CN106059920A - 适应空间网络链路断续连通数据传输的路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应空间网络链路断续连通网络数据传输的方法，利用本发明可以显著提高收敛速度，减小路由协议开销。本发明通过下述技术方案予以实现：各个路由节点通过测控链路接收各路由节点三维位置信息，得到预测链路状态矩阵，计算得出链路状态信息和本路由节点在每个链路变化时刻的预测路由表，将计算出的链路状态信息存入链路状态信息数据库；待发送分组通过预测路由表获得链路变化的时刻及通断情况，路由节点待发送分组通过通断各个路由节点变化及变化时刻，将链路状态信息存入链路状态信息数据库，写入预测路由计算矩阵中；在OSPF达到充满FULL状态，各个路由节点则按更新后的链路状态信息数据库，重新计算出实际路由表，替换预测路由表。

Description

适应空间网络链路断续连通数据传输的路由方法

技术领域

本发明涉及卫星测控网络通信协议技术领域，具体涉及一种在网络层协议中计算路由的方法，可用于测控网络中对路由的计算方法。

背景技术

卫星测控网是跟踪测量和控制航天器的系统。由航天控制中心、航天测控站、陆上活动测控站、测量船以及连接它们的测控通信网构成。卫星测控网的主要任务是使用测控网络对在空间中运行的航天器进行及时准确的实时跟踪测量和控制，掌握航天器运行状态并对其发出指令控制其工作。主要测控装备有微波雷达、超短波多普勒测速仪和光学设备，以及双频多普勒测速仪、超高频指令遥控系统和微波统一系统等。接收端所接收的功率取决于发送端的发射功率、收/发天线增益以及电波在自由空间的传播损耗等因素。损耗包括自由空间损耗，雨衰和大气损耗。由电波在自由空间中的传播，接收端的接收功率P_R为:

式(1)中，P_T为发射功率；G_T为发射天线增益；G_R为接收天线增益；d为电波的传播距离；λ为所选电波的波长。定义自由空间传播损耗L_F，并以分贝表示，有:

$\[L_F\]=10\lg {\left(\frac{4\mathrm{\π}d}{\mathrm{\λ}}\right)}^2=20\lg \left(\frac{4\mathrm{\π}d}{\mathrm{\λ}}\right)=20\lg \left(\frac{4\mathrm{\π}df}{c}\right)---\left(2\right)$

在星间链路中，电波还可能穿过电离层和对流层，对其影响如同传统的卫星通信一样，也是采用经验值的做法，预先留出一定的功率余量。

基于上述分析，在所考虑星间链路中，P_T、G_T、G_R、λ均相同，唯一不同的量为d(链路长度)，即星间距离。因此，在星间链路信号衰减特性研究中，只需计算d即可。

经分析传输路径为自由宇宙空间，因此噪声及各种衰落相对地面通信较为简单。空间传输损耗包括自由空间的传播损耗L_F和天线方向跟踪误差损耗L_T。

首先考虑如何计算自由空间损耗L_F，根据式(2)可以得出自由空间损耗L_F的dB值，即：

[L_F]＝92.44+20lgd+20lgf (3)

