一种基于QoS的空间延迟容忍网络拥塞控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及计算机网络技术领域。更具体地，设及一种基于QoS的空间延迟容忍网 络拥塞控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着航空航天、卫星通信等技术的迅速发展和国家信息化建设进程的不断推进， 空间信息网络在通信、国防、导航、测控、救援等多个领域发挥着不可替代的作用。NASA提出 的延迟容忍网络(Delay Tolerant化twork，DTN)能够应对空间环境中存在的长端到端时 延、高误码率、频繁链路中断等特点，满足复杂空间环境中建立互联互通网络的要求。DTN架 构在传统的0SI模型应用层之下添加了束层协议（BundleProtocol，BP)和汇聚层协议 (Convergence Layer Adapte;r，CLA)，运两层协议运行在传输层协议之上。BP协议将应用层 数据分割成6邱6(1；^6(1、]101'1]1日1、1311化^种不同优先级的束(1311]1(116)，用来承载不同服务等 级的应用数据，其中优先级为e邱edited的束为高优先级束，需在其他束之前发送，可W承 载时延敏感数据如语音服务;优先级为normal的束为中优先级束;优先级为bulk的束为低 优先级的束，可W承载对实时性要求不高的数据如文件传输等服务，在其他束之后发送。 DTN协议使用存储转发的策略应对链路中断，当无端到端路径时需将束存储下来等待传输 机会。由于使用暂时存储数据的方式来应对链路中断，当节点存储空间不足时将造成数据 丢失，将导致网络拥塞发生。
[0003] 在空间环境中，节点的运动轨迹是可W调度和预知的，能够预先得到两个节点间 的通信机会，包括通信的起始时间、终止时间、传输速率、节点间距离等，接触图路由 (Contact Gra地Routing，CGR)将两个节点间的通信机会称为一个"接触"，把链路信息按 照接触的方式配置在"接触计划"（contact plan)里，预先配置的接触信息为接触的起始节 点（from node)、终止节点（to node)、起始时间（from time)、终止时间（to time)、传输速 率(rate)、节点间距离(range)。
[0004] 接触计划中接触信息格式如表1所示：
[0005] 表1接触信息格式
[0006]
[0007] CGR根据预先配置的接触信息，将可用的接触连在一起，逐跳地把束从源节点发送 到目的节点。通过接触的剩余时间乘W速率可W得到接触的容量，在计算路由时会考虑在 内，根据束的最早到达时间计算出合适的路由。
[0008] CGR在计算路由时，只会考虑路径中第一段接触剩余可用容量是否满足束的发送 条件，当第一段接触剩余可用容量小于束大小时，会选择其他路径发送，但是并没有考虑到 路径中其他接触的剩余容量问题，当中间接触存在剩余容量不足的情况时，在初始节点计 算得到的路径可能会在中间接触中发生拥塞，而错过最佳路径，此时为接触剩余容量不足 导致网络拥塞的情况。
[0009]同样CGR在计算路由时，只考虑到第一段接触的剩余容量，并没有考虑节点的剩余 存储空间，当节点的剩余存储空间小于接触的剩余容量时，按照接触剩余时间乘W速率得 到的接触容量已经不能真实的反应接触容量状况，此时接触的真实容量将变为节点的剩余 存储空间大小，如果节点的剩余存储空间已经耗尽，而仍有束到来，节点会丢弃新接收到的 束，此时为节点剩余存储空间不足导致网络拥塞的情况。
[0010] QoS(如ality of Service,服务质量)指一个网络能够利用各种基础技术，为指定 的网络通信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等 问题的一种技术。
[0011] 因此，需要提供一种基于QoS的空间延迟容忍网络拥塞控制方法。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于提供一种基于QoS的空间延迟容忍网络拥塞控制方法，在空间 延迟容忍网络发生网络拥塞时，提高数据的传递率，降低传递时延。
