[发明专利]一种分布式的多层卫星中断容忍网络接触计划设计方法

权利要求书

1.一种分布式的多层卫星中断容忍网络接触计划设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

基于各层节点的分布式的接触划分；

基于流量感知进行层间接触选择；

所述基于各层节点的分布式的接触划分包括：LEO层节点接触计划、MEO层节点接触计划和GEO层节点接触计划；

所述基于流量感知进行层间接触选择包括：

建立MEO节点流量状况更新机制和层间接触选择机制；

MEO层节点通过流量状况更新机制定时检测本地节点到MEO层邻居节点的队列长度以及接入的LEO层卫星流量的变化情况，当变化比例超过一定限制时，向GEO节点发送流量更新信息；

GEO节点利用层间接触选择机制发现即将发生中断的层间接触，并从所有潜在接触中为所述中断接触的低层节点重新选择合适的层间接触并下发到相关节点，动态更新接触计划。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LEO层节点接触计划包括：

MEO层转发长跳数数据；

LEO层节点维持LEO层内接触和LEO层间接触：LEO层内接触包括距离该LEO节点n跳之内的LEO层节点间的接触信息，n的取值根据网络拓扑规模确定；LEO层间接触包括LEO层节点与GEO层节点之间当前时刻的一条接触信息以及LEO层节点与MEO层节点之间当前时刻的一条接触信息，且当层间接触中断后，GEO层将为该中断的LEO层节点选择新的层间接触。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，MEO层节点接触计划中维持MEO层内接触和MEO层间接触：MEO层内接触指MEO层节点间的所有接触信息；MEO层间接触指当前时刻所有LEO层节点与MEO节点层之间的接触信息，及当前时刻MEO层节点与GEO层节点间的一条接触信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述GEO层节点接触计划包括

数据接触计划，GEO层节点维持网络中当前的所有层间接触信息以及GEO节点之间的接触信息；及

切换管理接触计划，GEO层节点记录网络中未来时间内的所有潜在层间接触信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MEO节点流量状况更新机制包括：MEO层队列信息更新机制和LEO层流量信息更新机制。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，MEO层队列信息更新的接触信息格式为：

。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MEO节点流量状况更新具体包括以下步骤：

步骤1：打开接触计划，找到接触计划中的第一条接触，执行步骤2；

步骤2：根据节点号检查该接触是否为本地节点与邻居MEO节点间的接触，如果是则执行步骤3，否则执行步骤5；

步骤3：计算本地节点到该邻居节点的队列长度，并比较该值与接触计划中记录的队列长度值是否发生变化，计算变化比例，如果变化比例超过5％，执行步骤4，否则执行步骤8；

步骤4：此时表明队列长度变化比例超过预设值，更新接触计划中该接触的队列长度，同时生成流量更新消息发送到GEO节点，执行步骤8；

步骤5：检查该接触是否为以LEO节点为起点，以本地MEO节点为终点的接触，如果是则执行步骤6，否则执行步骤8；

步骤6：在本地节点的流量记录列表中找到从该LEO接入的流量记录，与接触计划中记录的该接触的流量大小作比较，计算变化比例，如果超过5％，执行步骤7，否则执行步骤8；

步骤7：生成流量更新信息，发送到GEO节点，同时在接触计划中更新该接触的流量大小，随后执行步骤8；

步骤8：检查下一条接触是否存在，如果是则说明存在尚未检查的接触，对下一条接触执行步骤2；否则说明所有接触已经检查完毕，执行步骤9；

步骤9：休眠5s，之后返回执行步骤1。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述层间接触选择机制具体包括以下步骤：

步骤1：打开接触计划，找到第一条接触，执行步骤2；

步骤2：检测该接触的剩余时间，如果小于5s说明即将发生中断，执行步骤3，否则执行步骤17；

步骤3：检查中断接触的性质，如果是LEO与MEO之间的接触，执行步骤4，否则执行步骤11；

步骤4：打开切换管理接触计划，查看第一条接触，对其执行步骤5；

步骤5：如果该接触是以中断接触的LEO节点为起点，以MEO层节点为终点，执行步骤6；否则执行步骤9；

步骤6：检查该接触的起始时间是否小于中断接触的终止时间，终止时间是否大于中断接触的终止时间，如果是则说明当中断接触中断时，该接触可用使用，随后执行步骤7，否则执行步骤9；

步骤7：检查该接触的剩余时间是否大于我们设定的最小值T，如果大于执行步骤8，否则执行步骤9；

步骤8：检查该接触的MEO节点当前接入的LEO数量，如果小于我们预先设定的最小值，则根据该节点的权值计算出f，加入备选集，执行步骤9；

步骤9：检查是否存在下一条记录，如果存在则对下一条接触执行步骤5；否则执行步骤10；

步骤10：从中选择具有最小f值的接触作为新的接触，将该接触加入到GEO所维持的接触计划中，并生成接触更新信息发送到所有MEO节点和GEO节点以及相应的LEO节点，随后清空备选集，执行步骤17；

步骤11：检查该接触是否为以低层节点(LEO和MEO节点)为起点，以GEO层为终点的接触，如果是则执行步骤12；否则执行步骤17；

步骤12：打开切换管理接触计划，查看第一条接触，对其执行步骤13；

步骤13：如果该接触是以中断接触的低层节点为起点，以GEO层节点为终点，执行步骤14；否则执行步骤15；

步骤14：检查该接触的起始时间是否小于中断接触的终止时间，终止时间是否大于中断接触的终止时间，如果是则说明当中断接触中断时，该接触可用使用，将其加入备选集，随后执行步骤15，否则直接执行步骤15；

步骤15：检查是否存在下一跳接触，如果存在，则对下一跳接触执行步骤13，否则执行步骤16；

步骤16：从备选集中选择持续时间最长的接触作为该中断接触的低层节点与GEO之间的接触，向相关节点发送更新信息并清空备选集，执行步骤17；

步骤17：检查接触计划中是否存在下一跳接触，如果存在返回执行步骤2；否则执行步骤18；

步骤18：休眠5s，之后返回执行步骤1。