其中d为星间距离(km)；f为载波频率(GHz)；c＝3×10⁸m/s。

计算出的自由损耗LF经dB值与实际值的转换，

$L_F={\left(\frac{4\mathrm{\π}df}{c}\right)}^2---\left(4\right)$

然后与信源发出的信号相乘，其输出就是经自由空间损耗后的传播信号。

卫星测控网络链路变化有自身特点，与地面有线通信网络链路变化不同。地面有线网络中链路变化虽然不会频繁变化，但变化情况是随机变化，不可提前预知。需要开放式最短路径生成树协议OSPF(Open Shortest Path First)通过链路状态发现机制及时发现，并在路由节点间互相交互更新链路状态数据库。OSPF协议是处于TCP/IP协议族的IP层协议,是目前应用最广泛的IGP协议。它是用于网际协议IP网络的链路状态路由协议。路由协议是影响现代通信网络质量的关键。对于承载实时应用系统的IP通信网络，要求路由协议具备快速收敛、较高的故障处理速度、较小的端到端时延、高可靠性等能力。OSPF路由协议的优点是：收敛时间较快、不会造成环路、当网络出现故障时OSPF路由更新速度快、路由表容量较小、路由协议本身开销小、适合各种规模的网络等。其缺点是配置工作量大，由于网络区域划分和网络属性的复杂性，需要网络分析员有较高的网络知识水平才能配置和管理OSPF网络，路由负载均衡能力较弱。卫星测控网络中链路变化频繁，但由于运行轨迹已设定，路由节点运动信息可提前得知。所以卫星测控网络中大部分的链路变化情况，由通到断或者由断到通的变化，是可以提前计算得出的。通过利用这一特点，加入对预测信息的使用，可以改进原有标准OSPF协议，达到优化目的，使改进后协议适应卫星测控网络特点。

中断容忍网络DTN是一种与传统有线网络不同的网络，具有如下特征：

(1)间断性连通：DTN网络中，路由节点的运动性和工作时间的低占空比导致端到端的路径可能较长的时间处于不连通状态。网络的间断性连通一类为可预测，如星际网络的路由节点依轨道运动，具有周期性，其运动状态可查阅星历表获得，并根据设备的通信范围即可得到链路的连通状态。布置在某些特殊环境中的路由节点由于功率有限，只在很短的时间内开启工作，工作时间预先设定，其链路的通断状态可预测；另一类是由于路由节点的随机运动，距离超出了通信范围，或物体的遮挡造成的链路断开，此类间断性连通为不可预测。

(2)长且可变时延：网络中的时延通常包括四个部分：传输时延、传播时延、处理时延和排队时延。端到端的时延为路径上各跳链路的时延总和。传输时延与传播时延受网络传输介质的影响，如水下传感器网络路由节点的速率仅有10kbps。时延非常大可能达到1秒或几秒，在星际网络中链路的传播时延可能达到分钟级。此外，由于路由节点的运动造成路由节点间通信距离的不断变化，从而导致时延的变化。

除以上特征外，中断容忍网络还具有高误码率、路由节点资源受限等特点。OSPF协议是TCP/IP协议簇中网络层最重要协议之一。原始OSPF协议针对Internet网络设计，其网络特点与卫星网络相比较为链路相对稳定，故障率较低。而空间网络中，链路通断变化频繁、持续时间短，所以直接在空间网络中使用OSPF协议，会造成收敛速度过慢，开销过大等的缺陷。