[OOU]为达至化述目的，本发明采用下述技术方案：
[0014] -种基于QoS的空间延迟容忍网络拥塞控制方法，该方法包括如下步骤：
[0015] S1、在接触计划中的接触信息格式中加入W节点剩余存储空间为判断依据的接触 拥塞等级信息和W接触剩余可用容量为判断依据的拥塞等级信息；
[0016] S2、根据接触剩余可用容量和节点的剩余存储空间对接触的拥塞等级进行判断， 将接触分为无拥塞、轻度拥塞、重度拥塞和完全拥塞运四种拥塞等级的接触，并向其他节点 发送拥塞信息通告；
[0017] S3、收到拥塞通告信息的节点更新在接触计划中的接触的拥塞等级，需要转发束 的节点根据接触路由图计算束的最优路径，将最优路径中所有接触的最高拥塞等级作为最 优路径的拥塞等级，根据最优路径的拥塞等级确定不同优先级的束的转发形式：
[0018] 当最优路径的拥塞等级为无拥塞时，转发所有优先级的束；
[0019] 当最优路径的拥塞等级为轻度拥塞时，转发高优先级和中优先级的束；
[0020] 当最优路径的拥塞等级为重度拥塞时，转发高优先级的束；
[0021] 当最优路径的拥塞等级为完全拥塞时，如果拥塞等级的判断依据是接触剩余可用 容量则转发高优先级的束，如果拥塞等级的判断依据是节点剩余存储空间不足则利用根据 接触路由图计算的束的当前最优路径的次优路径转发束。
[0022] 优选地，该方法还包括步骤：
[0023] S4、重复执行步骤S2至S3直至需要转发束的节点转发完所有优先级的束。
[0024] 优选地，步骤S2中所述拥塞信息通告包括接触的起始节点、终止节点、起始时间、 终止时间、拥塞判断依据和拥塞等级。
[0025] 优选地，步骤S2进一步包括如下子步骤：
[00%] S2.1、查询得到接触计划中第一条接触记录；
[0027] S2.2、检查接触起始节点是否为本地节点，是则执行S2.3，否则执行S2.9;
[0028] S2.3、计算接触剩余可用容量占接触剩余容量的比例；
[0029] S2.4、判断接触剩余可用容量占接触剩余容量的比例是否小于20%，是则执行 82.5，否则执行52.16;
[0030] S2.5、判断接触剩余可用容量占接触剩余容量的比例是否小于10%，是则执行 S2.6;否则判断该接触发生轻度拥塞，检查与接触计划中该接触的拥塞等级是否一致，是则 执行S2.16;否则将该接触标记为W接触剩余可用容量为依据的轻度拥塞，执行S2.8;
[0031] S2.6、判断接触剩余可用容量占接触剩余容量的比例是否小于0.5%，是则执行 S2.7;否则判断该接触发生重度拥塞，检查与接触计划中将该接触的拥塞等级是否一致，是 则执行S2.16;否则将该接触标记为W接触剩余可用容量为依据的重度拥塞，执行S2.8;
[0032] S2.7、判断该接触发生完全拥塞，检查与接触计划中将该接触的拥塞等级是否一 致，是则执行S2.16;否则将该接触标记为W接触剩余可用容量为依据的完全拥塞，执行 S2.8；
[0033] S2.8、向其他节点发送拥塞通告信息，将拥塞通告信息中的判断依据标记为接触 剩余可用容量，拥塞等级为接触所判断的拥塞等级，执行S2.16;
[0034] S2.9、检查该接触的终止节点是否为本地节点，是则执行S2.10，否则执行S2.16;
[0035] S2.10、检查剩余存储空间是否小于接触的剩余存储容量，是则执行S2.11，否则执 行S2.16;
[0036] S2.11、计算本地节点剩余存储空间占该接触剩余容量的比例，并判断本地节点剩 余存储空间占该接触剩余容量的比例是否小于20%，是则执行S2.12,否则执行S2.16;
[0037] S2.12、判断本地节点剩余存储空间占该接触剩余容量的比例是否小于10%，是则 执行S2.13,否则说明该接触发生轻度拥塞，查看与接触计划中关于该接触的拥塞记录是否 一致，是则执行S2.16;否则将该接触标记为W节点剩余存储空间不足为依据的轻度拥塞， 执行S2.15;
[0038] S2.13、判断本地节点剩余存储空间占该接触剩余容量的比例是否小于0.5%，是 则执行S2.14,否则说明该接触发生重度拥塞，查看与接触计划中关于该接触的拥塞记录是 否一致，是则执行S2.16;否则将该接触标记为W节点剩余存储空间不足为依据的重度拥