一种分布式星群网络临时组网场景下的路由方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种分布式星群网络临时组网场景下的路由方法，属于卫星通信领 域。
【背景技术】
[0002] 现有的分布式星群网络路由算法研究大都是针对单一卫星星座系统所设计的，它 们利用卫星网络对地球的完全覆盖性W及卫星节点运行轨迹的可预测性设计QoS(Quality ofservice)保证的数据传输机制，W实现最小的传输时延等优化目标。每个卫星星座系 统往往在卫星发射之前就经过了精屯、的布置，从而使得每颗卫星在任意时刻都能保持一定 的链路数量，进而保证网络的连通性。特别是在多层卫星星座系统中（GE0/ME0/LE0)，该些 精屯、设计的卫星星座可W保证LEO层（低轨层）卫星在任意时刻总能够被至少一颗ME0层 (中轨层）卫星覆盖，同时ME0层卫星也至少被一颗GE0层（高轨层，或地球同步）卫星覆 盖。在该类卫星网络中，任意两颗卫星节点间在任意时刻都存在至少一条通路。即使网络 中有部分节点出现数据拥塞或失效，一般也不会影响到网络的连通性，因此很难出现信息 孤岛的情况。除此之外，固定卫星星座系统中的卫星节点和它们的运行轨道是固定不变的， 该就使得可W较为容易地求出卫星节点间链路的变化状态，并根据历史传输数据拟合出链 路的期望延迟曲线，最终求出卫星节点对之间的最优路由表。
[0003] 然而，在实际卫星系统运行过程中，当出现紧急事件或一些特殊需求时，可能需要 在多个不同星座系统间的卫星相互协作共同完成一些监控和数据传输任务。在该种情况 下，来自不同星座间的各种不同类型的卫星会组成一个临时的卫星网络。由于该种卫星网 络是在紧急情况下临时组建的，所W隶属于不同星座系统下的卫星节点间存在较大的异构 性。与此同时，在该种情况下，由于临时组网构建的分布式星群网络中的卫星节点来自于不 同的星座系统，且卫星间的相对位置关系和轨道并不是经过精确的组网计算得到的，因此 很难保证在任意时刻分布式星群网络的连通性，极易出现信息孤岛的情况。此时，网络中的 节点只有在相遇时才能建立直接链路，该就使得网络具有较为明显的延迟容忍特性。在之 前所设计的分布式星群网络路由算法中并没有考虑出现信息孤岛的情况，主要是针对单一 卫星星座系统所设计的，因此无法直接应用到该种不同星座卫星间临时组网的情况。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述实际系统中存在的问题，本发明旨在设计一种W分布式星群网络中 临时组网场景下可靠数据传输为核屯、目标，针对临时网络存在的间断联通，网络不稳定等 特点，设计一种与之相适应的端到端的数据传输方法。
[0005] 本发明提出一种分布式星群网络临时组网场景下的路由方法，其特征在于，包含 W下步骤；（1)分簇生成及网络初始化；当有紧急事件发生需要临时组网时，参与该紧急事 件的组织机构推选出一个管理者，每个组织机构将自己所管理的星座系统中参与临时组网 的卫星信息发送给该管理者，该管理者在收到所有组织机构发送来的参与临时组网的卫星 信息之后，将属于同一组织机构的卫星看作是一个分簇；推选出的管理者所绑定的地面网 关根据参与临时组网的卫星的运行轨迹为每个分簇选出簇头，分簇之间的信息传输由簇头 来完成；计算出每个分簇的簇头并生成路由表，管理者将每个分簇的簇头和路由表信息分 发给各个星座的地面网关，非管理者的地面网关在收到该些信息之后，在管理者选出的簇 头中再选出一个用于分簇内通信的总簇头节点，总簇头节点计算分簇内所有卫星到各个簇 头、W及各个簇头到所有卫星之间的最优传输路径；(2)数据包传输过程；分簇内的数据包 传输；当地面控制中屯、有报文发送给一颗或多颗卫星节点时，首先判断是否可W跟所述卫 星直接通信，若存在直接链路，则将报文直接发送给所述卫星；否则，任意找到一颗当前与 