间段，转回至步骤3a)；

(4)传输消息

在主节点的链路传输时间段中传输消息，在备用节点的传输时间段传输与主节点相同的消息。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：