面向移動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的低開銷動態(tài)路由方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到移動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特指一種面向移動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的低開銷動態(tài)路由方法，即一種用來處理預(yù)知變化和非預(yù)知變化關(guān)系的路由方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速，各項(xiàng)技術(shù)越來越完善，從而在日常生活中得到很好的應(yīng)用。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)廣泛運(yùn)用于導(dǎo)航定位、氣象預(yù)報(bào)、災(zāi)情預(yù)警、對地觀測、資源勘探、通信廣播、空間研究、軍事應(yīng)用等領(lǐng)域，成為現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的重要組成部分。
[0003]衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)存在著許多差異，針對這些差異，人們在對地面路由協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)或者是在理論研究創(chuàng)新和實(shí)驗(yàn)仿真的基礎(chǔ)上，研究出許多適合衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，使得其能夠高效、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。根據(jù)節(jié)點(diǎn)獲取路由信息方式的不同，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)可以分為兩種:靜態(tài)路由和動態(tài)路由。
[0004]靜態(tài)路由運(yùn)行機(jī)制是根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)動的可預(yù)知性，將衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)周期分為有限個較短的時(shí)間片，并認(rèn)為在每個時(shí)間片內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涫遣蛔兓?。這種路由機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)開銷小、算法收斂時(shí)間短、效率高。缺點(diǎn)是靜態(tài)路由本身無法做到實(shí)時(shí)更新，只能做到在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
[0005]動態(tài)路由運(yùn)行機(jī)制能夠根據(jù)環(huán)境的變化實(shí)時(shí)地作出調(diào)整，這種調(diào)整是通過分析所收到的路由選擇更新報(bào)文來實(shí)現(xiàn)的，以增加系統(tǒng)開銷為代價(jià)。動態(tài)算法的典型代表是最短路徑路由。最短路徑算法大體上分為距離向量算法和鏈路狀態(tài)算法兩類。
[0006]距離向量算法缺點(diǎn)是系統(tǒng)開銷大，收斂較慢。在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中拓?fù)渥兓怯幸?guī)律可循，可以預(yù)知的，如果采用距離向量算法，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓囊?guī)律和可預(yù)知性將被忽略，造成較大的系統(tǒng)開銷。
[0007]鏈路狀態(tài)算法缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在兩個方面:首先，鏈路狀態(tài)算法要求網(wǎng)絡(luò)中每一個節(jié)點(diǎn)周期性地向全網(wǎng)廣播鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包(Link-State Packet，LSP)，造成大量的系統(tǒng)傳輸帶寬開銷；其次，鏈路狀態(tài)算法要求節(jié)點(diǎn)保存全網(wǎng)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)圖，由于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁，導(dǎo)致拓?fù)錉顟B(tài)圖需要不斷更新，從而使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算開銷大大增加。
[0008]綜上所述，上述傳統(tǒng)方式存在的技術(shù)問題歸納如下:
1、靜態(tài)路由如果使用在所有發(fā)生的變化均為預(yù)知的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，則網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)快速收斂，同時(shí)產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)開銷也很小，但是，由于衛(wèi)星在太空中運(yùn)行經(jīng)常會出現(xiàn)各種異常情況，導(dǎo)致提前計(jì)算的路由和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不相匹配，此時(shí)，靜態(tài)路由并不能發(fā)揮它的優(yōu)勢，網(wǎng)絡(luò)需要重新計(jì)算路由，才能使得衛(wèi)星之間可以正常通信。靜態(tài)路由無法針對非預(yù)知變化做到實(shí)時(shí)更新，只能做到在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，因此，在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，將導(dǎo)致大量網(wǎng)絡(luò)連接的斷開、整體性能顯著下降，甚至出現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。
[0009]2、動態(tài)路由在應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)中各種變化時(shí)具有很強(qiáng)的靈活性，可以根據(jù)環(huán)境的變化實(shí)時(shí)地作出調(diào)整，但這種調(diào)整是通過分析收到的路由選擇更新報(bào)文來實(shí)現(xiàn)的，是以增加系統(tǒng)開銷為代價(jià)的。動態(tài)路由并未區(qū)分預(yù)知變化和非預(yù)知變化，使得每一次的路由收斂均花費(fèi)大量的時(shí)間，大大增加了系統(tǒng)的開銷，這種開銷對于資源有限的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)來說，是很大的浪費(fèi)，同時(shí)給衛(wèi)星的設(shè)計(jì)帶來極大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠降低系統(tǒng)開銷、提高衛(wèi)星鏈路利用率、提高衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的面向移動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的低開銷動態(tài)路由方法。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種面向移動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的低開銷動態(tài)路由方法，其步驟為:
