[发明专利]一种适用于星间路由的自适应抗毁方法

说明书

本发明涉及一种适用于星间路由的自适应抗毁方法，属于LEO路由技术领域，包括静态路由、动态检测以及受限故障泛洪。静态路由充分利用星座运动的周期性和可预知性，将卫星周期划分为若干个时间片，每个时间片开始时计算路由表，按照路由表转发数据。动态检测部分检测链路故障或节点失效情况，所有卫星周期性的向邻居节点发送HELLO报文，根据给定时间内HELLO报文的接收情况判断链路状态。受限故障泛洪部分向邻居卫星泛洪扩散故障信息，同步链路状态数据库后重新计算最优路径。所述方法在节点失效或链路故障等突发情况时，能够及时恢复网络通信，最大限度降低端到端网络时延和丢包率，显著减少路由开销且无需全网更新路由表。

技术领域

本发明涉及一种适用于星间路由的自适应抗毁方法，属于低轨卫星通信网络中的路由技术领域。

背景技术

卫星通信具有覆盖范围大、不受地理条件限制、通信距离远、移动中通信等一系列优点，未来的卫星通信将会与各种通信资源和网络资源整合，实现与宽带通信、因特网技术、个人移动通信等技术相结合，更好的为人类服务。路由问题一直是卫星网络通信的研究重点，ISL段路由性能的优劣直接影响卫星通信应用的各方面，因此寻求有效的路由方案至关重要。一种有效的卫星网络路由技术应该具有以下性质：(1)网络拓扑动态变化的适应性，卫星网络拓扑高度动态变化，要求路由技术能够适应高度动态变化拓扑。(2)抗毁性，卫星在外太空中工作，出现卫星节点失效或链路故障的突发情况时，无法及时修复，要求路由技术能够及时检测到故障并采取应对措施恢复通信。(3)高效性，星上存储资源和计算能力有限，要求降低路由技术实施的复杂性，能够以较小的路由开销获得较大的传输成功率和系统吞吐量。

现有的路由技术主要可分为基于虚拟拓扑的路由算法、基于覆盖域划分的路由算法、基于虚拟卫星节点的路由算法、基于数据驱动的路由算法。基于虚拟拓扑的路由算法的基本思想是充分利用卫星星座的周期性和可预测性，把卫星星座周期分为若干个时间片，即[t₀,t₁),[t₁,t₂),...,[t_n-1,t_n),在每个时间片内，卫星网络拓扑被看成固定的，各个ISL的代价可以认为不变，ISL的连通和断开仅发生在离散时间点t₁,t₂,...t_n。Werner提出的基于ATM的路由算法，Seong提出的基于FSA的路由算法、Gounder提出的基于快照序列的路由算法等都属于这种路由算法。基于覆盖域划分的路由算法的基本思想是将地球表面覆盖域划分成不同的区域，各个区域赋以不同的固定的逻辑地址，包括面向连接的卫星路由算法和面向非连接的卫星路由算法两种，在给定时刻，对于最靠近区域中心的卫星，其逻辑地址就是该区域的逻辑地址，卫星在运行过程中根据覆盖区域的变化，其逻辑地址也动态变化，逻辑地址含有地面节点的位置信息。Hashimoto提出的基于IP的路由、Mauger提出的基于TDMA的路由等都属于这种路由算法。基于虚拟卫星节点的路由算法的基本思想是将卫星网络模型化为一个由虚拟卫星节点组成的网络，分配固定的地理坐标。地球表面的逻辑地址不变，依据虚拟卫星节点地理坐标与物理位置的距离关系将真实卫星与虚拟卫星节点相映射。E.Ekici突出的分布式路由算法DRA、T.H.Chan提出的基于局部区域LZDR算法都是这种路由算法。基于数据驱动的路由算法的基本思想是没有数据发送时路由不更新，数据到达触发拓扑更新，拓扑更新包括数据要送达的下个卫星节点的拓扑信息和数据经过的上个卫星节点的拓扑信息。Darting算法和LAOR算法都属于这种路由算法。

基于虚拟拓扑策略的路由算法如DTDVTR算法采取静态路由机制即离线预先计算方式简化卫星功能，把卫星动态网络拓扑按时间片划分成一系列连续的静态拓扑结构，由地面站预先集中计算每对卫星间的路径，提供优化路径，卫星仅需在时间片点更新路由表。由于采取离线计算的方式，算法的抗毁性不好，当出现卫星节点失效或链路故障等突发情况时，算法的性能将显著下降。