技术特征：
1.一种多层卫星数据转发方法，其特征在于，包括：按照三层卫星网络中各中轨道地球卫星的覆盖域将低轨道地球卫星分为多个低轨道地球卫星组，各低轨道地球卫星组对应一个作为低轨道管理卫星的中轨道地球卫星；按照三层卫星网络中各高轨道地球卫星的覆盖域将中轨道地球卫星分为多个中轨道地球卫星组，各中轨道地球卫星组对应一个作为中轨道管理卫星的高轨道地球卫星；根据低轨道地球卫星与中轨道地球卫星之间链路资源利用情况、总延时以及低轨道地球卫星与中轨道地球卫星保持连接的时间长度为每个低轨道地球卫星确定中继卫星，记为第一中继卫星；根据中轨道地球卫星与高轨道地球卫星之间链路资源利用情况、总延时以及中轨道地球卫星与高轨道地球卫星保持连接的时间长度为每个中轨道地球卫星确定中继卫星，记为第二中继卫星；判断待处理业务对应的低轨道地球卫星层链路负载是否大于设定阈值；所述低轨道地球卫星层链路为所述待处理业务对应的业务源节点和业务目的节点之间的链路，所述业务源节点和所述业务目的节点均为所述低轨道地球卫星；若链路负载大于设定阈值，则根据待处理业务的宽带需求权重和延时需求权重确定待处理业务的优先级；根据所述待处理业务的优先级和业务源节点对应的轨道地球卫星关系控制所述待处理业务的数据转发；所述业务源节点对应的轨道地球卫星关系包括所述业务源节点对应的低轨道管理卫星和第一中继卫星、以及低轨道管理卫星对应的中轨道管理卫星和第二中继卫星；若链路负载小于设定阈值，则将待处理业务根据预设的低轨道地球卫星路由表进行数据转发。2.根据权利要求1所述的多层卫星数据转发方法，其特征在于，所述根据待处理业务的宽带需求权重和延时需求权重确定待处理业务的优先级，具体包括：根据公式w
t
＝w
d
/w
b
，计算待处理业务的优先级；其中，w
t
表示待处理业务的优先级，w
d
表示待处理业务的延时需求权重，w
b
表示待处理业务的宽带需求权重，优先级从高到低包括a、b、c和d；当w
t
>k
d
/k
b
时，则待处理业务的优先级为a；当w
t
＝k
d
/k
b
时，则待处理业务的优先级为b；当k
d
/3k
b
<w
t
<k
d
/k
b
时，则待处理业务的优先级为c；当0<w
t
≤k
d
/3k
b
时，则待处理业务的优先级为d；k
b
和k
d
均为正实数。3.根据权利要求2所述的多层卫星数据转发方法，其特征在于，所述根据所述待处理业务的优先级和业务源节点对应的轨道地球卫星关系控制所述待处理业务的数据转发，具体包括：若待处理业务的优先级为a，则从通过业务源节点进行数据转发的业务中选择一个优先级低于a的业务作为降速业务，并控制所述降速业务对应的源节点降低所述降速业务的发送速率；若待处理业务的优先级为b，则判断当前时刻所述业务源节点与所述业务源节点的第
一中继卫星之间是否可达，若不可达，则将所述业务源节点的低轨道管理卫星更新为所述业务源节点的第一中继卫星；然后判断所述业务源节点的第一中继卫星和所述业务目的节点的低轨道管理卫星是否为同一个中轨道地球卫星，若为同一个中轨道地球卫星，则根据所述业务源节点及所述业务源节点的邻居节点的链路状态，从所述业务源节点及所述业务源节点的邻居节点构成的链路中选择转发链路，将链路负载超出设定阈值的数据转发至所述转发链路，若不为同一个中轨道地球卫星，则将链路负载超出设定阈值的数据转发至所述业务源节点的第一中继卫星；若待处理业务的优先级为c，则判断当前时刻所述业务源节点与所述业务源节点的第一中继卫星之间是否可达，若不可达，则将所述业务源节点的低轨道管理卫星更新为所述业务源节点的第一中继卫星；将待处理业务的数据转发至所述业务源节点的第一中继卫星；若待处理业务的优先级为d，则判断当前时刻所述业务源节点与所述业务源节点的第一中继卫星之间是否可达，若不可达，则将所述业务源节点的低轨道管理卫星更新为所述业务源节点的第一中继卫星，将链路负载超出设定阈值的数据转发至所述业务源节点的当前第一中继卫星；然后判断当前第一中继卫星与当前第一中继卫星的第二中继卫星之间是否可达，若不可达，将当前第一中继卫星的中轨道管理卫星更新为当前第一中继卫星的第二中继卫星，将链路负载超出设定阈值的数据转发至当前第二中继卫星。