CN105227483A - 基于leo卫星网络的低复杂度负载均衡路由算法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于LEO卫星网络的低复杂度负载均衡路由算法，其技术特点是：构造一个类铱星星座的网格状低轨卫星通信系统；根据沿经纬线方向的星间链路设计，利用卫星星座的网状拓扑结构，每颗卫星分布式计算自己的下一跳卫星节点；计算排队时延并通过卫星节点通知机制确定路由。本发明设计合理，其通过路由算法以低时间复杂度获得最佳路径，通过负载均衡手段平衡流量避免拥塞，并应用于低轨道类铱星星座卫星网络系统，网络性能指数优于其他传统路由算法，并且明显降低了时间复杂度；尤其是在网络节点数量大幅增加时，本发明算法性能比传统算法表现优异。

Description

基于LEO卫星网络的低复杂度负载均衡路由算法

技术领域

本发明属于卫星网络路由技术领域，尤其是一种基于LEO卫星网络的低复杂度负载均衡路由算法。

背景技术

近年来，随着卫星网络的迅速发展，通信卫星被广泛应用于各个领域，例如军事、导航、定位、天气预报、电视直播等等。根据不同的轨道高度可以将卫星网络系统分为三种，即低轨道(LEO)、中轨道(MEO)和高轨道(GEO)卫星网络系统。其中LEO因其运行高度相对较低、与地面通信延迟较小、链路损耗小、发射功率小的优点常常被用作卫星网络的首选。但由于LEO覆盖范围小，需将分散的各颗卫星网络化为星座的形式以满足通信全球化的要求，Iridium、Globalstar、Teledesic等卫星网络都是基于此建立的。

卫星网络的建立是通过ISL星间链路把众多卫星连接在一起，由此可以建立以卫星为节点、星间链路为链路的卫星网络模型。决定网络性能的关键在于路由算法。基于卫星星座的周期性拓扑变化，大量基于有限状态机以及虚拟拓扑(即对卫星网络在各个时隙下的拓扑快照进行保存预先计算路由)的静态路由算法被大量研究，但静态路由算法容错能力较差(即没有考虑当卫星节点或者星间链路失效的情况)、每颗星需存储大量路由表信息、不能动态的避免网络拥塞的发生。另外近年来卫星星载计算能力逐渐加强，卫星的分布式动态路由算法逐渐发展起来，基于虚拟节点的路由算法应运而生。即将一块覆盖地面区域上空的区域内经过的卫星看作一个虚拟节点，随着卫星的运动，当卫星运行出该区域后将数据交给接替的卫星，相对地面而言卫星虽是运动的但是虚拟节点却是相对静止的。

基于虚拟节点概念的提出，负载均衡算法逐渐成为主流，由于地面发送出的实际流量分布并非是均匀分布的，另外大陆海洋等地理环境的差异，一些人口密集区域流量相对密集，对于它所属的卫星来说负载相对过重，同样在海洋等区域上空的卫星就可能长期处于空闲状态。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、网络性能指数优且能够明显降低时间复杂度的基于LEO卫星网络的低复杂度负载均衡路由算法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于LEO卫星网络的低复杂度负载均衡路由算法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、构造一个类铱星星座的网格状低轨卫星通信系统；

步骤2、根据沿经纬线方向的星间链路设计，利用卫星星座的网状拓扑结构，每颗卫星分布式计算自己的下一跳卫星节点；

步骤3、计算排队时延并通过卫星节点通知机制确定路由。

而且，所述步骤1构造一个类铱星星座的网格状低轨卫星通信系统的方法为：将轨道高度设定为780km，轨道倾角为86.4°，每颗卫星上有四条星间链路并与相邻四颗卫星相连接，相邻四颗卫星包含两条同轨星间链路和两条轨间星间链路。

而且，在网格状低轨卫星通信系统构建过程中，为每颗卫星预先编号，并且除了每个轨道面内的第n颗卫星朝着第1颗卫星运动，其余卫星朝着编号递增的方向运行。

而且，所述步骤2每颗卫星分布式计算自己的下一跳卫星节点的方法为：使用<k,r>来代替N_k*n+r表示卫星节点的逻辑编号，使用<k_c,r_c>表示当前卫星节点的逻辑编号，使用<k_d,r_d>表示目的卫星节点的逻辑编号，卫星节点<k,r>的相邻节点有<k,(r+1)modn>,<k,(r-1)modn>,<k+1,r>,<k-1,r>，最后，根据当前节点和目的节点位置的关系确定下一跳卫星节点。

