一种MLSN网络中下行链路拥塞的路由控制方法技术

本发明专利技术公开了一种MLSN网络中下行链路拥塞的路由控制方法，先构建卫星网络架构模型并生成MEO层路由表和LEO层路由表；地面终端在发送数据包时会封装源簇标识和目的簇标识，将MEO层的卫星和LEO层的卫星进行分簇，其中每个MEO层的卫星分别作为簇头管理一组簇成员LEO卫星；MEO卫星的个数与分簇的个数相同；当地面终端在收发数据包出现延迟时，LEO卫星节点检测LEO层链路状态并计算出链路负载阈值；最后MEO卫星接收到LEO的广播数据包和链路状态更新，根据链路负载阈值进行数据路由转发。本发明专利技术结合了阈值思想，最小化数据转发时链路的丢包；进行数据包转发分配时，使用MEO

【技术实现步骤摘要】
一种MLSN网络中下行链路拥塞的路由控制方法


[0001]本专利技术属于卫星网络
，具体涉及一种MLSN网络中下行链路拥塞的路由控制方法。

技术介绍

[0002]卫星网络作为一种提供下一代网络的手段，已经受到越来越多的关注，这种网络能够实现无处不在的网络。卫星网络一般可分为地球静止轨道(GEO)卫星网络或非地球静止轨道(NGEO)卫星网络。可以通过分层NGEO卫星网络构建的一种特殊类型的卫星网络称为多层卫星网络(MLSN)。在MLSN中，有六种不同的链路，即LEO和MEO层中的卫星间链路、上下层间链路以及LEO层和地面之间的上下链路，它们被称为LEO
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LEO、MEO
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MEO、LEO
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MEO、MEO
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LEO、地面
‑
LEO和LEO
‑
地面。所述各种链路路径可以用作迂回路径，从而允许在卫星之间分配负载。有了这一功能，即使受到打击，一些卫星遭受重流量负载，也可以通过在MLSN中使用所述链路路径来避免拥塞。
[0003]现有的路由控制方法只能在LEO层内避免或缓解拥塞，导致链路丢包率高，端到端延迟增大。

