[发明专利]一种空间DTN网络的组播路由方法

说明书

本发明公开了一种空间DTN网络的组播路由方法，属于卫星通信技术领域。本发明利用空间DTN网络中空间节点移动轨迹周期性并且可预知的特征得到节点之间的接触起止时间等信息，并根据空间DTN网络特有的存储‑携带‑转发机制，提出节点之间的最小时序路径算法，并通过不断迭代最小时序路径算法，并利用组播路径中的公共节点，构建组播树，通过本发明方法构建的组播路由能很好的应对空间DTN网络空间组网长时延、高误码率、间歇性连接和网络资源受限的特点，保障网络的递送率，提高网络资源利用率。

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，更具体地，涉及一种空间DTN网络的组播路由方法。

背景技术

随着航天技术的发展，如何利用航天器组网及时准确地获取、处理和分发空间信息成为技术关键。DTN(Delay Tolerant Networks，即时延容忍网络)网络的结构特征和空间航天器组网的特征高度契合，适合于空间航天器组网并与地面多种多样的网络互联，从而形成空间DTN网络。空间DTN网络有着传统DTN网络长延时、间歇性连接、高误码率等特点，此外由于星上设备使用宇航级芯片，空间DTN网络中节点的存储资源十分受限。因此，需要设计在空间环境下特定的路由方案。

当前DTN网络组播路由研究主要是针对机会网络这样的应用背景的，而关于空间DTN网络组播路由的研究则很少。在机会网络环境下，节点的移动轨迹不可预测，也就是说，节点的移动性模型不具有确定性。与此相反的是，在空间DTN网络中，其节点移动性模型具有确定性，即使某些空间节点由于随机性移动而导致网络拓扑变化过程发生改变，但由于空间节点运动具有周期性规律，所形成的新的网络拓扑变化过程同样也具有确定性，即空间节点的移动性模型是具有一定随机性的确定性节点移动性模型。

空间DTN网络路由方法的研究一般基于其拓扑变化是一个确定的过程。Sushant等人最早展开了面向确定链路调度的空间DTN网络路由方法的研究工作，对确定性空间DTN网络进行了形式化描述，并研究了基于零知识的首次接触路由方法、基于部分知识的路由方法和基于全局信息的线性规划路由方法等3种不同的路由方法。Sushant等人的研究表明，随着信息量的增加，上述3种路由方法在时延和分组递送率方面性能表现出优势。Burleigh等人提出的接触图路由方法CGR(Contact Graph Routing)是一个有代表性的非常经典的空间DTN网络路由方法，其路由计算过程根据接触图(Contact Graph)进行。但是Sushant和Burleigh的研究都没有涉及空间DTN网络的组播问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种空间DTN网络的组播路由方法，其目的在于充分利用空间节点移动轨迹周期性并且可预知的特征得到节点之间的接触起止时间等信息，并根据DTN网络特有的存储-携带-转发机制，提出节点之间的最小时序路径算法，并通过不断迭代最小时序路径算法，并利用组播路径中的公共节点，构建组播树，由此解决空间DTN网络的组播路由的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种空间DTN网络的组播路由方法，所述方法包括以下步骤：

令空间DTN网络中组播源节点为s，目的节点集合D＝{d_i|i＝1,2，..，m}，源节点s到目的节点d_i的路径为p(s,d_i)，路径p(s,d_i)的跳数为hop(p(s,d_i))；构建空间DTN网络组播树T(s,D)包括以下步骤：

(1)初始化，组播树T＝φ，时移起始时刻T_s＝0，根据最小时序距离算法，源节点s计算它到所有目的节点d_i的最小时序路径p(s,d_i)(i＝1,2,...,m)；