而且，所述当前节点和目的节点位置的关系包括以下情况：

(1)如果k_c＝k_d且r_c＝r_d，则当前节点即为目的节点；

(2)如果k_c＝k_d且r_c≠r_d，则当前节点和目的节点是在不同轨道面的相同对应位置上；如果当前节点在极圈外面，则下一跳节点的选择就依赖于kc和kd之间的关系，当前节点要向靠近目的节点的方向上传送，k_c<k_d时下一跳为<kc+1，rc>，k_d>k_d时下一跳为<k_c-1,r_c>；如果当前节点在极圈内，则到达该节点的数据报必须先纵向传输到极圈外的同轨道卫星节点上，然后再横向传输；

(3)如果k_c＝k_d且r_c≠r_d，则当前节点和目的节点在同一个轨道面上，因此下一跳节点的确定依赖于当前节点和目的节点在该轨道上的相对位置，从当前节点向两个方向传送，选取较短路径上的下一跳节点；

(4)如果k_c≠k_d且r_c≠r_d,则当前节点和目的节点既不在同一个轨道面内，也不在不同轨道面内的相同位置上，则数据报既可以沿着水平方向传播给相邻节点，也可以沿垂直方向传播到相邻节点，选择如下：

①如果当前节点和目的节点在南北两个极圈里，则当前节点沿着垂直方向传播；

②如果当前节点和目的节点在同一个极圈内，则将会有两条可选路径，如果当前节点的纬度比目的节点的纬度高，选择朝着圈外传递，反之选择朝极点方向传递；

③如果当前节点在极圈内而目的节点在极圈外，则选择同轨道内靠近目的节点的方向上的相邻节点作为下一跳节点；

④如果当前节点在极圈外而目的节点在极圈内，只有当前节点最靠近目的节点所在极圈外围时跨轨道横向传递，否则沿轨道方向纵向传递。

⑤如果当前节点和目的节点都不在极圈内时，根据它们是否在反向缝的两侧细分，如果他们在反向缝的同一侧，当目的节点的纬度比当前节点纬度高时数据报沿轨道纵向传播，否则横向传播；如果当前节点和目的节点在反向缝的两侧，则数据报必须越过一个极圈跨越到目的节点所在的一侧，只有当数据报到达的节点最靠近极圈时横向传播，否则纵向传播。

而且，所述步骤3的具体处理方法为：

首先，使用排队时延优化上一阶段获得的最短路径，按下式计算端到端的排队时延：

$T_{end-to-end}=\frac{q\left(t\right)*L_p}{C}+\frac{{\mathrm{\&Sigma;L}}_{ISL}}{v}$

式中，q(t),L_p,C,L_ISLandv分别表示在时刻t时排队的数据报个数、每个数据报的长度、信道容量、星间链路长度以及信息传输速率，如果当前节点上某条链路状态是拥塞的，则避免沿这条链路传播，而使用其它链路来避免被丢包、减少排队时延；

然后，计算相邻两条轨间星间链路差值的变化，并将这个差值的最大值作为阈值，该阈值式中Li和Lj分别表示两个相邻轨间星间链路的长度；

最后，判断排队时延与阈值的关系，当排队时延大于阈值时，该节点应自动发送一个长度非常小优先级却高于普通其他的数据报给它所有的相邻节点，通知它们当前节点有许多待处理数据报，缓冲区是满的；如果一个数据报根据选择了一个缓冲队列占用率高于阈值q_h的节点为下一跳，那么该数据报可以选择其他路径或者等待Γ秒后重试，计算阈值q_h的公式为：

本发明的优点和积极效果是：

本发明设计合理，其通过路由算法以低时间复杂度获得最佳路径，通过负载均衡手段平衡流量避免拥塞，并应用于低轨道类铱星星座卫星网络系统，网络性能指数优于其他传统路由算法，并且明显降低了时间复杂度；尤其是在网络节点数量大幅增加时，本发明算法性能比传统算法表现优异。

