基于星間鏈路狀態(tài)的低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)路由算法

張 路，燕 鋒，章躍躍，夏瑋瑋，謝 曄，石云墀，沈連豐

（1.東南大學(xué) 移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210096；2.上海航天電子技術(shù)研究所，上海 201109）

0 引言

天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)［1-3］是由天基骨干網(wǎng)、天基接入網(wǎng)和地基節(jié)點(diǎn)網(wǎng)組成，以傳統(tǒng)地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以衛(wèi)星、航天器等組成的天基網(wǎng)絡(luò)為主，可以為海陸空各類(lèi)用戶提供時(shí)空連續(xù)、高可靠通信服務(wù)的信息網(wǎng)絡(luò)。作為天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通過(guò)星間鏈路和組網(wǎng)技術(shù)為全球范圍內(nèi)的用戶提供通信服務(wù)，可以彌補(bǔ)地面網(wǎng)絡(luò)在覆蓋范圍和全天候移動(dòng)接入服務(wù)等方面的缺陷。

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，與中軌（Medium Earth Orbit，MEO）和地球靜止軌道（Geostationary Earth Orbit，GEO）衛(wèi)星相比，低軌（Low Earth Orbit，LEO）衛(wèi)星具有發(fā)射成本低、傳輸時(shí)延小和傳輸能量損耗低等特性，并且可以通過(guò)衛(wèi)星組網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。國(guó)外SpaceX 公司提出的“星鏈”計(jì)劃將搭建由約1.2 萬(wàn)顆衛(wèi)星組成的全球?qū)拵l(wèi)星星座。此外，中國(guó)航天科技集團(tuán)公司提出的“鴻雁”計(jì)劃［3］，預(yù)計(jì)將由300 顆LEO 衛(wèi)星組成，可提供全時(shí)段、全天候的通信服務(wù)。同時(shí)，中國(guó)航天科工集團(tuán)提出的“虹云工程”［3］計(jì)劃發(fā)射156 顆衛(wèi)星，旨在構(gòu)建覆蓋全球的低軌寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

為了更好地利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建天地一體化網(wǎng)絡(luò)，不僅要解決衛(wèi)星高速運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇焖僮兓膯?wèn)題，還要在大規(guī)模的衛(wèi)星星座網(wǎng)絡(luò)中選擇合適的路由［4-11］。目前，根據(jù)應(yīng)對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的方法，路由算法主要分為兩種［4］：一種是集中式路由［5-7］，此種路由利用衛(wèi)星軌道的周期性劃分多個(gè)時(shí)間片，由地面站計(jì)算每個(gè)時(shí)間片內(nèi)靜態(tài)拓?fù)涞穆酚?，其余衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)只需要存儲(chǔ)路由表，不需要進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，但是這種方法很難應(yīng)對(duì)鏈路擁塞和衛(wèi)星故障等突發(fā)情況；另一種是分布式路由［8-9］，此種路由沒(méi)有中心節(jié)點(diǎn)，由星座中的每顆衛(wèi)星實(shí)時(shí)計(jì)算路由，可以應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況，但是這種路由方法對(duì)衛(wèi)星的處理能力要求高，且單顆衛(wèi)星較難獲取全局網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅰ?/p>

在虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和鏈路狀態(tài)信息的基礎(chǔ)上，劉永健等［9］提出了一種分布式的路由算法，利用低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的周期性和可預(yù)測(cè)性，計(jì)算出靜態(tài)拓?fù)涞男蛄?，并根?jù)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)鏈路狀態(tài)，更新節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)路由表，但此種路由方法既需要存儲(chǔ)靜態(tài)序列，又需要?jiǎng)討B(tài)獲取鏈路狀態(tài)，路由算法過(guò)于復(fù)雜。潘恬等［10］提出了一種軌道預(yù)測(cè)最短路優(yōu)先（Orbit Prediction Shortest Path First，OPSPF）的路由算法，利用LEO 衛(wèi)星星座的規(guī)律性，并進(jìn)行周期性路由計(jì)算，同時(shí)以按需方式處理鏈路故障引起的拓?fù)洳灰?guī)則變化，雖然路由收斂快，但是在丟包率和端到端時(shí)延方面性能較差。

