[发明专利]一种低轨异构卫星网络路由方法及系统有效

专利信息
申请号: 202010964831.6 申请日: 2020-09-14
公开(公告)号: CN112019260B 公开(公告)日: 2021-11-19
发明(设计)人: 任品毅;石晓景;郝林春;杜清河 申请(专利权)人: 西安交通大学
主分类号: H04B7/185 分类号: H04B7/185
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 马贵香
地址: 710049 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 低轨异构 卫星网络 路由 方法 系统
【说明书】:

发明公开了一种低轨异构卫星网络路由方法及系统,通过对低轨异构卫星网络系统模型中传输的数据包进行初始化,得到数据包初始化状态,根据数据包初始状态循环遍历路径得到最佳路由路径,利用强化学习来降低拥塞,提高路径传输效率,达到异构卫星之间优势互补的目的,同时以均衡丢包率及端到端时延为目标,通过移动Agent解决卫星失效问题,从而进一步辅助路由计算,低轨卫星异构网络不仅可以充分利用低轨卫星的低通信延时优势,还能实现不同星座间资源整合,从而克服单层卫星通信覆盖能力不够高,以及各项性能不够佳的问题,所提方案符合未来的发展趋势,对于时延和丢包性能的均衡有显著改善,适用于日益增长的通信需求。

技术领域

本发明涉及到无线通信领域,涉及低轨卫星异构路由方案,具体涉及一种低轨异构卫星网络路由方法及系统。

背景技术

目前,随着通信需求的急剧增长和多样化,仅占地球表面2%的地面网络已经远远不能满足所需。出于铺设难度和成本价值的考虑,地面通信在应急通信,军事应用,以及其它诸多情景下仍然存在通信盲区。而卫星通信在覆盖范围、通信距离、通信质量、通信效果、信号配置和业务类型等方面都能对地面通信形成充分的补充。

从上个世纪九十年代到现在,卫星通信发展极为迅猛。其中,低轨卫星通信因具备可覆盖两极地区、低功耗、低时延、链路质量好,能更好的进行频率复用等优势脱颖而出。铱星就是一个典型的例子,作为当前主流的卫星通信,被广泛应用于各大场景。然而,空间异构组网的研究却相对很少。单层卫星通信毕竟存在局限性,不仅削减了覆盖能力,也限制了各种类型卫星的综合与实时应用,导致整体资源分布不合理,也存在通信设备重复建设的问题。

随着各种卫星通信系统的蓬勃发展,加上用户希望能随时随地接入卫星网络进行通信的需求,异构成为了发展的必然趋势。目前已有的异构方案普遍集中在多类型轨道异构网络,即中低高轨联合的异构网络,但是低轨卫星异构网络的研究几乎为零;要实现异构网络还存在许多问题,其中最典型的则是异构路由,异构网络容易带来丢包率增大的问题,目前的路由方法无法满足更高效的通信要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低轨异构卫星网络路由方法及系统,以克服现有技术的不足,本发明能够在克服卫星失效时降低链路堵塞概率。

为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种低轨异构卫星网络路由方法,包括以下步骤:

步骤1)、建立低轨异构卫星网络系统模型;

步骤2)、对低轨异构卫星网络系统模型中传输的数据包进行初始化,得到数据包初始化状态,根据数据包初始状态循环遍历路径得到最佳路由路径;

步骤3)、在最佳路由路径中,当低层卫星失效时,采用高层卫星代替该失效底层卫星,当高层卫星失效时,由移动Agent暂代该高层卫星,当下一颗同轨卫星运动到当前高层卫星位置时,移动Agent将路由表及数据包转交至当前高层卫星位置的高层卫星,从而实现低轨异构卫星网络路由。

进一步的,低轨异构卫星网络系统模型中低层卫星采用极轨道星座,高层卫星采用Walker星座。

进一步的,异构卫星网络系统模型中对于即将进入极区的卫星,关闭相邻轨间链路,提前开启横向跨轨链路;对于即将走出极区的卫星,提前关闭横向跨轨链路,开启相邻轨间链路。

进一步的,当高纬度跨轨卫星间距离比低纬度相邻轨间链路短,在高纬度地区增加横向跨轨链路ISL,低纬度地区采用斜向链路。

进一步的,在同一时刻,与同一颗高层卫星建立层间链路的低层卫星构成一个低层卫星组,该高层卫星作为组管理者,采取最长可见时间最为层间切换策略。

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