[发明专利]基于连续时间聚合图的最短时延路由方法

说明书

本发明公开了一种基于连续时间聚合图的最短时延路由方法，主要解决现有技术在下一跳的链路容量大于上一跳链路容量时存在路由计算错误的问题。其实现方案是：首先构建连续时间聚合图，计算从源节点其所有邻接节点的业务完全到达时间，选择业务完全到达时间最早的邻接节点作为当前节点；然后根据下一跳的链路容量与上一跳链路容量的大小关系，分三种情况计算下一跳的业务完全到达时间，选择具有最小业务完全到达时间的节点作为新的当前节点，重复此步骤，直到找到源点到网络中所有其他节点的最短时延路径。本发明对下一跳业务传输结束时刻分不同场景计算，提高了最短时延路由准确性，降低了网络路由开销，提升了通信的效率。可用于卫星网络通信。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种最短时延路由方法，可用于卫星网络通信。

背景技术

近年来，网络通信技术取得了快速的发展，与此同时人们对于信息传输的需求急剧增长。仅仅依靠于地面通信网络，受限于各种极端地形以及自然灾害等多种因素，根本无法满足人们对于通信的高要求。而卫星网络是一个由高空网络、空间以及地面构成的综合通信系统，可以实现地球表面的全覆盖，可以提供高带宽并且同时可以保证数据的传输速率，且近乎不受地理因素以及各种自然灾害的影响。这些特征使得卫星网络成为了通信网络发展的主要趋势，其中网络路由技术是需要深入研究的关键性问题。

雷柳在其发表的论文“基于图模型的DTN网络路由算法研究”(硕士学位论文，西安电子科技大学，2015.11)中公开了一种基于连续时间聚合图的最短时延路由(ContinuousTime-varying Graph Based Routing，CTGR)算法。该算法首先构建了连续时间聚合图模型，并引入业务这个概念。然后计算第一跳的传输时延，选择传输时延最小的作为当前节点，在此基础上，计算下一跳的传输时延，如此迭代更新，直至找到所有节点的最短时延路径。该方法存在的不足之处是：在计算路径的端到端时延时，若下一跳的链路容量大于上一跳链路容量时，可能会出现计算出来的下一跳的业务传输结束时刻小于上一跳业务传输结束时刻的问题，导致路由计算出错，进而降低路由的准确性，增大了网络的路由开销，降低了卫星网络的通信效率。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于连续时间聚合图的最短时延路由方法，以避免在下一跳的链路容量大于上一跳的链路容量时路由计算出错的问题，提高最短时延路由的准确性，降低了网络的路由开销，进一步提高卫星网络通信的效率。

为实现上述目的，本发明的实现包括如下：

(1)根据链路的容量、传播时延以及链路的连通时段生成连续时间聚合图；

(2)初始化参数：选定源节点s，固定起始时间t_start，所有节点的业务完全到达时刻t_{arr_i}＝∞,i∈N，所有节点的父节点设为空，创建确定最短路径节点集合P，用来存储已经找到最短路径的节点，其初值设置为创建未知最短路径节点集合T，用来存储还没有找到最短路径的节点，其初值设置为所有节点；

(3)分别计算第一跳的传输结束时刻和链路连通时间段上的传输业务量并更新源节点s的所有邻居节点的父节点和业务完全到达时刻，从未知最短路径的节点集合T中删除业务完全到达时刻最小的节点j，并将其加入到确定最短路径的节点集合P中；

(4)计算下一跳的传输时延：

(4a)将节点j作为当前节点，计算其所有邻居节点在三种不同情况下的业务传输结束时刻

(4a1)计算当下一跳链路容量小于或等于上一跳链路容量时的传输结束时刻；

其中，表示业务片段在链路l_jr的传输起始时刻，c_jr(t)表示链路l_jr的容量函数，表示上一跳链路最后一个连通时间段上的业务传输片段量；