附图说明

图1是卫星在极圈内传送的备选路径；

图2是本发明与DRA算法、DSP算法在数据传输速率规模增大时的丢包率对比图；

图3是本发明与DRA算法、DSP算法在数据传输速率规模增大时的吞吐量对比图；

图4是本发明与DRA算法、DSP算法在数据传输速率规模增大时的端到端对比图；

图5是本发明与DRA算法、DSP算法在网络节点规模增大时的端到端时延对比图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种基于LEO卫星网络的低复杂度负载均衡路由算法，包括以下步骤：

步骤1、构造一个类铱星星座的网格状低轨卫星通信系统。

轨道高度设定为780km，轨道倾角为86.4°。如图1所示，每颗卫星上有四条星间链路与相邻四颗卫星相连接：包含两条同轨星间链路(同轨道上连接相邻卫星的链路)和两条轨间星间链路(相邻轨道上链接相邻卫星的链路)。由于反向两侧的卫星轨间链路无效，因此反向缝两侧的轨道上的卫星只有三条星间链路。另外同轨星间链路在整个卫星运行周期内是一直有效的，但轨间星间链路在卫星所在纬度高于一定阈值时会关闭，这个阈值通常被称作极圈(此处设为70°)。

同一轨道上两相邻卫星之间的相对距离是固定的，即同轨星间链路的长度是固定的，而轨间星间链路的长度是和卫星所在位置相关的，纬度越高轨间星间链路越短。

为每颗卫星预先编号，以N₁到N_m*n表示m*n颗卫星，m表示轨道数，n表示同一轨道面内卫星个数(本专利中m设定为6，n设定为11)。任一一颗卫星N_i可以表示成N_k*n+r，k、r表示该卫星是第k个轨道上的第r颗卫星。并且除了每个轨道面内的第n颗卫星朝着第1颗卫星运动，其余卫星朝着编号递增的方向运行。

步骤2、根据沿经纬线方向的星间链路设计，充分利用卫星星座的网状拓扑结构，每颗卫星分布式计算自己的下一跳卫星节点。

在本步骤中，当数据报到达当前卫星节点时，它到达目的节点的最短路径上的下一跳节点即可确定。这里我们用<k,r>来代替N_k*n+r表示卫星节点的逻辑编号。因此可以用<k_c,r_c>表示当前卫星节点的逻辑编号，<k_d,r_d>表示目的卫星节点的逻辑编号。除了反向缝两侧的卫星节点(k＝1或k＝m)，其余卫星节点上都有四条星间链路连接相邻卫星节点。因此卫星节点<k,r>可能有的相邻节点有<k,(r+1)modn>,<k,(r-1)modn>,<k+1,r>,<k-1,r>。另外，用lat(k，r)表示节点<k,r>的纬度。下一步要根据当前节点和目的节点位置的关系确定下一跳节点。

1、如果k_c＝k_d且r_c＝r_d，则当前节点即为目的节点。

2、如果k_c＝k_d且r_c≠r_d，那么当前节点和目的节点是在不同轨道面的相同对应位置上。因此，如果当前节点在极圈外面(|lat(k_c，r_c)|<70°)，则下一跳节点的选择就依赖于kc和kd之间的关系，当前节点要向靠近目的节点的方向上传送。k_c<k_d时下一跳为<kc+1，rc>，k_d>k_d时下一跳为<k_c-1,r_c>。如果当前节点在极圈内，那么该节点的轨间行间链路不可用，到达该节点的数据报必须先纵向传输到极圈外的同轨道卫星节点上，然后再横向传输。本专利设定每个轨道内有11颗卫星，因此同一轨道内相邻两颗卫星相距360/11°，而极圈表示纬度为70°的阈值，极圈内同一轨道两相邻节点间距最大为40°，因此如果当前节点在极圈内，同轨道相邻两节点不可能同时都在极圈内。因此，如果|lat(k_c,r_c+1)|<70°，那么下一跳为<k_c,r_c+1>，否则下一跳为<k_c,r_c-1>。

3、如果k_c＝k_d且r_c≠r_d，则当前节点和目的节点在同一个轨道面上，因此下一跳节点的确定就依赖于当前节点和目的节点在该轨道上的相对位置，轨道面时椭圆的，因此可以从当前节点向两个方向传送，选取较短路径上的下一跳节点。