OSPF协议是一种动态路由协议，它利用内部的链路状态数据库来维护和计算路由，利用OSPF的路由器首先必须收集有关的链路状态信息,并根据一定的算法计算出到每个路由节点的最短路径。而给予距离向量的路由协议仅向其相邻路由器发送有关路由更新信息。OSPF路由协议通过SPF(Shortest Path First，最短路径生成树算法)来计算到各路由节点的最短路径。SPF算法也被称为Dijkstra算法，是OSPF路由协议的基础。Dijkstra算法本身是一种应用在通信网模型中的单源最短路径算法。SPF算法则是根据目前网络的实际情况设定参数，可应用在实际大型网络中的最短路径算法。SPF算法将路由域中的路由器作为根路由节点，计算这些路由节点到每一个目的路由节点(即目的地路由器)的距离。算法执行过程中，根路由节点根据一个统一的数据库计算得到结构类似于一棵树的路由域的拓扑结构图，即SPF算法中的最短路径图，在该最短路径图上完成OSPF路由协议。最短路径树的树干长度代表OSPF路由器至每一个目的地路由器的距离，即OSPF的Cost，计算方法如式1：Cost＝100×10⁶/链路带宽(1)，其中，链路带宽以bps来表示。可以看出，OSPF的Cost与链路带宽成反比，带宽越高，Cost越小，表示OSPF到目的地的距离越近。链路状态路由算法是OSPF路由协议的基础，该算法易出现不同路由节点使用的链路状态信息不一致的问题。在OSPF网络，路由的计算不是简单的把源地址与目的地址进行关联这么简单，需要考虑到许多因素，以确定一条最佳路径。整个OSPF路由计算过程可分为：邻接关系建立→DR/BDR选举→发送LSA→创建路由表→维护路由表这五大基本步骤。每台路由器都使用SPF算法计算出一棵以自己为根的最短路径树，这棵树给出了到自治系统中各路由节点的路由，外部路由信息为叶子路由节点，外部路由可由广播它的路由器进行标记以记录关于自治系统的额外信息。显然，各个路由器各自得到的路由表是不同的。所谓"邻接关系Adjacency是指OSPF路由器以交换路由信息为目的，在所选择的相邻路由器之间建立的一种关系。在OSPF中，邻居Neighbor和邻接Adjacency是两个不同的概念。OSPF路由器启动后，便会通过OSPF接口定期(默认为10秒)向外发送Hello报文。收到Hello报文的OSPF路由器会检查报文中所定义的参数，如果双方一致就会形成邻居关系。但形成邻居关系的双方不一定都能形成邻接关系，这要根据网络类型而定。只有当双方成功交换数据库描述DD(Database Description)报文，交换LSA并达到LSDB的同步之后，才形成真正意义上的邻接关系。如果在设定的期限(默认为40秒)内没有收到某OSPF路由器发来的Hello报文，则认为该OSPF路由器无效。具体步骤是：路由器首先发送拥有自身ID信息(Loopback端口或最大的IP地址)的Hello报文，与之相邻的路由器如果收到这个Hello报文，就将这个报文内的ID信息加入到自己的Hello报文内。然后在后面发送的Hello报文中就包括了原来所接收到的邻居路由器的ID信息。如果路由器的某端口收到从其它路由器发送的含有自身ID信息的Hello报文，则它根据该端口所在网络类型确定是否可以与对端路由器建立邻接关系。

作为一种典型的链路状态的路由协议，OSPF还得遵循链路状态路由协议的统一算法。当路由器初始化或当网络结构发生变化(例如增减路由器、链路状态发生变化等)时，路由器会产生链路状态广播数据报文LSA，该数据报文里包含路由器上所有相连链路，也即为所有端口的状态信息。所有路由器会通过泛洪方式来交换链路状态数据。在这个过程中，路由器与路由器之间首先利用Hello报文的ID信息确认主从关系，然后主从路由器相互交换部分链路状态信息。每个路由器对信息进行分析比较，如果收到的信息有新的内容，路由器将要求对方发送完整的链路状态信息。这个状态完成后，路由器之间建立完全邻接关系，同时各邻接路由器拥有自己独立的、完整的链路状态数据库。

创建路由表。路由表是依据链路状态库来建立的。当网络重新稳定下来，也可以说OSPF路由协议收敛下来时，所有的路由器会根据其各自的链路状态信息数据库，采用SPF(最短路径优先)算法计算并创建路由表。OSPF路由器依据链路状态数据库的内容，独立地用SPF算法计算出到每一个目的网络的路径，并将路径存入路由表中。该路由表中包含路由器到每一个可到达目的地的开销以及到达该目的地所要转发的下一个路由器(next-hop)。OSPF利用开销来计算路由路径性能的，开销最小者即为最短路径。在配置OSPF路由器时可根据实际情况，如链路带宽、时延等设置链路的开销大小；开销越小，则该链路被选为路由的可能性越大。这里的开销是根据链路类型来计算的，不同的链路类型对应的开销值不一样。