針對(duì)其他路由算法難以應(yīng)對(duì)衛(wèi)星突發(fā)故障及易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞等問(wèn)題，本文提出了一種基于星間鏈路狀態(tài)信息的路由算法。該算法在鏈路狀態(tài)檢測(cè)階段，周期性獲取鏈路狀態(tài)信息，并在本地記錄12 條星間鏈路狀態(tài)信息；在路由計(jì)算階段，利用衛(wèi)星之間的相對(duì)位置關(guān)系，計(jì)算初始路由路徑；在路由修正階段，查本地鏈路狀態(tài)表，對(duì)初始路由路徑進(jìn)行修正。與其他路由算法相比，本文中的路由算法復(fù)雜度低，并能有效應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞和衛(wèi)星故障等問(wèn)題，具有較好的魯棒性。

1 系統(tǒng)模型

1.1 信息網(wǎng)絡(luò)模型

如圖1 所示，本文采用的天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)模型由地面網(wǎng)絡(luò)和低軌衛(wèi)星星座網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，地面網(wǎng)絡(luò)由分布在全球的地面站和終端節(jié)點(diǎn)組成，低軌衛(wèi)星星座網(wǎng)絡(luò)由LEO 衛(wèi)星組網(wǎng)構(gòu)成，LEO 衛(wèi)星間存在星間鏈路，LEO 衛(wèi)星與地面站之間存在饋電鏈路，LEO 衛(wèi)星與終端節(jié)點(diǎn)之間存在用戶鏈路。為提供全時(shí)段、全天候的通信服務(wù)，需要保證地面站或終端節(jié)點(diǎn)在任意時(shí)刻至少被一顆LEO 衛(wèi)星覆蓋。同時(shí)，因單顆衛(wèi)星為某個(gè)地面站提供服務(wù)的時(shí)間有限，需要采用距離最短、時(shí)延最小和持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)等路由切換策略以保證持續(xù)的通信服務(wù)。

圖1 信息網(wǎng)絡(luò)模型Fig.1 Information network model

1.2 低軌衛(wèi)星星座網(wǎng)絡(luò)

本文采用的極軌道低軌衛(wèi)星星座作為信息網(wǎng)絡(luò)中的天基網(wǎng)絡(luò)，如圖2 所示，低軌衛(wèi)星星座網(wǎng)絡(luò)由M個(gè)軌道面組成，每個(gè)軌道面均勻分布著N顆衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星一般有4 個(gè)鄰居衛(wèi)星。初始時(shí)刻，根據(jù)衛(wèi)星所在軌道面和水平面，為衛(wèi)星設(shè)置邏輯地址（i，j），表示第i平面的第j顆衛(wèi)星。極軌道模型中存在一條反向縫，反向縫兩側(cè)衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)方向相反，且衛(wèi)星高速運(yùn)動(dòng)，難以建立穩(wěn)定的星間鏈路。此外，在衛(wèi)星經(jīng)過(guò)極地地區(qū)時(shí)，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)速度快，難以建立長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的星間鏈路。

圖2 極軌道星座模型Fig.2 Polar orbit constellation model

1.3 通信鏈路

本文考慮的場(chǎng)景中，通信鏈路主要有星間鏈路、饋電鏈路和用戶鏈路。

星間鏈路是指衛(wèi)星之間的通信鏈路，主要分為軌道內(nèi)鏈路和軌道間鏈路。軌道內(nèi)鏈路長(zhǎng)度僅與地球半徑、軌道高度和軌道內(nèi)衛(wèi)星數(shù)目有關(guān)，系統(tǒng)中這3 個(gè)參數(shù)均相同，故軌道內(nèi)鏈路長(zhǎng)度一樣；軌道間鏈路長(zhǎng)度與地球半徑、軌道高度、軌道個(gè)數(shù)和衛(wèi)星所在緯度有關(guān)，故緯度越高，軌道間鏈路長(zhǎng)度越短。衛(wèi)星間的信道模型可以使用自由空間傳播模型。