4、如果k_c≠k_d且r_c≠r_d,则当前节点和目的节点既不在同一个轨道面内，也不在不同轨道面内的相同位置上，数据报既可以沿着水平方向传播给相邻节点也可以沿垂直方向传播到相邻节点，轨道内星间链路长度一样，而轨间星间链路长度不同。轨间星间链路长度是与该链路所连接的两卫星节点的纬度有关，因此尽量安排数据报在较高纬度的节点上横向传递给水平相邻的节点，而在较低纬度时都沿着轨道方向传递。另外由于在极圈内轨间星间链路失效，相邻轨道上的卫星间不能传送信息，所以数据报需要在极圈外完成跨轨道的传递。下面将分情况讨论下一跳节点在当前节点的水平方向上还是在垂直方向上(即数据报跨轨道传播还是沿轨道传播)，具体选择卫星节点逻辑编号增大还是减小的方向可参考第2、3条朝着靠近目的节点的方向传播。

(1)如果当前节点和目的节点在南北两个极圈里((|lat(kc,rc)|>70°,|lat(kd,rd)|>70°andlat(kc,rc)*lat(kd,rd)<0)，那么那么当前节点沿着垂直方向传播。

(2)如果当前节点和目的节点在同一个极圈内(|lat(kc,rc)|>70°,|lat(kd,rd)|>70°andlat(kc,rc)*lat(kd,rd)>0)，那将会有两条可选路径如附图1所示。选择虚线路径还是实线路径由轨间星间链路的长度决定。因此如果当前节点的纬度比目的节点的纬度高，选择虚线路径即朝着圈外传递，反之选择实线路径即朝极点方向传递。

(3)如果当前节点在极圈内而目的节点在极圈外，则选择同轨道内靠近目的节点的方向上的相邻节点作为下一跳节点。

(4)如果当前节点在极圈外而目的节点在极圈内，只有当前节点最靠近目的节点所在极圈外围时跨轨道横向传递，否则沿轨道方向纵向传递。

(5)如果当前节点和目的节点都不在极圈内时，可以根据它们是否在反向缝的两侧进一步细分。如果他们在反向缝的同一侧(|latc(t)-latd(t)|＝n/2-|rc-rd-n/2|)，当目的节点的纬度比当前节点纬度高时数据报沿轨道纵向传播。否则横向传播。如果当前节点和目的节点在反向缝的两侧，则数据报必须越过一个极圈跨越到目的节点所在的一侧，因此只有当数据报到达的节点最靠近极圈时横向传播，否则纵向传播。

步骤3、计算排队时延并通过卫星节点通知机制确定路由。

在步骤中，排队时延被引入用以优化上一阶段获得的最短路径，从而在可接受范围内牺牲端到端时延来提升交付率降低丢包率。由于在上一阶段为了达到传播时延最小，数据报尽可能的选择在高纬度卫星上横向传播，在低纬度卫星上纵向传播，因此高纬度的轨道间星间链路负载就会较大，进而可能会增大排队时延甚至可能导致丢包。

$T_{end-to-end}=\frac{q\left(t\right)*L_p}{C}+\frac{{\mathrm{\&Sigma;L}}_{ISL}}{v}---\left(1\right)$

首先，端到端时延如公式(1)所示，其中q(t),L_p,C,L_ISLandv分别表示在时刻t时排队的数据报个数、每个数据报的长度、信道容量、星间链路长度以及信息传输速率(光速)。如果当前节点上某条链路状态是拥塞的，那么应该避免沿这条链路传播，而应考虑其他链路来避免被丢包、减少排队时延。通过在NS2上的仿真可以发现纠正后的路径如果比原路径多于1跳之后，排队时延一般都会小于在多出来的跳数上消耗的传播时延，因此纠正路径的跳数不应该多于原最短路径的跳数。

根据STK的测量，我们可以获得轨间星间链路在一个周期内的变化并且计算出相邻两条轨间星间链路差值的变化。选择这个差值的最大值作为标准获得一个阈值Γ:

$\mathrm{\&Gamma;}=\frac{max(L_i-L_j)}{v}---\left(2\right)$

公式(2)中Li和Lj分别表示两个相邻轨间星间链路的长度。当排队时延满足T_q>Γ时，该节点应自动发送一个长度非常小优先级却高于普通其他的数据报给它所有的相邻节点，通知它们当前节点有许多待处理数据报，缓冲区是满的。如果一个数据报根据上一阶段的算法选择了一个缓冲队列占用率高于阈值q_h的节点为下一跳，那么该数据报可以选择其他路径或者等待Γ秒后重试。

