[发明专利]一种基于上下文的分布式星群网络路由方法

摘要

本发明提出一种基于上下文的分布式星群网络路由方法，针对分布式星群网络中的节点具有确定的运行轨迹，且不同时刻的链路状态具有一定的可预测性的情况，以最短期望传输时间为优化目标，利用卫星节点运动轨迹的可预测性和周期性，拟合卫星节点对之间的链路状态曲线，从而求出任意时刻卫星节点之间的最优传输路径，提升了系统的效能。

主权项

一种基于上下文的分布式星群网络路由方法，其特征在于，路由机制是分周期进行的，在两层LEO/MEO层卫星网络系统中，执行以下步骤：(1)链路状态信息报告收集；在每个更新周期的开始阶段，每颗LEO层卫星根据自身在上一个更新周期的历史传输记录生成链路状态信息报告，当一颗LEO层卫星节点Li在上一个更新周期共有k条直接通信链路时，Li将生成k个链路状态信息报告；在LEO层卫星生成链路状态信息报告后，任选一颗当前覆盖自己的MEO层卫星，并将自己生成的k个链路状态信息报告发送给该MEO层卫星；MEO层卫星在收集完LEO层卫星的链路状态信息报告后，在MEO层将这些信息进行广播，当MEO层卫星已经收集到所有的LEO层卫星的链路状态信息时，选择一个能为自身服务时间最长的地面网关，将链路状态信息报告全部转发给地面网关；(2)链路期望总时延曲线拟合；将排队等待时延和处理时延定义为随机时延，将数据传输时延定义为确定时延，在一个更新的周期内，根据节点间的相对距离除以光速直接得出确定时延信号曲线；地面网关在每个更新周期开始时，根据之前计算的平均随机时延改变量和上一个更新周期的平均随机时延值，预测出本次更新周期的平均随机时延，在新的变化周期更新开始时，地面网关在之前的更新周期内已经收到了多个链路的期望随机延迟时间，根据这些点，采用偏差平方和最小的原则，依据最小二乘法将这些离散的点拟合成出的随机时延曲线；由确定时延曲线和随机时延曲线相加得到期望传输时延曲线；(3)最优传输路由表生成；地面网关计算在本更新周期内节点间链路的状态，将所有链路在该更新周期内的发生切换的时刻记录下来，并据此将时间轴划分为多片；划分完时间片之后，地面网关从头遍历所有的这些时间片，对于每一个时间片，计算其起点时的网络拓扑，并读取拟合得到的期望延迟曲线在该时间片起点处的值，用来计算该时间片内节点间的最优传输路径；每个时间片的路由表均生成以后，进行时间片及路由表的合并；(4)数据包传输过程；在LEO/MEO层卫星网络中，地面网关向所有当前覆盖自己的MEO层卫星发送确认消息数据包，若MEO层卫星收到多个地面网关发送的确认消息数据包，则任选其中的一个发送应答数据包；地面网关针对每个收到其应答数据包的MEO层卫星计算在本更新周期内该MEO所能覆盖的LEO层卫星，并将以这些被覆盖的LEO层卫星为起点的最优传输路径路由表发送给该MEO层卫星。