用戶鏈路是指用戶終端到衛(wèi)星之間的通信鏈路。饋電鏈路是指衛(wèi)星和地面站之間的鏈路。用戶鏈路和饋電鏈路需要考慮自由空間損耗［12-14］、雨水吸收造成的雨衰［13］、大氣散射造成的損耗［12-14］、電離層和極化損耗帶來(lái)的影響。由于自由空間損耗一般占星地鏈路衰減的90%以上，為簡(jiǎn)化模型，考慮用近似值來(lái)表示雨衰和大氣衰減等的影響。

考慮自由空間傳播模型，接收信號(hào)的功率PR為

式中：PT為發(fā)射天線功率；GT為發(fā)射天線增益；GR為接收天線的增益；d為傳輸距離；λ為通信的波長(zhǎng)。

自由空間傳播模型為

式中：fu為信號(hào)頻率；du為傳輸距離；λu為信號(hào)波長(zhǎng)。

衛(wèi)星通信中，衡量通信鏈路質(zhì)量的信噪比可以表示為載噪比［C/N］，鏈路余量［14］可用于判斷通信鏈路是否滿足通信要求，只要鏈路余量大于0，則該通信鏈路滿足要求。鏈路余量計(jì)算公式為

式中：［C/N］為鏈路總載噪比；［C/N］th為接收機(jī)的門(mén)限載噪比。

2 路由算法

本文提出的基于星間鏈路狀態(tài)的路由算法分為鏈路狀態(tài)檢測(cè)、路由計(jì)算及路由修正階段，路由流程如圖3 所示。

首先，根據(jù)故障鏈路數(shù)目設(shè)置鏈路檢測(cè)周期，周期性獲取星間鏈路狀態(tài)，并在本地鏈路狀態(tài)表中動(dòng)態(tài)維護(hù)12 條鏈路的狀態(tài)。當(dāng)有路由請(qǐng)求時(shí)，根據(jù)源衛(wèi)星和目的衛(wèi)星間相對(duì)位置，確定路由跳數(shù)、傳輸方向和軌道間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)機(jī)，并為數(shù)據(jù)包計(jì)算初始路由路徑。然后，路徑中的衛(wèi)星根據(jù)本地鏈路狀態(tài)表，對(duì)初始路由路徑進(jìn)行改正，并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

2.1 鏈路狀態(tài)檢測(cè)

首先，根據(jù)LEO 衛(wèi)星運(yùn)行周期計(jì)算拓?fù)渥兓芷冢O(shè)LEO 衛(wèi)星繞地周期為T(mén)，設(shè)單軌道內(nèi)有N顆衛(wèi)星，記T/N為拓?fù)渥兓芷赥h，即最多經(jīng)過(guò)Th時(shí)間將有一顆新衛(wèi)星進(jìn)入極地地區(qū)，進(jìn)而衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浒l(fā)生變化。

考慮到網(wǎng)絡(luò)中故障鏈路數(shù)目不固定，存在故障鏈路較多和故障鏈路較少的時(shí)刻，本文根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中故障鏈路數(shù)目設(shè)置發(fā)送hello 包的檢測(cè)周期Td，共有3 種級(jí)別，分別為T(mén)h、Th/2 和Th/3，正常情況下，檢測(cè)周期Td設(shè)置為T(mén)h/2。當(dāng)故障鏈路數(shù)超過(guò)一定閾值時(shí)，設(shè)置檢測(cè)周期Td為T(mén)h/3，可以更快發(fā)現(xiàn)鏈路故障；當(dāng)故障鏈路數(shù)低于一定值時(shí)，不需要頻繁進(jìn)行鏈路檢測(cè)，設(shè)置檢測(cè)周期Td為T(mén)h，可以減少發(fā)送hello 包的開(kāi)銷(xiāo)。如果在檢測(cè)周期Td內(nèi)，沒(méi)有收到鄰居衛(wèi)星的hello 包，則認(rèn)為與該衛(wèi)星的鏈路故障，并周期性檢測(cè)鏈路是否恢復(fù)。

