[发明专利]一种星上路由优化方法

说明书

本发明实施例提供了一种星上路由优化方法，首先对设计的覆盖全球的GEO/LEO卫星星座模型，提出了虚拟节点与分组管理策略，以减低星上路由算法的复杂度。提出了一种对于不同优先级路由业务分配不同负载链路的分配机制。将传输时延、排队时延和卫星节点链路负载作为权值因子将Dijkstra算法计算出的k条最短路由根据权值按从低到高路由重新排序，排除无连续可用波长的路由，选取排序最靠前的路由作为最佳路径，用first fit法分配一条可用资源。若k条路由均无可用波长资源则利用蚁群算法进行优化，将传输时延、排队时延和卫星节点链路负载引入到蚁群算法的目标函数中，根据节点概率函数选择下一节点，完成网络路由备用路径的计算。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，特别是涉及一种星上路由优化方法。

技术背景

随着科技的进步与发展，人们对网络的需求越来越高，卫星通信网络越来越重要，已经成为通信中必不可少的重要手段与形式。而随着天地一体化信息网络建设的推进，对卫星通信的信息传输速率、卫星节点存储容量、卫星覆盖范围和安全性要求将日益提高，传统采用的微波通信方式受带宽、速率等方面的限制，将难以满足宽带多媒体业务等对天地一体化信息网络超宽带宽、超高速率、超大容量的通信需求。因此，研究基于激光/微波的宽带卫星通信系统具有重要的现实意义。

路由算法是决定卫星通信网络性能的关键技术，路由算法就是在网络中找到符合网络要求的路径。相对于地面通信网络，卫星通信具有计算与储存空间、高动态拓扑的特性，而卫星通信网络中会因为局部热点造成网络阻塞的问题，因为卫星的故障极难修复与卫星网络的拓扑性，这就使得现有地面通信网络路由算法不适用于卫星通信，需要在地面通信网络路由算法的基础上进行卫星通信网络路由算法的研究，所以随着卫星网络的发展卫星路由算法也渐渐成为国内外学者的研究方向。

现阶段，多层卫星网络结构逐渐取代单层卫星网络结构，经过近几十年的快速发展，卫星移动通信系统已经在个人移动通信、全球覆盖通信以及国家安全等诸多方面都扮演着越来越重要的角色随着业务的多样性和复杂性，组合不同轨道高度卫星形成多层通信网络逐渐成为未来卫星网络发展的主流趋势。多层卫星网络(MLSN)往往是促进全球无处不在的宽带通信的有前途的架构。立体化双层卫星星座通信网络可以兼顾不同轨道卫星优点，可以灵活组网，而且双层卫星星座通信网络抗毁能力相对较强。

在高度动态的低地轨道卫星网络中处理网络移动性是实现卫星和地面网络无缝和高效集成的关键问题。虚拟节点(VN)方法被广泛应用于处理卫星网络的拓扑动态问题。在静止地球卫星系统中，可以通过使用静态的虚拟拓扑表示网络来简化这项任务。

多路径路由是提高端到端可靠性的一种有效方法，但由于当前多径路由请求泛滥频繁，当前多路径路由策略存在卫星间链路丢失和较高的端到端时延等问题。而蚁群算法在解决网络路由问题方面的研究越来越多，其中大部分研究的目的是降低阻塞率、降低时延、提高收敛速度以改善网络性能。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种星上路由优化方法，以实现网络对地球的持续性全覆盖、降低网络的阻塞率。具体技术方案如下：

本发明实施的一方面，提供了一种GEO/LEO双层卫星网络模型，所述网络模型包括：基于GEO/LEO双层卫星星座网络模型，基于GEO/LEO双层星座网络的虚拟节点策略，基于星座网络虚拟节点的分层分组管理策略其中，

所述基于GEO/LEO双层卫星星座网络模型由4颗GEO卫星和100颗LEO卫星构成，GEO卫星用于组成骨干网，对地球上低维和中纬度地区进行覆盖，路由的计算，LEO卫星与卫星链路状态信息的收集，卫星节点状态的监控，管理LEO卫星组，必要时也可以分担LEO卫星业务；LEO卫星，用于地面站和地面用户终端的接入，数据的传输与转发，采集卫星链路状态信息。