[发明专利]面向大规模LEO卫星网络的基于负载均衡的路由方法

说明书

本发明属于卫星通信领域，特别涉及一种面向大规模LEO卫星网络的基于负载均衡的路由方法；所述方法包括当前卫星每隔观测时间检查其自身星间链路的链路利用率，找出可分流的邻居卫星，实时检查传出接口所在星间链路的链路利用率，若该链路利用率未达到设定的拥塞阈值，则由该当前卫星直接执行数据转发，选择可分流的邻居卫星作为数据包的下一跳并进行分流操作；本发明能够规避卫星网络中由于部分链路业务量增大导致的网络拥塞问题，提高卫星网络的路由性能，减小卫星的数据转发压力；本发明由于当前卫星仅和邻居卫星进行信息交互，因此在大规模卫星网络场景下出现链路拥塞时能够拥有更快的反应，使得计算资源和通信资源的消耗也更少。

技术领域

本发明属于卫星通信领域，特别涉及一种面向大规模LEO卫星网络的基于负载均衡的路由方法。

背景技术

由于航天技术和通讯技术的飞速发展，卫星网络已经成为了未来关键的通信基础设施，卫星通信已成为了现代社会中不可缺少的重要通信手段。卫星网络可以脱离地理环境的限制，为全球范围内的用户提供远距离通信服务。作为空间信息网络的骨干网，卫星网络在通信、导航、定位等方面均具有重要作用，并且无论何时何处均能以较高的质量提供通信服务。随着科学技术的发展，目前大规模LEO星座卫星通信网络迎来了空前的发展和应用。

但在卫星网络为我们提供便利的同时，由于其具有高动态性、地面用户分布不均等特点，从全球的角度来看，覆盖发达地区的卫星通常比覆盖不发达地区、海洋和山脉的卫星负荷量更大，因此容易导致网络负载失衡，会出现部分卫星链路拥塞而周围卫星未被充分利用的情况，进而增加了数据包的排队时延和过载丢失概率。

负载均衡技术是卫星网络路由算法中的一项重要研究课题，对于缓解卫星网络中的流量拥塞问题具有重要意义。目前卫星网络中主流的负载均衡方法主要根据全局链路状态进行决策。全局策略通常包括收集全局的链路状态信息，并根据当前全局视图进行路由决策。它缓解了全局的拥塞问题，保证了更好的网络利用率，但在面对大规模的LEO卫星场景时，其获取全局链路状态信息时存在反应速度慢、路径计算资源消耗大、通信和存储开销大的问题。对于大规模卫星星座而言，由于其卫星数量和卫星链路更多，数千颗卫星可能同时进行数据传输，数据传输时经过的跳数也更多，因此从全局视图进行路由选择将导致卫星消耗大量的计算资源，所以全局策略并不适用于大规模的LEO网络。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种面向大规模LEO卫星网络的基于负载均衡的路由方法，具体包括以下步骤：

基于卫星ID构建出低轨卫星网络拓扑，网络拓扑中的当前卫星定时发送网络探测包以发现邻居卫星并维持邻居关系；

当前卫星每隔观测时间检查其自身星间链路的链路利用率，若链路利用率超过设定的拥塞阈值，则发送分流请求包询问邻居卫星是否可以接受分流；

邻居卫星收到分流请求包后将发送该分流请求包的当前卫星设为不可分流状态，同时检测其自身星间链路的链路利用率是否都小于可接受分流阈值，而后做出应答；

当前卫星接收到数据包时，根据卫星ID号转发数据包，并计算出数据包的下一跳地址和传出接口；

当前卫星实时检查传出接口所在星间链路的链路利用率，若该链路利用率未达到设定的拥塞阈值，则由该当前卫星直接执行数据转发，否则根据其邻居卫星对分流请求做出的应答，选择可分流的邻居卫星作为数据包的下一跳并进行分流操作。

本发明的有益效果：