[发明专利]一种天地一体化的混合路由方法

权利要求书

1.一种天地一体化的混合路由方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，计算轨道面内卫星之间的链路距离L和基于轨道间卫星之间的时变链路距离D_ij，建立时变双向曼哈顿卫星网络模型；

所述时变双向曼哈顿卫星网络模型是指，对曼哈顿网络做时变的加权处理，在链路上通过加权区分不同纬度的卫星链路距离，其中轨道内的卫星链路距离加权值是链路距离L，轨道间的卫星链路距离加权值是时变链路距离D_ij；

步骤2，统计各卫星与邻居卫星节点的队列时延及与地面节点间星地链路的队列时延；

步骤3，根据步骤1所得时变链路距离D_ij，计算不影响网络路由性能的时间间隔t_max，通过当前卫星的链路状态预测出t_max内邻居节点与次近邻节点的链路传输时延和队列时延；

步骤4，根据基于预测次近邻的卫星路由算法，计算卫星网络路由的链路时延，所述链路时延是链路的传输时延和队列时延之和；

所述基于预测次近邻的卫星路由算法，包括在卫星节点收到需要转发的数据时，记录数据的入口方向，该方向在任何情况下都不会成为数据的下一跳方向；然后计算目的节点所在的方向，对比预测的邻居节点和次近邻节点的链路时延，选择有最短时延的候选邻居节点为转发的下一跳，直至目的节点；

步骤5，在源终端与目的终端通信时，基于最小均方误差预测机制，预测计算出地面路由上每条链路的队列时延；

步骤6，源终端根据步骤5所得地面路由的链路时延和步骤4所得卫星网络路由的链路时延，在5G-卫星一体化的架构下以最小化天地一体化混合路由的链路总时延为目标，选择路径最优的上星5G-卫星节点和下星5G-卫星节点，最终得到天地一体化混合路由的集合；

步骤3中，计算t_max实现如下，

对于预设的误差阈值δ，对于网络中任意两卫星节点间的传输时延满足以下关系，

|T_p(t+Δt)-T_p(t)|≤δ

其中，Δt表示时间间隔；

上述关系条件转化为经过时间间隔Δt后，若网络中任一链路的距离变化值ΔD满足，

ΔD≤δ×c/N

其中，c表示光速，N表示路由经过的链路数；对于连续函数ΔD(Δt)，总能够找到一个最大的t_max，使得当Δt≤t_max时，满足ΔD≤δ×c/N，且仅当Δt＝t_max时有ΔD＝δ×c/N成立；

步骤6中，设u_s是源终端，u_d是目的终端，g_i是上星的5G-卫星节点，g_j是下星的5G-卫星节点；设W是已知的地面路由上节点的集合，包括g_i和g_j，记g表示地面路由上经过的任一5G-卫星节点；s_i是g_i接入的卫星节点，s_j是g_j接入的卫星节点，设S是卫星节点的集合，包括s_i和s_j，记s表示地面路由上经过的任一卫星节点；在5G-卫星一体化的架构下以最小化天地一体化混合路由的链路总时延为目标，选择路径最优的上星5G-卫星节点和下星5G-卫星节点时，目标函数表示为：

其中，

表示源终端u_s与g_i接入的s_i的总时延；

表示g_j接入的s_j与目的节点u_d的时延；

表示g_i接入的s_i与g_j接入的s_j之间的卫星路由时延；

表示源终端u_s与g_i之间的总时延；

表示g_j与目的节点u_d之间的总时延；

表示s_i与s_j之间的总队列时延；

表示s_i与s_j之间的总传输时延；

表示g_i与s_i之间的星地链路总时延；

表示g_j与s_j之间的星地链路总时延。