维护路由信息。当链路状态发生变化时，OSPF通过泛洪过程广播网络上的其它路由器。OSPF路由器接收到包含有新信息的链路状态更新报文，将更新自己的链路状态数据库，然后用SPF算法重新计算路由表。在重新计算过程中，路由器继续使用旧路由表，直到SPF完成新的路由表计算。新的链路状态信息将发送给其它路由器。值得注意的是，即使链路状态没有发生改变，OSPF路由信息也会自动更新，默认时间为30分钟。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术空间网络链路通断变化频繁、持续时间短，直接使用开放式最短路径生成树协议OSPF协议会造成收敛速度过慢，开销过大等缺陷，提供一种收敛速度快，路由协议开销小，能适应空间网络断续连通情况，改进OSPF路由计算方法，以改进现有路由计算方法无法适应链路断续连通问题的适应空间网络链路断续连通的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种适应空间网络链路断续连通网络数据传输的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在断续连通测控网络中，各个路由节点通过测控链路接收各路由节点三维位置信息，得到预测链路状态矩阵，并根据链路信号衰减公式计算得出链路状态信息和本路由节点在每个链路变化时刻的预测路由表，提前计算确定每条链路在整个系统运行期间所有的状态，把计算得出的本路由节点在每个链路变化时刻的预测路由表存入缓存中；(2)路由节点待发送分组通过通断各个路由节点变化及变化时刻，将计算出的链路状态信息存入链路状态信息数据库，写入预测路由计算矩阵中；(3)在链路变化时刻，路由节点间通过交互链路状态信息，判断交互链路信息是否与预测路由表一致，若不一致，则洪泛错误链路信息；(4)在预测链路变化时刻，若链路状态预测是由断到通状态，则向上述路由节点的邻居发送判断链路情况的交互报文hello，以是否收到hello报文回复来判断是否与预测的链路状态一致，若相邻路由节点间没有互相交互新的链路状态信息，则将得知际链路状态情况与预测一致的判断标识置为Y；(5)在开放式最短路径生成树协议OSPF达到充满FULL状态，各个路由节点得到实际链路状态矩阵后，直接使用原有预测路由表；若相邻路由节点间有交互新的链路状态信息，或者收到网络洪泛链路信息与预测链路状态信息不一致的，各个路由节点则按更新后的链路状态信息数据库，重新计算出实际路由表，替换预测路由表。Y为“是”状态。

本发明有益效果在于：

1、路由节点可快速更新路由表。本发明是在航天器的位置状况可预测的情况下，断续连通测控网络中各个路由节点首先接收路由节点三维位置信息，根据链路信号衰减公式可计算得出链路状态信息；将链路状态信息存入链路状态信息数据库，写入预测路由计算矩阵中，各个路由节点在计算得出本路由节点在每个链路变化时刻的预测路由表，存入缓存中；通过通断变化及变化时刻，提前计算确定每条链路在整个系统运行期间所有的状态，可快速更新路由表。

2、利于空间断续连通网络数据传输。本发明由预测路由表可以得知链路变化的时刻及通断情况。为保证预测路由表的准确性，在链路变化时刻，路由节点间通过交互链路状态信息，判断是否与预测一致。若不一致，则洪泛错误链路信息；路由节点处于试探(Attempt)状态时，此时路由节点没有与邻居路由节点建立链接，此时本路由节点与邻居路由节点的链路状态是断开状态，并且希望与邻居路由节点建立邻接关系以交互链路状态信息库。在预测的链路变化时刻链路状态如果是预测由断到通，在这一状态向邻居发送hello报文可判断链路情况，通过是否收到hello报文回复可以判断是否与预测的链路状态一致；在整个系统运行时间内，网络拓扑情况可由一系列时间图表示，在任何的时间点t，拓扑图中的每条边都有一个代价，由位置信息根据信号衰减公式可计算得出结果。由此可以建立任意时刻的拓扑状态矩阵，然后通过使用最短路径算法计算得出路由，表利于空间断续连通网络数据传输。

