[发明专利]面向GEO/LEO双层卫星网络的抗毁路由方法

说明书

本发明公开了面向GEO/LEO双层卫星网络的抗毁路由方法，以及该方法中采用的GEO/LEO双层卫星网络架构。以分层分簇的思想，用带有冗余的GEO层当LEO层的管理层，以GEO当簇首管理其覆盖域内LEO的路由表计算，充分发挥架构的抗毁性功能；同时设计了链路状态评价模型，以达到从不同角度设置不同变量对链路状态进行综合评价的目的，并针对链路状态设置了6个阈值来促发GEO层对整个卫星网络的重路由，以此来达到抗毁性和避免拥塞的目的。因此，本卫星抗毁路由策略在航空、航天，及社会经济等领域中都具有较好的转化应用前景，属于卫星通信技术领域。

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，涉及一种应用于双层卫星网络的抗毁路由方法，具体为GEO/LEO双层卫星网络架构。

背景技术

随着航天技术的迅速发展和应用，卫星已经成为获取、融合、分发、处理空间信息或资源的主要手段和途径。卫星网络不受地理环境限制，能够为全球范围的地面用户提供远距离通信与宽带接入，是未来信息基础设施的重要组成部分。同时为全面提升我国的航天科技发展水平，缩短与发达国家的差距，我国863航天航空领域在“十三五”规划中，将卫星网络的研究作为一个重要的研究方向。

由于卫星网络的重要作用，其能否维持高可靠的运行就显得尤为关键，并且对于卫星网络系统而言，外太空的卫星节点比地面节点更加重要。但因为卫星网络具有高动态拓扑、处理设施有限、存储空间有限等特性，这些限制使得现有地面网络的一些理论方法无法在卫星网络中得到应用，并使得设计高效的路由算法具有很大的困难。因此需要专门针对卫星网络进行研究。卫星网络抗毁性问题研究是针对当卫星因为故障而导致卫星网络中链路失效时的灾难恢复能力的问题。同时因为卫星运行的实际环境过于恶劣，目前卫星运行过程中，故障发生率较高。那么既然短期内无法克服卫星故障，我们就可以采取一定的措施，将卫星故障所带来的不良影响降到最低。为此，研究如何及时恢复卫星网络的正常运行并最大限度地降低因故障导致的链路时延增加，对于卫星系统的可靠运行，提高卫星系统工作效率，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向GEO(Geosychronons Earth Orbit，同步地球轨道)/LEO(Low Earth Orbit，低轨卫星)双层卫星网络的抗毁路由方法，其利用GEO和LEO各自的优势，可以有效提高卫星网络的抗毁性，并通过建立链路状态评价模型以及只向需要更新其路由表的LEO发送路由表的增量更新信息等方法，大大提高本抗毁路由策略的实用性。

为达到上述目的，本发明的技术方案为面向GEO/LEO双层卫星网络的抗毁路由方法，包含以下步骤：

步骤1：在地球表面将LEO卫星划分出若干个区域，在每个区域的中心放置一颗虚拟节点；每颗LEO卫星按照距离最近原则选取作为自身所属的虚拟节点，并上报给GEO进行注册；

步骤2：当此LEO移动到该虚拟节点区域与下一个虚拟节点区域的重合区域时，则此LEO就与下一个虚拟节点的LEO建立连接，去比较双方相对于下一个虚拟节点中心位置的距离，若此LEO的距离更小，则从下一个虚拟节点的原LEO处继承下一个虚拟节点的虚拟节点信息，从而完成LEO与虚拟节点的切换；若此LEO的距离更大，则放弃该次切换，在等待t时间后再次寻找下一个虚拟节点并发起新的切换。若下一个虚拟节点的LEO出现故障或损毁，即无法联系到下一个虚拟节点的LEO时，则此LEO立即向其所属的GEO索取下一个虚拟节点的路由表等虚拟节点信息，并同时通报下一个虚拟节点的原LEO损毁，从而促发抗毁性重路由；

步骤3：虚拟节点注册完成后，进入正常工作循环；

步骤4：每颗卫星在每次收发数据包时都更新传输时延Td和发送队列排队数C；

步骤5：根据链路状态评价公式计算出每条链路的状态：