[发明专利]基于改进蚁群的SDN卫星网络多QoS约束路由方法

说明书

本发明公开了一种基于改进蚁群的SDN卫星网络多QoS约束路由方法，通过利用SDN思想对传统卫星网络进行重构，实现了卫星网络系统的轻量化、便捷、可靠运行；在路由路径的选取上具有全局最优性，可以避免链路拥塞情况的发生，使流量分布在具有更优服务质量的链路上；利用链路QoS参数信息重构蚁群算法的启发函数，并改进蚁群信息素更新机制，通过多属性融合评价时延、带宽、丢包率等不同路径QoS参数信息来进行多QoS约束路由，解决了如何减轻卫星运转压力，使其在保证可靠通信服务质量的同时实现高效、轻量化运转；以及如何根据用户具体业务需求，实现业务区分型的多QoS约束路由的问题。

技术领域

本发明涉及卫星组网领域，具体涉及一种基于改进蚁群的SDN卫星网络多 QoS约束路由方法。

背景技术

近年来，互联网技术的迅猛发展给人们生活带来了巨大的便捷性，人们对于网络通信技术的需求也呈指数级增长，同时，随着人们所需通信范围的不断增大，传统地面通信网络难以覆盖像偏远山区、荒漠、海洋这种基站难以建立的地方。因此，卫星网络通信系统的优势逐渐凸显出来，它具有通信容量大、覆盖范围大、传输距离远、不受地面自然灾害影响、组网灵活等特点，因此，卫星网络通信系统已发展成为整个全球通信系统中不可或缺的重要组成部分。

在传统卫星网络技术中，路由表的计算、存储以及数据的转发均由卫星自身承担，随着人们对于卫星网络通信服务种类以及业务量需求的急剧增加，卫星将承载着越来越大的运行压力。因此，如何减轻卫星运转压力，使其在保证可靠通信服务质量的同时实现高效、轻量化运转；以及如何根据用户具体业务需求，实现业务区分型的多QoS约束路由，这两个问题目前已经成为卫星网络通信系统研究中两个亟待解决的工程难题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于改进蚁群的SDN卫星网络多QoS约束路由方法解决了如何减轻卫星运转压力，使其在保证可靠通信服务质量的同时实现高效、轻量化运转；以及如何根据用户具体业务需求，实现业务区分型的多QoS约束路由的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种基于改进蚁群的SDN卫星网络多QoS约束路由方法，包括以下步骤：

S1、通过SDN技术对多层卫星网络进行组网重构，基于SDN卫星网络的逻辑架构可分为用户层、控制层、数据转发层以及南向接口和北向接口，其中各卫星间的通信链接又分为ISL星际链路、IOL星际链路和UDL星际链路；

S2、通过增强分组虚拟拓扑策略对数据转发层进行拓扑优化，得到数据转发层MEO/LEO双层优化网络拓扑；

S3、通过控制层和南向接口获取当前时隙内数据转发层MEO/LEO的全局网络状态信息，并采用图论将数据转发层MEO/LEO双层优化网络拓扑抽象为加权图模型；

S4、根据SDN卫星网络的控制层对于全局网络状态信息掌控的工程特征对蚁群算法进行改进，得到改进的蚁群算法；

S5、通过改进的蚁群算法对加权图模型进行多QoS约束路由计算，得到符合QoS约束的最优路径。

进一步地：步骤S1中用户层通过控制层提供的北向API接口，实现对SDN 卫星网络安全、路由以及资源分配业务的灵活可编程配置操作；

所述控制层包括地面超级控制中心和中继设备；

所述地面超级控制中心通过南向接口探测数据转发层中卫星间链路与节点的状态信息，以完成捕获数据转发层的全局网络拓扑状态信息，并以全局最优的视角进行集中运算控制，完成策略制定、路由计算、流表生成、拓扑管理以及资源分配的任务；

所述中继设备包括从属地面站群和GEO卫星群；