收敛速度快，路由协议开销小，能适应空间网络断续连通情况。本发明提供的路由方法根据卫星轨道变化情况来更新路由表，因此计算量大幅减少，路由协议开销小，协议收敛速度快，适合计算能力受限的空间网络，克服了传统OSPF协议定时发送hello报文，每次都要根据返回的链路联通状态更新路由表，计算量大，适合地面网络，但不适合计算能力受限的空间网络的缺陷。本发明路由节点处于2-way状态时，此时路由节点已经与邻居路由节点建立了邻接关系，此时本路由节点与邻居路由节点的链路保持了连通状态。在预测链路变化的时刻链路状态如果是预测由通到断，在这一状态向邻居发送hello报文可判断链路情况，通过是否收到hello报文回复可以判断是否与预测的链路状态一致。若相邻路由节点间没有互相交，互新的链路状态信息，则可得知实际链路状态情况与预测的一致，将标识置为Y。在FULL状态后，通过判断标识为Y，即可直接使用预测路由表。否则，若相邻路由节点间有交互新的链路状态信息，或者收到网络洪泛的与预测不一致的链路状态信息，则表明实际链路状态信息与预测的不一致。需按更新后的链路状态信息库，重新计算出实际路由表，替换预测路由表使用。

附图说明

图1为本发明适应空间网络链路断续连通网络数据传输的方法改进OSPF路由流程示意图。

图2为路由更新时间图。

具体实施方式

下面将结合附图1对本发明作进一步的描述。

改进OSPF协议主要的改进思想是在航天器的位置状况可预测的情况下，可以通过提前计算确定每条链路在整个空间网络系统运行期间所有的状态，包括通断变化及变化时刻。可知在整个系统运行时间内，网络拓扑情况可由一系列时间图表示，在任何的时间点t，拓扑图中的每条边都有一个代价，由位置信息根据信号衰减公式可计算得出结果。由此可以建立任意时刻的拓扑状态矩阵，然后通过使用最短路径算法计算得出路由表。改进OSPF协议运行时，若路径上的任意一条链路发生变化，由断到通，或由通到断，都会立即重新更新路由表，选定新的传输路径。

参阅图1。在以下描述的实施例中，适应空间网络链路断续连通网络数据传输的方法，主要包括如下步骤：

(1)在断续连通测控网络中，各个路由节点通过测控链路接收各路由节点三维位置信息，得到预测链路状态矩阵，并根据链路信号衰减公式计算得出链路状态信息和本路由节点在每个链路变化时刻的预测路由表，提前计算确定每条链路在整个系统运行期间所有的状态，把计算得出的本路由节点在每个链路变化时刻的预测路由表存入缓存中，将计算出的链路状态信息存入链路状态信息数据库；

(2)路由节点待发送分组通过通断各个路由节点变化及变化时刻，将链路状态信息存入链路状态信息数据库，写入预测路由计算矩阵中中；

(3)在链路变化时刻，路由节点间通过交互链路状态信息，判断交互链路信息是否与预测路由表一致，若不一致，则洪泛错误链路信息；

(4)在预测链路变化时刻，若链路状态预测是由断到通状态，则向上述路由节点的邻居发送判断链路情况的hello数据报文，hello数据报文以是否收到hello报文回复来判断是否与预测的链路状态一致，若相邻路由节点间没有互相交互新的链路状态信息，则将得到地的链路状态情况与预测一致的判断标识置为Y；

(5)在开放式最短路径生成树协议OSPF达到充满FULL状态，各个路由节点得到实际链路状态矩阵后，直接使用原有预测路由表；若相邻路由节点间有交互新的链路状态信息，或者收到网络洪泛链路信息与预测链路状态信息不一致的，各个路由节点则按更新后的链路状态信息数据库，重新计算出实际路由表，替换预测路由表。

具体包括以下步骤：

(1)通过通断变化及变化时刻，提前计算确定每条链路在整个空间网络系统运行期间所有的状态。由外部输入断续连通测控网络发送端的链路状态信息，通过断续连通测控网络传输到各个路由节点，各个路由节点首先接收路由节点三维位置信息，根据链路信号衰减公式计算得出链路状态信息和本路由节点在每个链路变化时刻的预测路由表，将计算得出的本路由节点在每个链路变化时刻的预测路由表存入缓存中，并通过计算预测路由表和链路状态信息获得预测链路状态矩阵。