在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，每顆衛(wèi)星按照檢測(cè)周期Td周期性檢測(cè)與4 個(gè)鄰居間的鏈路狀態(tài)，并把上述4 條鏈路狀態(tài)在自身軌道面和相鄰軌道面進(jìn)行廣播。同時(shí)，每顆衛(wèi)星在本地鏈路狀態(tài)表中動(dòng)態(tài)維護(hù)如圖4所示的12 條鏈路的狀態(tài)，狀態(tài)包括正常和故障。

2.2 路由計(jì)算

在路由算法中，選擇距離地面源節(jié)點(diǎn)最近的衛(wèi)星作為源衛(wèi)星（Si，Sj），選擇距離地面目的節(jié)點(diǎn)最近的衛(wèi)星作為目的衛(wèi)星（Di，Dj），根據(jù)邏輯地址間的關(guān)系，可以獲取路由跳數(shù)、傳輸方向及傳輸時(shí)機(jī)。路由計(jì)算包括以下步驟：

步驟1確定軌道間路由跳數(shù)為|Si-Di|和軌道內(nèi)路由跳數(shù)為min｛|Sj-Dj|，N-|Sj-Dj|｝。

步驟2根據(jù)4 個(gè)鄰居的邏輯地址與自身邏輯地址間的大小關(guān)系，確定軌道間傳輸方向和軌道內(nèi)傳輸方向。如鄰居能使軌道間跳數(shù)減小，則該方向?yàn)檐壍篱g傳輸方向；如鄰居能使軌道內(nèi)跳數(shù)減小，則該方向?yàn)檐壍纼?nèi)傳輸方向。

步驟3判斷軌道間傳輸?shù)臅r(shí)機(jī)：1）如果在同一軌道面內(nèi)，只需要進(jìn)行軌道內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸；2）根據(jù)軌道間鏈路長(zhǎng)度，選擇最短的鏈路進(jìn)行軌道間數(shù)據(jù)傳輸；3）如果源衛(wèi)星和目的衛(wèi)星均位于極地地區(qū)，因極地區(qū)域無(wú)法進(jìn)行軌道間數(shù)據(jù)傳輸，需將數(shù)據(jù)包通過(guò)距離極地最近的衛(wèi)星中繼；4）如果源衛(wèi)星和目的衛(wèi)星中有且僅有一顆位于極地地區(qū)，在最接近極地區(qū)域且存在軌道間鏈路的衛(wèi)星進(jìn)行軌道間數(shù)據(jù)傳輸。

步驟4根據(jù)路由跳數(shù)、傳輸方向和軌道間傳輸時(shí)機(jī)可確定初始路由路徑。

2.3 路由修正

路由修正階段，根據(jù)路由計(jì)算得到的傳輸方向，確定鏈路狀態(tài)表中需要用的4 條鏈路狀態(tài)，并利用傳輸方向和鏈路狀態(tài)進(jìn)行路由修正。路由修正包括以下步驟：

步驟1當(dāng)前衛(wèi)星到路由路徑中的下一跳衛(wèi)星之間的鏈路正常，則按照初始路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

步驟2根據(jù)本地鏈路狀態(tài)表中在傳輸方向上的4 條鏈路的故障情況，選擇下一跳路由。1）如果當(dāng)前要進(jìn)行軌道內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸，且故障，則先進(jìn)行一次軌道間數(shù)據(jù)傳輸；2）如果當(dāng)前要進(jìn)行軌道間數(shù)據(jù)傳輸，且故障，則先進(jìn)行一次軌道內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸；3）如果當(dāng)前需進(jìn)行軌道內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸，下一跳為軌道間數(shù)據(jù)傳輸，且該軌道間鏈路故障，則在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)進(jìn)行軌道間數(shù)據(jù)傳輸；4）如果當(dāng)前需進(jìn)行軌道間數(shù)據(jù)傳輸，下一跳為軌道內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸，且該軌道內(nèi)鏈路故障，則在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)進(jìn)行軌道內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸。