技术实现思路

[0004]为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提出了一种MLSN网络中下行链路拥塞的路由控制方法。
[0005]为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种MLSN网络中下行链路拥塞的路由控制方法，包括以下步骤：
>[0007]S1、构建卫星网络架构模型并生成MEO层路由表和LEO层路由表；
[0008]S2、地面终端在发送数据包时会封装源簇标识和目的簇标识，将MEO层的卫星和LEO层的卫星进行分簇，其中每个MEO层的卫星分别作为簇头管理一组簇成员LEO卫星；MEO卫星的个数与分簇的个数相同；
[0009]S3、当地面终端在收发数据包出现延迟时，LEO卫星节点检测LEO层链路状态并计算出链路负载阈值；
[0010]S4、MEO卫星接收到LEO的广播数据包和链路状态更新，根据步骤S3中的链路负载阈值进行数据路由转发。
[0011]优选地，步骤S1包括以下步骤：
[0012]S11、卫星向周围在一跳范围内的邻居节点卫星广播Hello报文，报文中包含卫星节点ID和卫星间链路状态信息；
[0013]S12、收到Hello请求报文的节点判断Hello报文类型，若是请求报文类型，则接收节点向发送节点反馈Hello应答报文，并将报文中的信息添加到自己的邻居表中；若是Hello应答报文或Hello更新报文，则接收节点根据报更新自己的邻居表；
[0014]S13、卫星周期性发送Hello更新报文更新路由表。
[0015]优选地，所述步骤S2包括以下步骤：
[0016]S21、指定一个MEO层的卫星为作为簇头k1；
[0017]S22、根据LEO卫星节点的速度以及LEO卫星节点和MEO层的卫星节点间的链路连通性，将LEO卫星分配到簇头k1的簇内；
[0018]S23、根据轮盘算法，选择下一个簇头ki；重复步骤S22，将LEO层卫星全部分簇；
[0019]S24、作为簇头的MEO卫星向两跳内的LEO卫星广播HELLO报文，报文包含簇首信息；
[0020]S25、LEO卫星收到HELLO报文后，判断路由表中是否有多个簇头MEO卫星的信息，若有多个簇头MEO卫星的信息，则只保留一个簇头MEO的卫星信息，拒绝其他簇头MEO卫星.
[0021]优选地，步骤S3包括以下步骤：
[0022]S31、LEO卫星节点检测实时数据包队列长度len
i
(t)；当len
i
(t)大于或等于节点数据包队列长度阈值len
th
时，判定LEO卫星A处于拥塞状态，进行数据的路由转发即路由控制；
[0023]S32、根据步骤S31检测得到的len
th
，计算链路负载的阈值Q
th
并上传至MEO卫星。
[0024]优选地，步骤S32包括以下步骤：
[0025]计算LEO卫星节点的丢包剩余时间T
d
公式表达如下：
[0026][0027]其中，p
ave
数据包平均长度，InputV数据包流入LEO卫星的速率，OutputV数据包流入LEO卫星的速率；
[0028]定义链路延迟D
link
公式表达如下：
[0029][0030]其中，D
broadcast
是传播延迟；D
queue
是排队延迟；w是加权因子；P
relative
是两个LEO卫星的相对位置；
[0031]根据丢包剩余时间T
d
和链路延迟D
link
计算链路负载的阈值Q
th
；公式表达如下：
[0032][0033]其中，
[0034]优选地，步骤S4包括以下步骤：
[0035]S41、当源地面终端S向目的地的地面终端D发送信息时，LEO卫星接收到终端S发送的数据包；
[0036]S42、MEO根据收到LEO转发的广播数据包，判断地面终端D发送数据包中的簇标识；若源簇标识和目的簇标识相同，MEO卫星执行转发功能，查看该簇内的链路负载；若源簇标识和目的簇标识不同，MEO卫星执行路由功能，查找MEO层路由表，找到目的簇的LEO卫星进行转发；
[0037]优选地，步骤S42中当源簇标识和目的簇标识相同时，若LEO层的链路负载的小于阈值Q
th
，查看LEO卫星存储的路由表，通过LEO
‑
LEO链路和LEO
‑
地面链路传输至目的区域终端D；若LEO层的链路负载的大于阈值Q
th
，数据包将会被迂回传输至MEO卫星，MEO卫星与地面终端直接建立链路，数据包通过GEO
‑
地面链路传输至地面终端D2。
[0038]优选地，步骤S42中当源簇标识和目的簇标识不同时，若LEO层的链路负载的小于阈值Q
th
，查看LEO卫星存储的路由表，通过LEO
‑
LEO链路和LEO
‑
地面链路传输至目的区域终端D；若LEO层的链路负载的大于阈值Q
th
，数据包将会被迂回传输至MEO卫星，MEO卫星与地面终端直接建立链路，数据包通过GEO
‑
地面链路传输至地面终端D2。
[0039]采用上述技术方案带来的有益效果：
[0040]本专利技术提出了一种MLSN网络中下行链路拥塞的路由控制方法。首先，采用分簇的方法优化了LEO/MEO两层卫星拓扑结构，构建MEO
‑
地面链路作为现有链路之外的新链路。通过使用这条链路，地面终端能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MLSN网络中下行链路拥塞的路由控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建卫星网络架构模型并生成MEO层路由表和LEO层路由表；S2、地面终端在发送数据包时会封装源簇标识和目的簇标识，将MEO层的卫星和LEO层的卫星进行分簇，其中每个MEO层的卫星分别作为簇头管理一组簇成员LEO卫星；MEO卫星的个数与分簇的个数相同；S3、当地面终端在收发数据包出现延迟时，LEO卫星节点检测LEO层链路状态并计算出链路负载阈值；S4、MEO卫星接收到LEO的广播数据包和链路状态更新，根据步骤S3中的链路负载阈值进行数据路由转发。2.根据权利要求1所述一种MLSN网络中下行链路拥塞的路由控制方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：S11、卫星向周围在一跳范围内的邻居节点卫星广播Hello报文，报文中包含卫星节点ID和卫星间链路状态信息；S12、收到Hello请求报文的节点判断Hello报文类型，若是请求报文类型，则接收节点向发送节点反馈Hello应答报文，并将报文中的信息添加到自己的邻居表中；若是Hello应答报文或Hello更新报文，则接收节点根据报更新自己的邻居表；S13、卫星周期性发送Hello更新报文更新路由表。3.根据权利要求1所述一种MLSN网络中下行链路拥塞的路由控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：S21、指定一个MEO层的卫星为作为簇头k1；S22、根据LEO卫星节点的速度以及LEO卫星节点和MEO层的卫星节点间的链路连通性，将LEO卫星分配到簇头k1的簇内；S23、根据轮盘算法，选择下一个簇头ki；重复步骤S22，将LEO层卫星全部分簇；S24、作为簇头的MEO卫星向两跳内的LEO卫星广播HELLO报文，报文包含簇首信息；S25、LEO卫星收到HELLO报文后，判断路由表中是否有多个簇头MEO卫星的信息，若有多个簇头MEO卫星的信息，则只保留一个簇头MEO的卫星信息，拒绝其他簇头MEO卫星。4.根据权利要求1所述一种MLSN网络中下行链路拥塞的路由控制方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：S31、LEO卫星节点检测实时数据包队列长度len
i
(t)；当len
i
(t)大于或等于节点数据包队列长度阈值len
th
时，判定LEO卫星A处于拥塞状态，进行数据的路由转发即路由控制；S32、根据步骤S31检测得到的len
th
，计算链路负载的阈值Q
th
并上传至MEO卫星。5.根据权利要求4所述一种MLSN网络中下行链路拥塞的路由控制方法，其特征在于，步骤S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭永安，董理想，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：