链路信号衰减公式按如下方法计算得到：

接收端所接收的功率取决于发送端的发射功率、收/发天线增益以及电波在自由空间的传播损耗等因素。损耗包括自由空间损耗，雨衰和大气损耗。由电波在自由空间中的传播，接收端的接收功率P_R为:

式(1)中，P_T为发射功率；G_T为发射天线增益；G_R为接收天线增益；d为电波的传播距离；λ为所选电波的波长。链路信号衰减公式中，定义自由空间传播损耗L_F，并以分贝表示，有:

$\[L_F\]=10\lg {\left(\frac{4\mathrm{\π}d}{\mathrm{\λ}}\right)}^2=20\lg \left(\frac{4\mathrm{\π}d}{\mathrm{\λ}}\right)=20\lg \left(\frac{4\mathrm{\π}df}{c}\right)---\left(2\right)$

在星间链路中，电波还可能穿过电离层和对流层，对其影响如同传统的卫星通信一样，也是采用经验值的做法，预先留出一定的功率余量。

基于上述分析，在所考虑星间链路中，P_T、G_T、G_R、λ均相同，唯一不同的量为星间距离的链路长度d。因此，在星间链路信号衰减特性研究中，只需计算d即可。

经分析传输路径为自由宇宙空间，因此噪声及各种衰落相对地面通信较为简单。空间传输损耗包括自由空间的传播损耗L_F和天线方向跟踪误差损耗L_T。

首先考虑如何计算自由空间损耗L_F，根据式(2)可以得出自由空间损耗L_F的dB值，即：

[L_F]＝92.44+20lgd+20lgf (3)

其中d为星间距离，单位为km；f为载波频率(GHz)；c＝3×10⁸m/s。

计算出的自由损耗LF经dB值与实际值的转换，

$L_F={\left(\frac{4\mathrm{\π}df}{c}\right)}^2---\left(4\right)$

然后与信源发出的信号相乘，其输出就是经自由空间损耗后的传播信号。

(2)发送分组将链路状态信息存入链路状态信息数据库，写入预测路由计算矩阵中，各个路由节点在计算得出本路由节点在每个链路变化时刻的预测路由表并存入缓存中；

(3)由预测路由表可以得知链路变化的时刻及通断情况。为保证预测路由表的准确性，在链路变化时刻，路由节点间通过交互链路状态信息，判断是否与预测一致；若不一致，则洪泛错误链路信息；

(4)各个路由节点在收到邻居的交互Hello报文之前，邻居的状态为向下Down状态，网络上的路由节点以交互间隔HelloInterval规定的时间间隔发送Hello报文来查询邻居路由器的状态，此时进入试探Attempt状态。路由节点处于Attempt状态时，此时路由节点没有与邻居路由节点建立链接，此时本路由节点与邻居路由节点的链路状态是断开状态，并且希望与邻居路由节点建立邻接关系以交互链路状态信息库。在预测的链路变化时刻链路状态如果是预测由断到通，在这一状态各个路由节点向邻居发送hello报文可判断链路情况，通过是否收到hello报文回复可以判断是否与预测的链路状态一致；

