[发明专利]一种LEO/MEO双层卫星通信网络中的路由方法

说明书

本发明公开了一种LEO/MEO双层卫星通信网络中的路由方法，双层卫星网络中有多个分簇，每个分簇有一颗MEO卫星和多颗LEO卫星，LEO卫星负责收集链路时延和拥塞信息，MEO卫星以时延和拥塞因子作为权重，使用最短路算法，计算路由表。此外，通过双层卫星的层间链路代价、MEO卫星间链路代价和LEO卫星间链路代价确定LEO层路由跳数门限，根据仅通过LEO层进行数据转发需要的路由跳数与LEO层路由跳数门限关系，决定通过MEO卫星进行数据包转发或通过查询路由表在LEO卫星进行数据包转发。上述双层卫星通信网络方法，针对远距离通信中路由跳数过多问题，通过MEO卫星进行转发，可有效减小路由跳数，降低路由开销。

技术领域

本发明涉及卫星通信网络中的路由领域，尤其是一种基于分簇的LEO/MEO双层卫星通信网络中的路由方法。

背景技术

随着天地一体化信息网络重大项目的发布，对卫星通信网络提出了更高的要求，其中卫星可以根据轨道高度分为低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星、中轨(Medium EarthOrbit,MEO)卫星和静止轨道(Geosynchronous Earth Orbit,GEO)卫星，不同层的卫星都有各自的优势和缺陷。低轨卫星所处轨道高度低，传输时延小，但要想实现全球覆盖，需要几十甚至上百颗卫星，静止轨道卫星与地面相对静止，仅需要三颗卫星就可以实现全球覆盖，但轨道高度高，传输时延大，而多层卫星通信网络(Multi-layer satellitecommunicationnetwork)可以充分利用不同轨道卫星优势，与单层卫星网络相比拥有更好的性能，而如何高效的利用不同轨道卫星，成为近些年的研究热点。

多层卫星通信网络可以为三层网络也可以是双层网络，双层网络结构一般为LEO/MEO和LEO/GEO组网，其中LEO/MEO/GEO卫星网络可实现较好的网络覆盖，但是卫星网络结构复杂，卫星链路种类多且GEO层链路时延大且链路不稳定，同时实现成本较高。LEO/MEO双层卫星通信网络可以充分发挥LEO卫星时延小和MEO卫星覆盖范围大的优势，同时LEO/MEO层间链路与LEO/GEO层间链路相比时延较小且较稳定，可以更好地为地面用户提供服务。

LEO/MEO双层网络中时延短，网络较为稳定，可以通过路由设计，利用MEO卫星覆盖范围大等特点，选择合适的路由，以解决LEO单层网络存在的问题，更好的发挥LEO卫星的低时延特性。但是多层卫星网络中，存在网络拓扑变化快速、流量分布不均匀等问题，给路由设计带来了挑战。

目前的LEO/MEO多层卫星网络中，MEO卫星主要有路由计算和数据转发两个功能。在网络拓扑管理中，主要采用卫星组和组管理的概念，其中，以MEO卫星作为管理者，利用其较强的计算能力，为LEO卫星提供路由计算服务。在基于Qos的路由方法中，当通过LEO层进行传输需要的时间超过了阈值或当前业务对时延不敏感时，则由MEO层负责传输。此外，考虑到地球用户的流量分布不均匀，流量预测和负载均衡技术也广泛应用到多层卫星网络研究中。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种LEO/MEO双层卫星通信网络中的路由方法，解决LEO卫星计算能力差和难以获取全局最优路由问题，同时在考虑网络拥塞和链路故障情况下，能够动态选择合适路由。

技术方案：一种LEO/MEO双层卫星通信网络中的路由方法，一颗MEO卫星负责为同一分簇内的LEO卫星提供数据转发和路由计算服务，根据源卫星与目的卫星的逻辑地址关系，计算通过LEO层进行路由需要的路由跳数后，与LEO层路由跳数门限值比较，决定是否通过MEO卫星进行路由转发；并实时检测网络中的拥塞情况与链路时延，通过MEO卫星节点以时延因子和拥塞因子作为权重，使用Dijkstra最短路算法，计算得到最优路由。

进一步的，包括如下具体步骤：