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专利号: 2021100531975
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于星间链路属性的卫星网络动态路由方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、控制器节点采集卫星网络的一系列的静态快照序列图,并按照时序划分构建出卫星网络时空演化图,从而获取连续的动态卫星网络拓扑;

S2、基于所述控制器节点实时收集的卫星节点的状态信息,分别计算出各个星间链路属性即链路SNR、链路生存时间和卫星缓存的动态效用值;

星间链路属性中链路SNR的动态效用值的计算方式包括:

U(s)=1‑Pr{SNRij(t)<α}=1‑pij(t).

其中,U(s)表示星间链路SNR的动态效用值;SNRij(t)在任意时刻t卫星i和卫星j的星间链路的SNR,Pr{SNRij(t)<α}表示当信道的SNR小于给定的阈值α时,数据在传输过程的中断事件;pij(t)表示在卫星i和卫星j之间的SNR阈值为α的分组的中断概率;

星间链路属性中链路生存时间的动态效用值的计算方式包括:

其中,U(l)表示链路生存时间的动态效用值;lij(t)是间歇星间链路的生存时间函数,Tr表示间歇星间链路的通断周期,即卫星绕地球运行一周的时间;

星间链路属性中卫星缓存的动态效用值的计算方式包括:

其中,U(b)表示卫星缓存的动态效用值; 是当前数据队列X(t)的处理概率,m是接收卫星在t时刻数据包剩余的数量;

S3、采用基于多属性决策的自适应最大离差算法为每个星间链路属性的动态效用值赋予权重,并构建出加权的卫星网络时空演化图;

S4、基于所述加权的卫星网络时空演化图获得卫星的端到端可达路径,建立链路效用的优化模型;

S5、所述控制器节点利用链路效用的优化模型对传输路径进行选择,确定出卫星端到端的可靠传输路径。

2.根据权利要求1所述的一种基于星间链路属性的卫星网络动态路由方法,其特征在于,所述连续的动态卫星网络拓扑的构建过程包括根据时空演化理论在虚拟网络拓扑的基础上添加出时间维度,构建出卫星网络时空演化图;采用等时间间隔拓扑快照的生成方式,将卫星运行周期划分出多个时间时隙;在每个时间时隙中填充卫星节点和卫星网络链路。

3.根据权利要求1所述的一种基于星间链路属性的卫星网络动态路由方法,其特征在于,所述采用基于多属性决策的自适应最大离差算法为每个星间链路属性的动态效用值赋予权重包括:计算出每个星间链路属性的评估值,并基于每个星间链路属性的每个评估值构建出决策矩阵;

计算出所述决策矩阵中各个评估值在当前链路与其他链路上的离差值,并获得所有属性参数在全部候选传输链路间的总离差值;

建立出最大化总离差值的目标函数,采用拉格朗日函数求解出各个星间链路属性的权重值。

4.根据权利要求3所述的一种基于星间链路属性的卫星网络动态路由方法,其特征在于,所述星间链路属性的评估值的计算公式包括:其中,U(x)表示星间链路属性的评估值;z为影响链路lij可靠性决策属性的数量; 表示链路lij第εi个决策属性权重,且 表示第εi个属性 的效用值。

5.根据权利要求3所述的一种基于星间链路属性的卫星网络动态路由方法,其特征在于,所述链路效用的优化模型的表示包括:其中,U(R(s,d))表示链路效用的优化模型;R(s,d)表示在卫星s到卫星节点d的p条可达路径; 是其中任意一条星间链路lk的效用值, 表示星间链路lk的链路SNR的动态效用值, 表示星间链路lk的链路生存时间的动态效用值, 表示星间链路lk的卫星缓存的动态效用值; 表示星间链路属性中链路SNR的权重; 表示星间链路属性中链路生存时间的权重; 表示星间链路属性中卫星缓存的权重;k表示星间链路lk;g为任意给定的路线Rp,形成其路线的链路数量。

6.根据权利要求1所述的一种基于星间链路属性的卫星网络动态路由方法,其特征在于,利用链路效用的优化模型对传输路径进行选择的过程包括所述控制器节点计算候选路径集合中每条路径的效用值,将具有最大效用值的路径作为链路传输优化路径。