CN2021105740623一种链路生存时长加权的卫星可靠性路由方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN113315569A
(43)申请公布日2021.08.27
(21)申请号202110574062.3H04L12/733(2013.01)

(22)申请日2021.05.25
(71)申请人西安交通大学
地址710049陕西省西安市咸宁西路28号
申请人中国电子科技集团公司第五十四研
究所
(72)发明人苏园梦闫长江陈立水唐亚哲
焦利彬王斌
(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任
公司61200
代理人范巍
(51)Int.Cl.
H04B7/185(2006.01)
H04L12/721(2013.01)
H04L12/727(2013.01)
权利要求书2页说明书6页附图3页
(54)发明名称
一种链路生存时长加权的卫星可靠性路由
方法及系统
(57)摘要
一种链路生存时长加权的卫星可靠性路由
方法及系统，包括以下步骤：卫星网络拓扑划分：
依据低轨卫星星座参数获取卫星网络星历数据，
把卫星网络的一个完整运行周期转化为离散静
态网络时间片拓扑；将卫星网络时间片拓扑简化
为加权模型图，引入一条路径的瓶颈链路时间
BLT，同时通过链路的时延参数w1和链路的生存
时间参数w2，生成均衡考虑时延和丢包的的最优
路径；路由决策转发：基于GEO+LEO双层卫星架
构，借助GEO地球同步卫星通过组播的形式下发
路由决策。本发明能够生成路径有效生存时间最
长的最短路径；该路径在网络拓扑更新中不易受
到星间链路断开的影响，从而改善了由于星间链
路切换导致的丢包问题，提高了路由路径的稳定
性与可靠性。
CN113315569A
CN113315569A权利要求书1/2页

1.一种链路生存时长加权的卫星可靠性路由方法，其特征在于，包括以下步骤：
卫星网络拓扑划分：依据低轨卫星星座参数获取卫星网络星历数据，把卫星网络的一
个完整运行周期转化为离散静态网络时间片拓扑；
路由表计算：将卫星网络时间片拓扑简化为加权模型图，引入一条路径的瓶颈链路时
间BLT，同时通过链路的时延参数w1和链路的生存时间参数w2，生成均衡考虑时延和丢包的
的最优路径；
路由决策转发：基于GEO+LEO双层卫星架构，借助GEO地球同步卫星通过并发的形式下
发路由决策。
2.根据权利要求1所述的一种链路生存时长加权的卫星可靠性路由方法，其特征在于，
卫星网络模型的搭建：软件定义卫星网络中主要包含控制器、交换机、终端主机三类节点，
组成了自上而下的三层架构；
三类节点的具体为：
1)控制器：GEO卫星作为控制器，3颗GEO卫星组成分布式控制器，收集各个LEO交换机节
点的卫星数据和链路数据，同时依据预先配置的控制管理策略生成流表项下发给相应的
LEO卫星；
2)交换机：LEO卫星作为交换节点，与地面终端相连接，66颗LEO组成的Iridium星座作
为数据平面，根据控制器下发的流表项进行数据的处理与转发；
3)终端主机：包括地面站或用户终端，与可见范围内的卫星建立连接，然后向卫星发起
业务请求。
3.根据权利要求1所述的一种链路生存时长加权的卫星可靠性路由方法，其特征在于，
离散静态网络时间片拓扑的转化具体为：
基于GEO+LEO的软件定义卫星网络架构，借助卫星分析工具STK进行可见性分析，输出
不同时刻下的GEO控制器的可见LEO节点分组数据；
其次，借助STK生成各LEO卫星的数据报告，包括高度、经纬度、运行速度、运行方向卫星
信息；
最后，联合Matlab调用STK的卫星数据报告，增加可见性判断、极地分界纬度值判断、链
路长度判断条件限制，生成不同时刻下的网络链路拓扑图。
4.根据权利要求3所述的一种链路生存时长加权的卫星可靠性路由方法，其特征在于，
进行可见性分析时：
1).首先判断两两卫星间可见性，通过STK的Access报告实现；
2).设置极地分界纬度线|latitude|＝70°即弧度制|W|＝1.22，纬度大于70°或小于‑
70°的LEO将进行异轨道间相邻卫星链路的主动断开处理；
3).设链路长度阈值L为105km，Inter‑link星间链路长度小于L的值允许卫星间建立星
间链路。
5.根据权利要求1所述的一种链路生存时长加权的卫星可靠性路由方法，其特征在于，
调用链路加权路由方法生成最优路径：引入瓶颈链路时间BLT，设置链路时延参数w1和生存
时间参数w2，最终实现对于保障链路生存时长的可靠性路由路径。
6.根据权利要求5所述的一种链路生存时长加权的卫星可靠性路由方法，其特征在于，
链路加权路由方法实现步骤：

2
CN113315569A权利要求书2/2页
第1步：初始化参数；使b>a
a和b分别为参数w1和w2的权重参数；若侧重链路可靠性，则链路生存时