步驟3如果源衛(wèi)星和目的衛(wèi)星在同一水平面或在同一軌道面內(nèi)，且存在鏈路故障，則必須利用鄰居水平面或鄰居軌道面進(jìn)行中繼。

星間鏈路故障場(chǎng)景的例子如圖5 所示，源衛(wèi)星為（1，1），目的衛(wèi)星為（5，5）。路由初始化階段，通過(guò)衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)間的邏輯地址關(guān)系，得出需要進(jìn)行的軌道間路由跳數(shù)為4，軌道內(nèi)路由跳數(shù)為4，軌道間傳輸方向?yàn)橛?，軌道?nèi)傳輸方向?yàn)樯希蚩拷鼧O地地區(qū)軌道間鏈路較短，所以優(yōu)先通過(guò)（1，5）所在的平面進(jìn)行軌道間數(shù)據(jù)傳輸，初始路由路徑為（1，1）→（1，2）→（1，3）→（1，4）→（1，5）→（2，5）→（3，5）→（4，5）→（5，5）。路由修正階段中，因鏈路a 故障，滿足路由修正步驟2 中的條件1），選擇先進(jìn)行一次軌道間數(shù)據(jù)傳輸，下一跳衛(wèi)星為（2，1），然后可進(jìn)行軌道內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸，到達(dá)衛(wèi)星（2，4）；因鏈路c 故障，滿足路由修正步驟2 中的條件3），進(jìn)行軌道間數(shù)據(jù)傳輸?shù)剑?，4）；再根據(jù)路由計(jì)算階段的傳輸方向及軌道間傳輸時(shí)機(jī)，進(jìn)行路由，最終到達(dá)目的衛(wèi)星。

圖5 星間鏈路故障場(chǎng)景Fig.5 Inter-satellite link failure scenario

2.4 復(fù)雜性分析

路由算法分為鏈路狀態(tài)檢測(cè)、路由計(jì)算和路由修正階段。在鏈路狀態(tài)檢測(cè)階段，衛(wèi)星需要將與4個(gè)鄰居之間的鏈路狀態(tài)周期性廣播給自身所在軌道面和相鄰軌道面的衛(wèi)星，復(fù)雜度為O（N）；在路由計(jì)算階段，根據(jù)源衛(wèi)星與目的衛(wèi)星間的邏輯地址關(guān)系確定路由跳數(shù)和傳輸方向?yàn)槌?shù)操作，確定軌道間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)機(jī)需要比較軌道間鏈路長(zhǎng)度，復(fù)雜度為O（N），根據(jù)路由跳數(shù)、傳輸方向和軌道間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)機(jī)確定路由路徑為常數(shù)操作；路由修正階段，根據(jù)本地鏈路狀態(tài)表進(jìn)行路由修正的操作次數(shù)與路徑中衛(wèi)星個(gè)數(shù)有關(guān)，復(fù)雜度為O（N）。

3 仿真及結(jié)果分析

本文基于STK 和NS3 對(duì)路由算法進(jìn)行仿真，根據(jù)軌道參數(shù)遞推軌道［15］，同時(shí)，利用STK 搭建LEO 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)模型，在STK 中可仿真鏈路的保持時(shí)間。此外，通過(guò)Matlab 與STK 互聯(lián)接口，可以輸出TLE 格式軌道數(shù)據(jù)，再將TLE 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式為NS3 可讀入的數(shù)據(jù)，輸入到NS3 進(jìn)行性能仿真。

3.1 仿真參數(shù)

