【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星通信，特别涉及一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法。
技术介绍
1、随着卫星通信网络和物联网技术的迅猛发展，全球网络连接变得日益复杂。特别是在低轨道卫星网络（low earth orbit satellite networks，简称leo）和物联网（internet of things，简称iot）的应用场景中，低轨卫星在绕地球轨道运行时，频繁发生链路的连接与断开；而物联网中的大量传感器、设备、车辆等移动节点，也在不同时间和空间不断变化其位置和状态。这些网络动态特性直接影响了节点之间的通信质量，如延迟和丢包等问题。
2、当前技术中，常用的路由算法有全局洪泛路由算法和静态节点划分策略。全局洪泛路由算法的基本思想是通过广播将数据包转发到网络中的每个节点，并在接收到重复数据包时丢弃。然而，该方法在网络负载突然变化时往往无法及时调整路由，导致网络延迟增加和丢包率上升。另一方面，静态节点划分策略通过预先将网络资源（如频带或时隙）固定分配给各个节点，试图实现资源的合理利用。但该策略缺乏灵活性，无法根据网络的动态变化进行自适应调整，导致资源利用率低下和网络效率的下降。
3、因此，如何在网络动态变化的环境下，提升通信效率并有效应对延迟和丢包等问题，成为亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法，以解决低轨卫星和物联网中由于网络动态变化出现的网络延迟、丢包率上升等通信瓶颈问题，实现网络在动态环境中的高效运行
2、为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法，包括以下步骤：
3、利用第一预设聚类算法对多个节点进行初始划分，得到多个负载均衡的虚拟区域；
4、利用预设的局部洪泛优化策略，对所述多个负载均衡的虚拟区域进行优化，生成数据包的预设传播范围；
5、根据历史链路延迟数据，利用预设的循环神经网络模型预测所述预设传播范围中的链路的延迟和拥塞情况，并基于预测结果，动态调整路径选择和流量分配策略；
6、基于所述路径选择和流量分配策略中不同路径的延迟和负载情况，计算每条路径的附加延迟，并基于所述附加延迟计算所述每条路径的待分配流量。
7、根据本专利技术的一个实施例，所述利用预设的聚类算法对卫星或节点进行初始划分，包括：
8、获取所述多个节点的地理坐标和初始负载，并选择预设数量的初始中心点作为虚拟节点中心；
9、分别计算每个节点到每个虚拟节点中心的欧几里得距离，并基于所述欧几里得距离，确定所述每个节点对应的虚拟节点中心；
10、计算每个虚拟节点中心的平均位置坐标和负载，并重新执行所述分别计算每个节点到每个虚拟节点中心的欧几里得距离，并基于所述欧几里得距离，确定所述每个节点对应的虚拟节点中心步骤，直至所述多个节点满足预设划分标准。
11、根据本专利技术的一个实施例，在所述多个节点满足所述预设划分标准之后，还包括：
12、实时监测每个虚拟节点中心的负载分布，并基于监测结果判断所述每个虚拟节点中心的负载是否均衡；
13、当所述负载不均衡时，利用第二预设聚类算法动态调整对应的虚拟节点中心中的节点分配情况，得到所述多个负载均衡的虚拟区域。
14、根据本专利技术的一个实施例，所述利用预设的局部洪泛优化策略，对所述多个负载均衡的虚拟区域进行优化，生成数据包的预设传播范围，包括：
15、计算所有节点中任意两个节点之间的最短跳数；
16、基于所述最短跳数，确定对应节点的跳数限值；
17、获取当前数据包的跳数，选择所述跳数限值大于或等于所述当前数据包的跳数的节点作为目标节点，并基于所述目标节点生成所述数据包的预设传播范围。
18、根据本专利技术的一个实施例，所述基于预测结果，动态调整路径选择和流量分配策略，包括：
19、基于所述预测结果，生成延迟矩阵；
20、根据所述延迟矩阵，计算每条路径的流量分配比例，并生成流量分配矩阵；
21、根据所述流量分配矩阵，动态调整所述路径选择和流量分配策略。
22、根据本专利技术实施例提出的一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法，通过利用聚类算法对多个节点进行划分，可以得到多个负载均衡的虚拟区域；利用局部洪泛优化策略对多个虚拟区域进行优化，可以生成数据包的预设传播范围；根据历史链路延迟数据，利用循环神经网络模型预测预设传播范围中链路的延迟和拥塞情况，并基于预测结果动态调整路径选择和流量分配策略；基于路径选择和流量分配策略中不同路径的延迟和负载情况计算每条路径的附加延迟，并基于附加延迟计算每条路径的待分配流量。由此，解决了低轨卫星和物联网中由于网络动态变化出现的网络延迟、丢包率上升等通信瓶颈问题，实现网络在动态环境中的高效运行。