自身存在直接链路的卫星作为入口卫星，将报文发送给该入口卫星；入口卫星收到报文之 后，将其转发给与自身跳数最少的一个簇头节点，然后该簇头节点查找路由表，将报文转发 给分簇内的目的节点；当收集卫星节点监测到的信息时，分簇内的各个卫星将自身收集的 信息发送到所在分簇的总簇头节点，总簇头节点将收到的数据包进行信息融合，将融合后 的信息生成一个新的数据包发送给地面控制中屯、；分簇间的数据包传输：当第一分簇的地 面控制中屯、跟第二分簇的地面控制中屯、进行通信时，首先第一分簇的地面控制中屯、需要找 到自己所在分簇内与自身有直接链路的一颗卫星作为入口卫星，然后由该入口卫星按照所 维护的分簇内路由表找到自己的负责分簇的簇头节点之间的最优路径，并将数据包转发到 该簇头节点；第一分簇中负责分簇的簇头节点收到数据包后，将其转发给第二分簇中负责 分簇的簇头，由该簇头查找到本分簇的出口卫星节点，将其转发给该出口卫星节点，并最终 由该出口卫星节点将其转发给第二分簇的地面控制中屯、；（3)新的星座加入或退出；当星 座内有节点加入或退出时，该星座的地面网关重新计算受影响的部分路由表或重新选举簇 头；当有新的星座加入或已有的星座退出时，通知管理者，并由管理者的地面网关选举出簇 头并计算分簇间的路由表。
[0006] 进一步地，所述的一种分布式星群网络临时组网场景下的路由方法，其特征在于， 簇头选举时，首先假定临时网络中的分簇一共有k个，输入临时分簇中的k个分簇，初步设 定为两个分簇之间只能进行直接通信；S101步骤，遍历整个分簇集合，遍历到当前分簇时 记为i;S102步骤，对于S101中的每一个分簇i，再一次遍历整个分簇，遍历到当前分簇时 记为j，使得分簇之间两两进行运算；S103步骤，初始化两卫星存在直接链路的时间长度 了"1。1= 0,两卫星等待相遇的时间为Tdeiw=°°间〇4步骤，首先对于分簇i，从GE0层节点到 LEO层节点的顺序开始遍历，记为Si,i;S105步骤，对于分簇i中的每一个节点S1，遍历分 簇j中的每一个节点，记为Sj,i;S106步骤，如果S1和S1之间存在直接链路的且链路时 间长度大于当前的Tm"就执行S107,否则，执行S108 ;S107步骤，将S1,1和SW之间的直接 链路存在的时间长度赋值给Tm";将S1记为分簇i对分簇j通信的簇头，将Sj, 1记为分簇 j对分簇i通信的簇头；S108步骤，如果Si, 1和Sj, 1之间不存在直接链路，且它们相遇的等 待时间小于当前的Tddw;则执行S109,否则，不执行赋值间09步骤，将当前时刻开始S1,1和 Sj,i之间相遇的等待时间赋值给Tddw;将S1,1记为分簇i对分簇j通信的簇头，将SW记为 分簇j对分簇i通信的簇头。
[0007] 进一步地，所述的一种分布式星群网络临时组网场景下的路由方法，其特征在于， 路由表生成时，假定临时网络中的分簇一共有k个，输入临时分簇中的k个分簇；但不在限 制两个分簇之间只能进行直接通信；S201步骤，遍历整个分簇集合，遍历到当前分簇时记 为i;S202步骤，对于S201中的每一个分簇i，再一次遍历整个分簇，遍历到当前分簇时记 为j，使得分簇之间两两进行运算；S203步骤，如果簇头Cw和CW直接存在直接链路，则执 行S204,否则，执行S205 ;S204步骤，Cy和CW直接通信；S205步骤，遍历整个分簇集，遍 历到当前分簇时记为1 ;S206步骤，对于分簇1，如果簇头。,1和Ci,i，Cw和CU之间存在直 接链路，则执行S207,否则，继续遍历分簇集；S207步骤，删除簇头Cy和C由星座1簇 头进行数据中转，并生成路由表，继续遍历。
[0008] 进一步地，所述的一种分布式星群网络临时组网场景下的路由方法，其特征在于， 卫星节点与其他分簇的地面控制中屯、之间通信时，首先该卫星节点将数据包发送到所在分 簇负责的簇头节点，然后该簇头节点通过分簇间的链路将其转发给目的分簇的簇头节点， 然后由目的分簇