51:依據(jù)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行規(guī)律，預(yù)先計(jì)算所有快照的鏈路連接關(guān)系，獲取各快照的鏈路狀態(tài)更新增量；
52:當(dāng)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生預(yù)知變化時(shí)，啟用協(xié)議靜態(tài)部分進(jìn)行處理；
53:當(dāng)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生非預(yù)知變化時(shí)，啟用協(xié)議動態(tài)部分探測發(fā)生非預(yù)知變化的節(jié)點(diǎn)與鏈路，發(fā)現(xiàn)后向全網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)發(fā)布，全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)更新鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，并計(jì)算出路由表。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):在上述步驟中，如果整個周期內(nèi)的運(yùn)行并未發(fā)生非預(yù)知變化，快照依照快照時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)了整個網(wǎng)絡(luò)的正確運(yùn)行。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):在上述步驟開始之前，還包括預(yù)處理階段，先設(shè)置參數(shù)、獲取原始數(shù)據(jù)，并配置衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)、IP地址、接口信息；然后生成拓?fù)湫畔?、鏈路控制信息、鏈路狀態(tài)更新增量。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):在上述步驟S1中，提前計(jì)算所有快照的鏈路連接關(guān)系，將后一快照再與前一快照的鏈路連接關(guān)系進(jìn)行比較，以獲取它的鏈路中的增加部分和刪除部分，從而得到鏈路狀態(tài)更新增量。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):在上述步驟S2中，啟用時(shí)鐘以計(jì)算快照運(yùn)行時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)快照切換點(diǎn)時(shí)，調(diào)用下一快照的鏈路狀態(tài)更新增量。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述方法以地面站作為處理中心。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟S3中，如果衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過程中發(fā)生了非預(yù)知性的變化時(shí)，即拓?fù)浒l(fā)生了非預(yù)期變化，將會導(dǎo)致當(dāng)前路由表無法在網(wǎng)絡(luò)中正確運(yùn)行，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)將探測發(fā)生的變化，探測到變化的節(jié)點(diǎn)將向其所有鄰居發(fā)送相關(guān)信息，之后該信息將會在全網(wǎng)進(jìn)行泛洪。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明的面向移動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的低開銷動態(tài)路由方法，可以降低系統(tǒng)的通信開銷、存儲開銷，提高衛(wèi)星鏈路利用率，縮短網(wǎng)絡(luò)收斂時(shí)間，從而使得衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)更加高效、穩(wěn)定、可
A+-.與巨Ο
[0019]2、本發(fā)明的面向移動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的低開銷動態(tài)路由方法，針對靜態(tài)路由不能有效應(yīng)對所發(fā)生的非預(yù)知變化進(jìn)行了改進(jìn)，借鑒動態(tài)路由處理變化的方法，引進(jìn)動態(tài)處理部分，使得協(xié)議具備了處理各種變化的能力。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的快速收斂，系統(tǒng)產(chǎn)生開銷也較小，避免了因網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致整體性能下降，甚至是癱瘓，從而增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)健壯性。
[0020]3、本發(fā)明的面向移動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的低開銷動態(tài)路由方法，區(qū)分了預(yù)知變化和非預(yù)知變化。預(yù)知變化可以根據(jù)衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律提前獲知，而非預(yù)知變化無法提取預(yù)知，它是在衛(wèi)星運(yùn)行過程中隨時(shí)可能因?yàn)槟骋惶厥庠虬l(fā)生，如果兩種變化并不區(qū)別對待，將會造成許多已知信息作用無法發(fā)揮，從而導(dǎo)致寶貴的衛(wèi)星資源的極大浪費(fèi)。針對這種情況，通過綜合靜態(tài)路由和動態(tài)路由的優(yōu)點(diǎn)，采取預(yù)知變化使用靜態(tài)路由和非預(yù)知變化使用動態(tài)路由處理的方式，使得具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性，從而極大地提高了系統(tǒng)的應(yīng)變能力。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明方法在具體應(yīng)用實(shí)例中的流程示意圖。
[0022]圖2是使用本發(fā)明方法后在具體應(yīng)用中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明的面向移動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的低開銷動態(tài)路由方法，能夠應(yīng)用于面向移動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的低開銷動態(tài)路由協(xié)議