$q_h=\frac{\mathrm{\&Gamma;}*C}{L_p}---\left(3\right)$

此处我们设定一个机制来修正路径而不增加条数：如果根据上一阶段的算法，一个数据报有两个节点(即数据报从当前节点既可横向传递也可纵向传，两种路径上跳数一样)可作为下一跳节点，而其中一个节点已是繁忙状态，数据报可以选择另一个节点作为下一跳。如果根据上一阶段的算法，数据报只有一个节点作为下一跳而此时该候选节点的状态是繁忙，数据报要等待Γ秒后重试。

为了对本发明效果进行说明，下面采用计算机仿真的方式对基于LEO卫星网络的低复杂度负载均衡路由算法进行建模，并通过赋值实现了对真实场景的模拟。具体过程分以下四个步骤进行：

(1)仿真场景模拟

模型场景设定如下：上行链路、下行链路、星间链路的信道容量为25Mbps，平均跑长度设定为1Kb(Lp＝1Kb)，缓冲区最多存放50个包，阈值Γ可以通过STK计算获得。我们采用600个非持续性On-Off流量源作为背景流量，连通的On-Off周期遵循Pareto分布，整形参数为1.2.平均突发脉冲和空闲时间都设定为200ms。流量发送源和接受端根据图流量分布分散在六个大陆上。中断时间设定为20ms，运行时间设定为60s。我们选用六对源、端节点对来衡量相关的指标。终端发送数据速率为1.2Mbps到2Mbps之间。

通过在NS2上和传统迪杰斯特拉算法、DRA算法对比，展现本发明算法在性能上的一定优势。

(2)通信性能比较

附图2、3、4、5分别显示了不同发送速率下的数据报的丢包率、吞吐量和端到端时延。附图2显示出该算法相对于DSP和DRA算法在所有发送速率下丢包方面的优势，图3显示该算法能够提高吞吐量。在图4中该算法在端到端时延方面并没有优势，这是因为我们以牺牲可接受的端到端时延为代价换取丢包率和吞吐量的优势。在图5种我们固定数据源发送速率为1.5Mbps不变，改变源-目的节点对的对数可以发现，随着节点对数的增加，本发明算法的端到端时延的增长是比另外两种算法更加缓慢的，即在大规模的用户接入时本算法能显示出更佳的性能。

(3)时间复杂度比较

与时间复杂度为O(n²)的传统迪杰斯特拉算法对比，基于LEO卫星网络的低复杂度负载均衡路由算法能够以时间复杂度为O(1)更高效地计算出两点间的最佳路径，减小计算复杂度，减轻星载运算设备的负担。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种基于LEO卫星网络的低复杂度负载均衡路由算法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、构造一个类铱星星座的网格状低轨卫星通信系统；

步骤2、根据沿经纬线方向的星间链路设计，利用卫星星座的网状拓扑结构，每颗卫星分布式计算自己的下一跳卫星节点；

步骤3、计算排队时延并通过卫星节点通知机制确定路由。

2.根据权利要求1所述的一种基于LEO卫星网络的低复杂度负载均衡路由算法，其特征在于：所述步骤1构造一个类铱星星座的网格状低轨卫星通信系统的方法为：将轨道高度设定为780km，轨道倾角为86.4°，每颗卫星上有四条星间链路并与相邻四颗卫星相连接，相邻四颗卫星包含两条同轨星间链路和两条轨间星间链路。

3.根据权利要求2所述的基于LEO卫星网络的低复杂度负载均衡路由算法，其特征在于：在网格状低轨卫星通信系统构建过程中，为每颗卫星预先编号，并且除了每个轨道面内的第n颗卫星朝着第1颗卫星运动，其余卫星朝着编号递增的方向运行。