4.根据权利要求1所述的多层卫星数据转发方法，其特征在于，所述根据低轨道地球卫星与中轨道地球卫星之间链路资源利用情况、总延时以及低轨道地球卫星与中轨道地球卫星保持连接的时间长度为每个低轨道地球卫星确定中继卫星，记为第一中继卫星，具体包括：对于每个低轨道地球卫星，计算低轨道地球卫星与各中轨道地球卫星的中继卫星权值，中继卫星权值的计算公式为：其中，c表示中继卫星权值，d
max
为链路最大传输时延，d
total
为总延时，t
over
为中轨道地球卫星和低轨道地球卫星的连接时间，t
max
为单星覆盖最大时间，θ
ij
为中轨道地球卫星和低轨道地球卫星的星间链路波长利用率；将低轨道地球卫星与各中轨道地球卫星的中继卫星权值中最大值的对应的中轨道地球卫星作为对应低轨道地球卫星的第一中继卫星。5.根据权利要求1所述的多层卫星数据转发方法，其特征在于，所述根据中轨道地球卫星与高轨道地球卫星之间链路资源利用情况、总延时以及中轨道地球卫星与高轨道地球卫星保持连接的时间长度为每个中轨道地球卫星确定中继卫星，记为第二中继卫星，具体包括：对于每个中轨道地球卫星，计算中轨道地球卫星与高轨道地球卫星的中继卫星权值；将中轨道地球卫星与各高轨道地球卫星的中继卫星权值中最大值的对应的高轨道地球卫星作为对应中轨道地球卫星的第二中继卫星。6.根据权利要求1所述的多层卫星数据转发方法，其特征在于，所述按照三层卫星网络中各中轨道地球卫星的覆盖域将低轨道地球卫星分为多个低轨道地球卫星组，各低轨道地
球卫星组对应一个作为低轨道管理卫星的中轨道地球卫星，具体包括：若低轨道地球卫星在多个中轨道地球卫星的覆盖域中，将与低轨道地球卫星建立连接时间最长的中轨道地球卫星作为当前低轨道地球卫星的低轨道管理卫星。7.根据权利要求1所述的多层卫星数据转发方法，其特征在于，所述按照三层卫星网络中各高轨道地球卫星的覆盖域将中轨道地球卫星分为多个中轨道地球卫星组，各中轨道地球卫星组对应一个作为中轨道管理卫星的高轨道地球卫星，具体包括：若中轨道地球卫星在多个高轨道地球卫星的覆盖域中，将与中轨道地球卫星建立连接时间最长的高轨道地球卫星作为当前中轨道地球卫星的中轨道管理卫星。8.一种多层卫星数据转发系统，其特征在于，包括：三层卫星网络，所述三层卫星网络采用权利要求1-7任一项所述的多层卫星数据转发方法进行数据转发。
技术总结
本发明涉及一种多层卫星数据转发方法及系统，涉及卫星负载均衡领域，该方法包括：分别将三层卫星网络中低轨道地球卫星和中轨道地球卫星分组；每组低轨道地球卫星中将一个低轨道地球卫星作为管理卫星，每组中轨道地球卫星中将一个高轨道地球卫星作为管理卫星；根据卫星之间链路资源利用情况、总延时以及卫星间保持连接的时间长度为每个低轨道地球卫星确定中继卫星，为每个中轨道地球卫星确定中继卫星；判断待处理业务对应的低轨道地球卫星层链路负载大于设定阈值，则根据待处理业务的宽带需求权重和延时需求权重确定待处理业务的优先级；根据所述待处理业务的优先级和业务源节点对应的轨道地球卫星关系控制所述待处理业务的数据转发。本发明提高网络负载均衡能力。本发明提高网络负载均衡能力。本发明提高网络负载均衡能力。
技术研发人员：张琦 姚海鹏 杨迈 高然 陈东 冯伟莹 陶滢 刘亮 钱晋希 辛宁 田凤 田清华 王富 李元峰 郭栋 田博
受保护的技术使用者：北京理工大学 中国空间技术研究院
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/3/30