[发明专利]基于源路由的卫星路由负载均衡算法

说明书

本发明涉及一种基于源路由的卫星路由负载均衡方法，包括以下步骤:源节点卫星获取网络拓扑信息，其中，所述网络拓扑信息中包括各星间链路的带宽占用率；在获取的网络拓扑信息中限定一最小路径搜索范围，并根据所述星间链路带宽占用率在所述限定的最小路径搜索范围内拓扑剪枝；采用Dijkstra算法在所述拓扑剪枝后的最小路径搜索范围内寻找最短路径；根据所述寻找到的最短路径，编码一方向序列，并将其封装在数据包头部中进行发送。通过本发明的方法，降低了卫星网络中数据转发的时延，实现了拥塞控制和负载均衡的目的，提升了网络性能。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及低轨卫星通信网络技术领域中的一种基于源路由的卫星路由负载均衡方法。

背景技术

随着卫星网络的不断发展，卫星网络在全球通信、导航定位、天气预测、环境与灾害监测、资源探测和军事应用等方面得到广泛的应用。其中，低轨(Low Earth Orbit，LEO)卫星网络具有传输距离远、通信容量大、通信线路稳定、抗毁能力强、轨道高度低等诸多优点。因此，LEO卫星网络目前成为卫星网络的研究热点。

卫星网络路由技术作为卫星网络通信协议的核心，承担着星间链路数据传输的重任，决定着卫星网络的整体性能。因此，卫星网络路由技术的研究有着重要意义。LEO卫星具有移动速度块和拓扑周期性变化等特点，同时，由于卫星的存储能力、数据处理能力等有限，传统的网络路由协议无法直接应用于卫星网络。并且在实际应用中，还存在全球区域用户分布不均匀，北半球产生流量较大，南半球以及南北极需求较少，网络负载不均衡等相关问题。因此，业界亟需一种适合于LEO卫星网络的负载均衡路由方法，以解决当前技术下卫星网络负载不均衡的难题，提升卫星网络的通信性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于源路由的卫星路由负载均衡算法，以解决卫星网络现存的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于源路由的卫星路由负载均衡方法，其特征在于，包括以下步骤:源节点卫星获取网络拓扑信息，其中，所述网络拓扑信息中包括各星间链路的带宽占用率；在获取的网络拓扑信息中限定从源节点卫星到目的节点卫星的最小路径搜索范围，并根据所述星间链路带宽占用率在所述限定的最小路径搜索范围内拓扑剪枝；采用Dijkstra算法在所述拓扑剪枝后的路径搜索范围内寻找最短路径；根据所述寻找到的最短路径，编码一方向序列，并将其封装在数据包头部中进行发送。

优选地，所述拓扑剪枝包括将星间链路带宽占用率超过预定义阈值的链路的权值置为0。

优选地，若所述采用Dijkstra算法寻找最短路径失败，则扩大所述限定的路径搜索范围，在扩大后的路径搜索范围内再次拓扑剪枝并再次采用Dijkstra算法寻找最短路径；若在所述扩大后的路径搜索范围内寻找最短路径失败，则解除路径搜索范围限定，在全网范围内拓扑剪枝并采用Dijkstra算法寻找最短路径。

优选地，采用Dijkstra算法寻找最短路径包括为拓扑剪枝后的每段链路进行权重赋值，具体为：

ω₁+ω₂+ω₃＝1

其中，weight表示任一段链路的权值，表示该段链路传输时延因子，表示该段链路传播时延因子，表示该段链路存活时间因子，M_g表示极地修正因子，M_p表示功率修正因子，表示人口修正因子，ω₁、ω₂、ω₃分别是传输时延因子、传播时延因子和节点存活时间因子的优化系数。

优选地，所述功率修正因子表示为：

其中，