[发明专利]一种天地一体化的混合路由方法

说明书

本发明提供一种天地一体化的混合路由方法，包括计算轨道面内卫星之间的链路距离和基于轨道间卫星之间的时变链路距离，建立时变双向曼哈顿卫星网络模型；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；计算不影响网络路由性能的时间间隔，预测出在时间间隔内邻居节点与次近邻节点的链路传输时延和队列时延；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；在源终端与目的终端通信时，基于最小均方误差预测机制，预测地面路由上每条链路的队列时延；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，得到天地一体化混合路由的集合。

技术领域

本发明涉及天地一体化技术领域，包括一种天地一体化的混合路由方法。

背景技术

5G追求无处不在的覆盖范围，确保从密集的城市场景到人口稀少的地区或两者之间的流量服务不间断。大容量密集小区与光纤回程相结合，在城市最热门的地方提供最佳性能。然而，随着用户远离城市中心，光纤部署变得稀缺和昂贵，因此卫星技术将发挥主要作用。事实上，卫星通信被认为是满足5G覆盖要求的最经济实惠的技术。

为了提高效率，5G从能够适应不同服务需求的固定解决方案转变为灵活解决方案。但是，现在6千兆赫的无线回程网络是由固定的拓扑结构组成，这些固定拓扑结构是通过频谱规划设计的。它们处理故障或拥塞事件的能力非常有限，仅限于激活冗余设备或在环拓扑中改变数据流传输方向。因此，它们无法动态适应网络拓扑结构以适应流量的变化，无法自动响应链路故障，也无法在网络中融合新加入的节点，这是未来5G密集部署中的基本特征。

为了克服上述的局限性,在未来的无线网络中，卫星与地面5G系统的一体化将提供一个新的网络架构，为地面容量有限时的拥塞区域提供备份连接，使用天地一体化的混合路由技术，通过卫星网络分流地面5G网络的用户流量，避免网络拥塞。

发明内容

本发明的目的是提出一种天地一体化的混合路由方法，以实现在地面网络发生拥塞或突发性变化时，能够建立具有最小链路时延的天地一体化的混合路由。

为了达到上述目的，本发明的技术方案提供一种天地一体化的混合路由方法，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L，轨道间的卫星链路距离加权值是时变链路长度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；