(5)路由节点处于2-way状态时，OSPF处理邻居2-way接收事件，OSPF确认邻接关系。此时本路由节点已经与邻居路由节点建立了邻接关系，本路由节点与邻居路由节点的链路保持了连通状态。处于Down状态或者Attempt状态的各个路由节点收到邻居的Hello报文后立刻进入初始化交互信息Init状态。如果收到的邻居的Hello报文中包含自己，说明邻居已经感知到自己了，这时进入到两路交互2-way状态；否则，如果，收到的邻居的Hello报文不包含自己，则表明是1-way接受，此时本路由节点仍然停留在Init状态。在预测链路变化的时刻链路状态如果是预测由通到断，在这一状态向邻居发送hello报文可判断链路情况，通过是否收到hello报文回复可以判断是否与预测的链路状态一致。接着建立邻接关系，进入到信息交互开始ExStart状态，OSPF完成邻居信息沟通处理；如果在这此过程中收到邻居的Hello报文中不再包含自己了，邻接ok为N，说明邻居感知不到自己了，这时邻居状态会回退到Init状态。在达到ExStart状态后开始准备进行数据库描述DD(Data Descriptions)报文交互，OSPF完成邻居信息沟通处理，要通过协商确定主从关系，进入到信息交互Exchange状态。OSPF完成邻居节点信息交换后，本路由节点和邻居路由节点双方开始发送DD报文交换链路状态数据库LSDB(Link State Data Base)的信息，判断邻居节点数是否＝0，如果是，直接进入充满FULL状态；如果是否，邻居路由节点含有自己不存在的链路状态公告LSA(Link State Announcement)或者对方的LSA比自己的新，则向对方发送链路状态请求LSR(Link State Request)报文请求完整的LSA，此时进入到Loading状态，OSPF完成邻居节点载入处理；传输完成之后进入到Full状态；至此，邻接关系完全形成，达到了最高的充满状态(即FULL状态)，得到实际链路状态矩阵，两台路由器OSPF邻居状态为FULL，将实际链路状态矩阵标识为真。

(6)若相邻路由节点间没有互相交互新的链路状态信息，则可得知实际链路状态情况与预测的一致，将标识置为Y。在FULL状态后，通过判断标识为Y，即可直接使用预测路由表。否则，若相邻路由节点间有交互新的链路状态信息，或者收到网络洪泛的与预测不一致的链路状态信息，则表明实际链路状态信息与预测的不一致。需按更新后的链路状态信息库，重新计算出实际路由表，替换预测路由表使用。

参阅图2。在开始时刻，各节点计算并使用预测路由表，此时为第一张路由表。当到达链路的第一次变化时刻时，获得与其它节点链路联通状态，计算并更新路由表，此时为第二张路由表。当到达链路的第二次变化时刻时，获得与其它节点链路联通状态，计算并更新路由表，此时为第三张路由表。在链路连通情况可预知的情况下，可以得到每个路由更新时刻的更新路由表，即在网络中任意链路发生通断变化时进行路由更新。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适应空间网络链路断续连通网络数据传输的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在断续连通测控网络中，各个路由节点通过测控链路接收各路由节点三维位置信息，得到预测链路状态矩阵，并根据链路信号衰减公式计算得出链路状态信息和本路由节点在每个链路变化时刻的预测路由表，提前计算确定每条链路在整个系统运行期间所有的状态，把计算得出的本路由节点在每个链路变化时刻的预测路由表存入缓存中；(2)路由节点待发送分组通过通断各个路由节点变化及变化时刻，将计算出的链路状态信息存入链路状态信息数据库，写入预测路由计算矩阵中；(3)在链路变化时刻，路由节点间通过交互链路状态信息，判断交互链路信息是否与预测路由表一致，若不一致，则洪泛错误链路信息；(4)在预测链路变化时刻，若链路状态预测是由断到通状态，则向上述路由节点的邻居发送判断链路情况的交互报文hello，以是否收到hello报文回复来判断是否与预测的链路状态一致，若相邻路由节点间没有互相交互新的链路状态信息，则将得知际链路状态情况与预测一致的判断标识置为“是”状态；(5)在开放式最短路径生成树协议OSPF达到充满FULL状态，各个路由节点得到实际链路状态矩阵后，直接使用原有预测路由表；若相邻路由节点间有交互新的链路状态信息，或者收到网络洪泛链路信息与预测链路状态信息不一致的，各个路由节点则按更新后的链路状态信息数据库，重新计算出实际路由表，替换预测路由表。

2.如权利要求1所述的适应空间网络链路断续连通网络数据传输的方法，其特征在于：外部输入断续连通测控网络发送端的链路状态信息，通过断续连通测控网络传输到各个路由节点，各个路由节点首先接收路由节点三维位置信息，根据链路信号衰减公式计算得出链路状态信息和本路由节点在每个链路变化时刻的预测路由表，将计算得出的本路由节点在每个链路变化时刻的预测路由表存入缓存中，并通过计算预测路由表和链路状态信息获得预测链路状态矩阵。

