[发明专利]基于区域划分的卫星网络多业务QoS选路方法

权利要求书

1.一种基于区域划分的卫星网络多业务QoS选路方法，所述区域是指：卫星网络中的若干卫星节点构成的空间网络区域，其特征在于，包括如下：

(1)根据卫星网络虚拟拓扑策略，将卫星网络运行周期划分为不同时间片，计算各个时间片对应的卫星网络虚拟拓扑；

(2)根据各个时间片对应的卫星网络虚拟拓扑确定卫星与地面覆盖区域映射关系，并根据该映射关系确定该时间片各卫星业务权重T_S，是根据卫星与地面覆盖区域映射关系，得到卫星在该时间片映射的地面覆盖区域，该映射地面覆盖区域业务的权重即为卫星的业务权重T_S；S为卫星全网唯一标识；

(3)根据各个时间片对应的卫星网络虚拟拓扑中卫星反向缝位置将卫星网络虚拟拓扑划分为重负载区域和轻负载区域，重载负载区域的节点包含卫星节点和信关站节点，轻负载区域节点只有卫星节点；实现如下：

(3a)将信关站区域上空的卫星网络区域划为重负载区域，标记为H(X,Y)，X表示重负载区域包含的轨道数，Y为重负载区域包含的同轨道卫星数；

当卫星反向缝位置处于信关站上空区域时，将重负载区域H(X,Y)以卫星反向缝为界划分为两个独立子区域H(X₁,Y)和H(X₂,Y)，且满足X₁+X₂＝X；

当卫星反向缝位置处于信关站上空区域外部时，重负载区域H(X,Y)为卫星反向缝之间的一个完整区域；

(3b)将重负载区域H(X,Y)以外的卫星网络区域划为轻负载区域；

(4)根据各个时间片对应的卫星网络虚拟拓扑，控制中心以离线计算方式计算轻负载区域卫星节点路由路径，并上注至对应卫星静态路由路径表R_S中；实现如下：

(4a)设当前时间片为t_k，Δt表示时间片t_k长度，d_ij(t)表示第i个卫星到第j个卫星的星间链路e_ij在时刻t的长度，根据下式计算卫星星间链路平均链路长度

(4b)根据卫星星间链路平均链路长度计算链路代价矩阵：

W＝(w_ij)_n×n，

其中，n为卫星网络卫星节点数量，为第i个卫星到第j个卫星之间链路代价，分别表示平均链路长度的最大值和最小值；

(4c)选择轻负载区域卫星节点S为源节点，信关站头顶星D为目的节点，使用链路代价矩阵W作为Dijkstra算法节点距离矩阵，计算S到信关站头顶星D的最短路径p(S,D)；

(4d)在链路代价矩阵W中更新路径p(S,D)包含的星间链路e_ij的链路代价w_ij：

w′_ij＝w_ij+T_S；

上式中，T_S为卫星S的业务权重，w′_ij为更新后星间链路e_ij当前的链路代价；

(4e)判断所有轻载区卫星节点路由路径是否计算完成：

若是，则控制中心上注路由路径至各轻载区域卫星节点静态路由表R_S，

否则，返回(4c)；

(5)各时间片的重负载区域卫星节点根据重负载区域网络链路状态，依据业务类型按需计算重负载区域路由路径，并保存至卫星动态路由路径表R_D中；实现如下：

(5a)重负载区域卫星节点收到其他节点的链路状态分组，按照分组中的链路状态信息更新链路平均剩余带宽矩阵B、链路平均传输时延矩阵D_a和链路平均丢包率矩阵R；

(5b)根据当前时刻的链路平均传输时延矩阵D_a计算当前Class A类业务路由路径P_A的时延：其中，e_ij为节点i到节点j的链路，ld_ij∈D_a，为链路e_ij的平均时延；

(5c)判断当前Class A类业务路由路径P_A的时延与最大传输时延D_max的大小关系：

若则将当前时刻的平均传输时延矩阵D_a作为Dijkstra算法节点距离矩阵，重新计算P_A，再使用Dijkstra算法计算与P_A不相交的路径，作为Class C类业务路由路径P_C；

否则，不做处理；

(5d)根据当前时刻的链路平均丢包率矩阵R计算当前Class B类业务路由路径P_B路径丢包率：其中，e_ij为节点i到节点j的链路，lr_ij∈R为链路e_ij的平均丢包率；

(5e)判断当前Class B类业务路由路径P_B路径丢包率与最大传输丢包率L_max的大小关系：

若则在当前时刻的平均传输时延矩阵D_a中去链路剩余带宽小于最小传输带宽B_min的链路，重新使用Dijkstra算法计算P_B路径；

否则，不做处理；

(6)业务源卫星节点根据其路由路径表构造源路由数据分组并发送分组；

(6a)轻负载区域的业务源卫星节点根据其静态路由路径表R_S构造源路由数据分组并发送；

(6b)重负载区域的业务源卫星节点根据其动态路由路径表R_D选择相应业务类型路径构造源路由数据分组并发送；

(7)转发卫星节点收到数据分组，根据源路由转发机制进行数据分组转发；

(7a)轻负载区域的卫星节点收到数据分组后，根据源路由转发机制查询静态路由路径表R_S获取下一跳节点，向下一跳节点转发数据分组；

(7b)重负载区域的卫星节点收到数据分组后，根据数据分组接收端口和邻居卫星的映射关系确定上一跳卫星节点，并判断上一跳卫星节点是否为轻负载区域的卫星节点：

若是，则以当前重负载区域卫星节点为业务源卫星节点，返回(6b)；

否则，则根据源路由转发机制查询动态路由路径表R_D获取下一跳节点，向下一跳节点转发数据分组。