考慮到覆蓋全球的通信范圍要求，本文設(shè)計(jì)一種極軌道星座模型，如圖6 所示。該模型中有12 個(gè)軌道面，每個(gè)軌道面有12 顆衛(wèi)星，共計(jì)144 顆衛(wèi)星組成。此模型中的衛(wèi)星切換頻率和星間鏈路長(zhǎng)度可以滿足通信質(zhì)量要求，同時(shí)該模型中衛(wèi)星與相鄰的4 個(gè)鄰居始終滿足可視性原則［16］。仿真采用的星座模型參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 星座模型參數(shù)Tab.1 Constellation model parameters

圖6 STK 中144 顆衛(wèi)星星座模型Fig.6 144 satellites constellation model in STK

3.2 結(jié)果分析

第8 個(gè)軌道面的衛(wèi)星與北京地面站之間的饋電鏈路切換情況如圖7 所示，實(shí)線部分為當(dāng)前時(shí)間該鏈路可為北京站提供通信服務(wù)。由圖7 可知，本文采用的144 顆衛(wèi)星星座模型可以很好地為地面站提供全時(shí)段、全天候的通信服務(wù)，同時(shí)衛(wèi)星與地面站間的饋電鏈路可以保持20 min 以上，滿足服務(wù)要求。

圖7 衛(wèi)星與地面站間的鏈路服務(wù)時(shí)間Fig.7 Service time of links between satellite and ground station

不同路由跳數(shù)下的平均時(shí)延隨仿真時(shí)間變化的趨勢(shì)如圖8 所示。隨仿真時(shí)間的增加，本文提出的路由算法在不同路由跳數(shù)情況下都趨向于平穩(wěn)，其中路由平均跳數(shù)為5 時(shí)，平均時(shí)延接近190 ms，路由平均時(shí)延在百毫秒級(jí)別。同時(shí)，隨路由平均跳數(shù)增加，平均時(shí)延增加的幅度較小。在800 s 時(shí)，路由平均跳數(shù)為5 時(shí)的時(shí)延比路由平均跳數(shù)為3 時(shí)高30 ms 左右，其原因?yàn)槁酚善骄鴶?shù)為5 時(shí)，需要多進(jìn)行兩次路由轉(zhuǎn)發(fā)，傳輸?shù)木嚯x更遠(yuǎn)，傳輸時(shí)延更高。

圖8 不同路由跳數(shù)下的平均時(shí)延比較Fig.8 Comparison of the average delay indifferent routing hops

3 種路由的丟包率隨仿真時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖9 所示。由圖9 知，本文提出的路由算法的丟包率最小，在仿真時(shí)間為900 s 時(shí)，與基于虛擬拓?fù)涞穆酚上啾容^，丟包率降低了20%。其原因?yàn)樵诼酚捎?jì)算過(guò)程中，本文提出的路由算法利用鏈路狀態(tài)表存儲(chǔ)的12 條星間鏈路狀態(tài)信息，可以修正路由路徑，有效規(guī)避故障鏈路，緩解了鏈路故障導(dǎo)致的數(shù)據(jù)包丟失問(wèn)題。

圖9 不同路由的丟包率比較Fig.9 Comparison of the packet loss rate for three routing algorithms

4 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了基于鏈路狀態(tài)信息的星間路由設(shè)計(jì)問(wèn)題，在鏈路故障檢測(cè)階段，根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中故障鏈路數(shù)目，設(shè)置3 種級(jí)別的檢測(cè)周期，周期性獲取鏈路狀態(tài)信息并存到本地鏈路狀態(tài)表中。在路由計(jì)算階段，根據(jù)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置，計(jì)算初始路由路徑。在路由修正階段，查本地鏈路狀態(tài)表，采用路由修正策略，選擇合適下一跳。仿真結(jié)果表明：該算法可降低衛(wèi)星通信中數(shù)據(jù)包的丟包率，并以較低時(shí)延進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)。但本文考慮的是單層衛(wèi)星系統(tǒng)下的星間路由設(shè)計(jì)，沒(méi)有考慮多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，而多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)可以更好地滿足多媒體服務(wù)要求，因此，后續(xù)研究將考慮研究多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)下的路由問(wèn)題。