23、为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出一种基于动态天球区域划分的卫星路由装置，包括：
24、划分模块，用于利用第一预设聚类算法对多个节点进行初始划分，得到多个负载均衡的虚拟区域；
25、生成模块，用于利用预设的局部洪泛优化策略，对所述多个负载均衡的虚拟区域进行优化，生成数据包的预设传播范围；
26、调整模块，用于根据历史链路延迟数据，利用预设的循环神经网络模型预测所述预设传播范围中的链路的延迟和拥塞情况，并基于预测结果，动态调整路径选择和流量分配策略；
27、计算模块，用于基于所述路径选择和流量分配策略中不同路径的延迟和负载情况，计算每条路径的附加延迟，并基于所述附加延迟计算所述每条路径的待分配流量。
28、根据本专利技术的一个实施例，所述划分模块，具体用于：
29、获取所述多个节点的地理坐标和初始负载，并选择预设数量的初始中心点作为虚拟节点中心；
30、分别计算每个节点到每个虚拟节点中心的欧几里得距离，并基于所述欧几里得距离，确定所述每个节点对应的虚拟节点中心；
31、计算每个虚拟节点中心的平均位置坐标和负载，并重新执行所述分别计算每个节点到每个虚拟节点中心的欧几里得距离，并基于所述欧几里得距离，确定所述每个节点对应的虚拟节点中心步骤，直至所述多个节点满足预设划分标准。
32、根据本专利技术的一个实施例，在所述多个节点满足所述预设划分标准之后，所述划分模块，还用于：
33、实时监测每个虚拟节点中心的负载分布，并基于监测结果判断所述每个虚拟节点中心的负载是否均衡；
34、当所述负载不均衡时，利用第二预设聚类算法动态调整对应的虚拟节点中心中的节点分配情况，得到所述多个负载均衡的虚拟区域。
35、根据本专利技术的一个实施例，所述生成模块，具体用于：
36、计算所有节点中任意两个节点之间的最短跳数；
37、基于所述最短跳数，确定对应节点的跳数限值；
38、获取当前数据包的跳数，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法，其特征在于，所述利用预设的聚类算法对卫星或节点进行初始划分，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法，其特征在于，在所述多个节点满足所述预设划分标准之后，还包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法，其特征在于，所述利用预设的局部洪泛优化策略，对所述多个负载均衡的虚拟区域进行优化，生成数据包的预设传播范围，包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法，其特征在于，所述基于预测结果，动态调整路径选择和流量分配策略，包括：
6.一种基于动态天球区域划分的卫星路由装置，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于动态天球区域划分的卫星路由装置，其特征在于，所述划分模块，具体用于：
8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-5任一项所述的一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法。
10.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，用于实现权利要求1-5任一项所述的一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法，其特征在于，所述利用预设的聚类算法对卫星或节点进行初始划分，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法，其特征在于，在所述多个节点满足所述预设划分标准之后，还包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法，其特征在于，所述利用预设的局部洪泛优化策略，对所述多个负载均衡的虚拟区域进行优化，生成数据包的预设传播范围，包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于动态天球区域划分的卫星路由方法，其特征在于，所述基于预测结果，动态调整路径选择和流量分配策略，包括：
6.一种基于动态天...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾捷，吴甜甜，杨一帆，丁羿文，杜子诺，李柏谚，安建平，卜祥元，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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