4.根据权利要求1所述的基于LEO卫星网络的低复杂度负载均衡路由算法，其特征在于：所述步骤2每颗卫星分布式计算自己的下一跳卫星节点的方法为：使用<k,r>来代替N_k*n+r表示卫星节点的逻辑编号，使用<k_c,r_c>表示当前卫星节点的逻辑编号，使用<k_d,r_d>表示目的卫星节点的逻辑编号，卫星节点<k,r>的相邻节点有<k,(r+1)modn>,<k,(r-1)modn>,<k+1,r>,<k-1,r>，最后，根据当前节点和目的节点位置的关系确定下一跳卫星节点；上述k、r表示第k个轨道上的第r颗卫星。

5.根据权利要求4所述的基于LEO卫星网络的低复杂度负载均衡路由算法，其特征在于：所述当前节点和目的节点位置的关系包括以下情况：

(1)如果k_c＝k_d且r_c＝r_d，则当前节点即为目的节点；

(2)如果k_c＝k_d且r_c≠r_d，则当前节点和目的节点是在不同轨道面的相同对应位置上；如果当前节点在极圈外面，则下一跳节点的选择就依赖于kc和kd之间的关系，当前节点要向靠近目的节点的方向上传送，k_c<k_d时下一跳为<kc+1，rc>，k_d>k_d时下一跳为<k_c-1,r_c>；如果当前节点在极圈内，则到达该节点的数据报必须先纵向传输到极圈外的同轨道卫星节点上，然后再横向传输；

(3)如果k_c＝k_d且r_c≠r_d，则当前节点和目的节点在同一个轨道面上，因此下一跳节点的确定依赖于当前节点和目的节点在该轨道上的相对位置，从当前节点向两个方向传送，选取较短路径上的下一跳节点；

(4)如果k_c≠k_d且r_c≠r_d,则当前节点和目的节点既不在同一个轨道面内，也不在不同轨道面内的相同位置上，则数据报既可以沿着水平方向传播给相邻节点，也可以沿垂直方向传播到相邻节点，选择如下：

①如果当前节点和目的节点在南北两个极圈里，则当前节点沿着垂直方向传播；

②如果当前节点和目的节点在同一个极圈内，则将会有两条可选路径，如果当前节点的纬度比目的节点的纬度高，选择朝着圈外传递，反之选择朝极点方向传递；

③如果当前节点在极圈内而目的节点在极圈外，则选择同轨道内靠近目的节点的方向上的相邻节点作为下一跳节点；

④如果当前节点在极圈外而目的节点在极圈内，只有当前节点最靠近目的节点所在极圈外围时跨轨道横向传递，否则沿轨道方向纵向传递。

⑤如果当前节点和目的节点都不在极圈内时，根据它们是否在反向缝的两侧细分，如果他们在反向缝的同一侧，当目的节点的纬度比当前节点纬度高时数据报沿轨道纵向传播，否则横向传播；如果当前节点和目的节点在反向缝的两侧，则数据报必须越过一个极圈跨越到目的节点所在的一侧，只有当数据报到达的节点最靠近极圈时横向传播，否则纵向传播。

6.根据权利要求1所述的基于多重性能自适应配对堆的时间演化图路由算法，其特征在于：所述步骤3的具体处理方法为：

首先，使用排队时延优化上一阶段获得的最短路径，按下式计算端到端的排队时延：

$T_{end-to-end}=\frac{q\left(t\right)*L_p}{C}+\frac{{\mathrm{\&Sigma;L}}_{ISL}}{v}$

式中，q(t),L_p,C,L_ISLandv分别表示在时刻t时排队的数据报个数、每个数据报的长度、信道容量、星间链路长度以及信息传输速率，如果当前节点上某条链路状态是拥塞的，则避免沿这条链路传播，而使用其它链路来避免被丢包、减少排队时延；

然后，计算相邻两条轨间星间链路差值的变化，并将这个差值的最大值作为阈值，该阈值式中Li和Lj分别表示两个相邻轨间星间链路的长度；

最后，判断排队时延与阈值的关系，当排队时延大于阈值时，该节点应自动发送一个长度非常小优先级却高于普通其他的数据报给它所有的相邻节点，通知它们当前节点有许多待处理数据报，缓冲区是满的；如果一个数据报根据选择了一个缓冲队列占用率高于阈值q_h的节点为下一跳，那么该数据报可以选择其他路径或者等待Γ秒后重试，计算阈值q_h的公式为：

$q_h=\frac{\mathrm{\&Gamma;}*C}{L_p}.$