3.如权利要求1所述的适应空间网络链路断续连通网络数据传输的方法，其特征在于：在预测的链路变化时刻链路状态如果是预测由断到通，在这一状态各个路由节点向邻居发送hello报文判断链路情况，通过是否收到hello报文回复判断是否与预测的链路状态一致。

4.如权利要求1所述的适应空间网络链路断续连通网络数据传输的方法，其特征在于：路由节点处于2-way状态时，此时路由节点已经与邻居路由节点建立了邻接关系，本路由节点与邻居路由节点的链路保持了连通状态。

5.如权利要求1所述的适应空间网络链路断续连通网络数据传输的方法，其特征在于：链路信号衰减公式按如下方法计算得到：

接收端所接收的功率取决于发送端的发射功率、收/发天线增益以及电波在自由空间的传播损耗等因素；损耗包括自由空间损耗，雨衰和大气损耗；由电波在自由空间中的传播，接收端的接收功率P_R为:

式(1)中，P_T为发射功率；G_T为发射天线增益；G_R为接收天线增益；d为电波的传播距离；λ为所选电波的波长。

6.如权利要求5所述的适应空间网络链路断续连通网络数据传输的方法，其特征在于：在链路信号衰减公式中，定义自由空间传播损耗L_F，并以分贝表示，有:

$\[L_F\]=10\lg {\left(\frac{4\mathrm{\π}d}{\mathrm{\λ}}\right)}^2=20\lg \left(\frac{4\mathrm{\π}d}{\mathrm{\λ}}\right)=20\lg \left(\frac{4\mathrm{\π}df}{c}\right)---\left(2\right).$

7.如权利要求6所述的适应空间网络链路断续连通网络数据传输的方法，其特征在于：空间传输损耗包括自由空间的传播损耗L_F和天线方向跟踪误差损耗L_T；自由空间损耗L_F的增益分贝值dB为：[L_F]＝92.44+20lgd+20lgf，其中，d为星间距离，单位为km；f为载波频率GHz；c＝3×10⁸m/s，计算出的自由损耗LF经dB值与实际值的转换，(4)，然后与信源发出的信号相乘，其输出就是经自由空间损耗后的传播信号。

8.如权利要求1所述的适应空间网络链路断续连通网络数据传输的方法，其特征在于：各个路由节点在收到邻居的交互Hello报文之前，邻居的状态为向下Down状态，网络上的路由节点以交互间隔HelloInterval规定的时间间隔发送Hello报文来查询邻居路由器的状态，此时进入试探Attempt状态。

9.如权利要求8所述的适应空间网络链路断续连通网络数据传输的方法，其特征在于：处于Down状态或者Attempt状态的各个路由节点收到邻居的Hello报文后立刻进入初始化交互信息Init状态；如果收到的邻居的Hello报文中包含自己，说明邻居已经感知到自己了，这时进入到两路交互2-way状态；如果，收到的邻居的Hello报文不包含自己，则表明是1-way接受，此时本路由节点仍然停留在Init状态。

10.如权利要求1所述的适应空间网络链路断续连通网络数据传输的方法，其特征在于：OSPF完成邻居节点信息交换后，本路由节点和邻居路由节点双方开始发送DD报文交换链路状态数据库LSDB的信息，判断邻居节点数是否＝0，如果是，直接进入充满FULL状态；如果是否，邻居路由节点含有自己不存在的链路状态公告LSA或者对方的LSA比自己的新，则向对方发送链路状态请求LSR报文请求完整的LSA，此时进入到Loading状态，OSPF完成邻居节点载入处理；传输完成之后进入到Full状态；至此，邻接关系完全形成，达到了最高的充满状态，即FULL状态，得到实际链路状态矩阵，两台路由器OSPF邻居状态为FULL，将实际链路状态矩阵标识为真。