[发明专利]基于跨层资源优化的空天信息网络信息传输方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种空天信息网络信息传输方法，尤其涉及一种基于跨层资源优化的空天信息网络信息传输方法。

背景技术

空天信息网络是一种包含了各种卫星、高空通信平台、各种飞机、飞行器以及地面通信站等不同种类、不同特性通信系统的综合网络，由卫星和高空通信平台构成骨干节点，为飞机、飞行器以及地面通信站等用户提供服务。可作为灾难、战争环境下的应急通信系统，也可作为传统通信网络的扩展，为异构网络的融合提供支持，具有广阔的应用前景。空天信息网络中是一种多跳无线网络，网络的路由协议是实现多跳转发的基础。由于网络带宽资源受限，并且网络的拓扑动态变化，业务需求多样。因此在实现数据转发的基础上，优化利用有限的网络资源，满足不同业务的需求，是网络路由协议设计的主要目标之一。

目前针对空天信息网络的路由协议研究处于起步阶段，还没有形成比较成熟的路由协议。现有的卫星网络路由协议主要是通过离线计算的方式，按照卫星的运行规律，将卫星的运动周期划分为一系列时隙，并认为在每个时隙中整个卫星网络的拓扑结构保持不变。针对每个时隙的拓扑结构计算路由表，并将路由表存储在各个卫星之中，在发送数据时直接查找路由表寻找路径。

传统卫星网络的资源优化主要是通过地面站或者卫星本身来完成，采用先请求再分配的方式用地面站或者卫星集中控制带宽资源的分配，这种分配方式延时较大，不适合具有业务多样性和低延时要求的空天信息网络。

对于网络资源的优化问题，首先要解决的是如何获得网络当前的状态信息，目前的解决方法是在每个时隙开始的时候节点之间互相交换链路的可用带宽等信息，或者在每个时隙开始时节点将链路信息报告给管理节点。节点根据这些信息计算当前时隙内的路由。在这类方法中，如果时隙选择比较大，在一个时隙内链路的状态会发生改变；如果时隙选择比较小，需要频繁的信息交换，造成大量的网络开销。

现有空天信息网络的传输技术中，离线路由方式灵活性差，不能适应不同类型业务的动态变化：卫星的运动具有规律性，但是网络中传输的业务不具有规律性，根据运动规律计算的路由无法适应不同业务的需求。先请求再分配带宽的方式延时大：空天信息网络中节点之间距离远，这种方式增加了数据传输的延时。利用划分时隙的方法进行网络资源优化，如果时隙选择比较大，在一个时隙内链路的状态会发生改变，可靠性降低；如果时隙选择比较小，需要频繁的信息交换，造成大量的网络开销，反而浪费了网络资源。

 

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种基于跨层资源优化的空天信息网络信息传输方法及系统，克服现有技术在空天信息网络传输过程中无法适应不同业务的需求、可靠性降低、浪费网络资源的技术问题。

本发明的技术方案是：提供一种基于跨层资源优化的空天信息网络信息传输方法，包括根据网络节点运动规律及网络链路层提供的可用带宽信息构造的网络状态信息，根据业务的带宽要求设置带宽等级，步骤如下：

接收数据：接收待转发数据，检测本节点的可用带宽是否在不同的带宽要求等级之间变化，若变化则更新网络状态信息中的带宽信息并发送带宽更新消息； 

获取待转发数据的延时和链路带宽：分析待转发数据的业务类型，根据网络层包头中的信息，判断是有服务质量要求的业务还是尽力而为的业务，如果是有服务质量要求的业务，获取待转发数据的延时和链路带宽需求。

分析网络状态信息：分析网络当前各个传输链路的网络状态信息，所述网络状态信息包括链路的延时、链路的可用带宽以及链路的额外代价信息；

计算路由并设置路由表：根据确定的待转发数据的业务类型以及当前的网络状态信息，计算待转发数据的路由：                                                ，其中，s为源节点，t为目的节点，p(s,t)为从源节点到目的节点的一条路径，C（p（s,t））为选择路径p(s,t)传输数据的代价，其中，， 表示链路i到j上的延时，表示链路i到j上的额外代价。在满足延时和带宽要求的条件下利用Dijkstra算法计算代价最小的路径作为数据的传输路径，根据计算的路由设置路由表；

转发数据：根据设置的路由表转发数据。

本发明的进一步技术方案是：在分析网络状态信息步骤中，所述当前各个传输链路的延时信息为各个传输链路中各个节点之间距离产生的的数据传播延时。

本发明的进一步技术方案是：在分析网络状态信息步骤中，所述当前各个传输链路的可用带宽信息为各个传输链路两个节点可用带宽的最小值。