[发明专利]一种基于请求域的软件定义星地融合网络域间路由方法

说明书

本发明公开一种基于请求域的软件定义星地融合网络域间路由方法，该方法利用基于地球固定足印与最大化虚拟链路数的逻辑区域划分方法将动态变化的软件定义星地融合网络数据平面静态化为不随卫星运动变化的固定虚拟拓扑；接着，根据对准时刻域控制器的覆盖范围将固定虚拟拓扑均匀划分为多个控制域，并标记出每个控制域内的虚拟边界节点；然后，构造最小矩形请求域，并综合考虑路径跳数以及边界节点发生拥塞的概率来选择相邻控制域的出口节点和入口节点，同时引入距离最短和随机选择原则构建控制域间转发路径。本发明可以克服低轨道卫星不停绕行和链路频繁中断引起的拓扑变化，降低数据传输延迟和丢包率，为用户体验质量的提升提供保障。

技术领域

本发明属于星地融合网络通信和路由领域，具体涉及一种基于请求域的软件定义星地融合网络域间路由方法。

背景技术

随着地面偏远地区、海上通信、空中通信业务需求的不断增长，通过卫星网络与地面网络的优势互补建设覆盖全球、全场景信息立体覆盖的星地融合网络是未来移动通信网络发展的必然方向。为促进卫星网络与地面网络的深度融合发展，国内外学者提出了基于“软件化”和“虚拟化”技术的软件定义星地融合网络架构，以降低网络运营成本，实现卫星网络与地面网络的无缝集成，促进新应用、新业务和新通信技术的融合。而大规模低轨道卫星网络能够降低网络传输延迟，为地面移动终端设备提供实时接入服务，成为星地融合网络提供快速、低廉、便捷通信服务的重要组成部分。但低轨道卫星数目的增多使星地融合网络规模不断扩大、拓扑结构更加复杂、链路切换和中断更加频繁。

星地融合网络规模的扩大和网络动态性的增强给软件定义星地融合网络的管理与控制带来了巨大的挑战，为此国内外学者提出了多种针对软件定义星地融合网络的分布式控制器部署的方案。根据控制器的覆盖范围可以将软件定义星地融合网络划分为多个独立的控制域，每个控制域独立向域用户提供服务，从而提高网络路由方案的可扩展性，减弱控制器的资源制约。而控制域间路由的作用则是互联软件定义星地融合网络的各控制域，实现全球用户间的业务传输。因此，研究高效、可克服网络拓扑动态变化、改善用户体验质量的域间路由，对实现全球用户跨地区互联以及促进星地网络一体化融合非常重要。

然而，由于星地融合网络具有高动态性，直接将地面网络的域间路由方法应用到星地融合网络会面临路由频繁更新等技术挑战。另外，将星地融合网络视为一个整体，利用卫星在轨运行的规律性和确定性预测网络节点的位置与链路状态，借助时隙划分方法静态化网络拓扑，再通过地面站进行业务转发路径的计算。该类方法需要较长的时间来完成整网的路由更新，而且过度依赖部署在全球范围内的地面站，极大程度上制约了星地融合网络的服务范围和服务能力。

发明内容

本发明的目的在于面向软件定义星地融合网络采用分布式控制器部署结构带来的控制域间路由问题，从克服星地融合网络拓扑动态变化、改善用户体验质量、提升网络性能的角度，本发明利用地球固定足印和最大化虚拟链路数的拓扑静态化方法，结合最小矩形请求域和随机选择原则，提出了一种可根据静态化虚拟拓扑在分布式控制域划分和最小矩形请求域构造基础上的域间路由方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明公开了一种基于请求域的软件定义星地融合网络域间路由方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：利用基于地球固定足印的虚拟节点策略，构建软件定义星地融合网络低轨道卫星所形成的逻辑区域，标识每个逻辑区域的固定虚拟节点的逻辑地址，并将虚拟节点逻辑地址与其距离最近的低轨道卫星相关联，

其中，步骤1所述的逻辑区域为每颗卫星的对地足印所等效成的球面六角形，记作R_i,j，i＝1,2,…,N_L，j＝1,2,…,M_L，

所述的固定虚拟节点对应每个逻辑区域的中心，使用逻辑地址i,j标识，i为轨道面编号，j为虚拟节点编号，所述的逻辑区域不随卫星运动而变化，一旦低轨道卫星运动到新的逻辑区域，其足印将同步切换到新的逻辑区域，其逻辑地址更换为新逻辑区域的地址；