CN109039896A - 适用于空间信息网络的路由方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于空间信息网络的路由方法和装置。该方法包括：获取从第一节点到第二节点的链路的传输状态，所述传输状态包括：空闲状态、繁忙状态或拥挤状态，所述第一节点和所述第二节点是网络中任意两个相邻的节点；若所述传输状态为拥挤状态，则根据所述链路的缓存区的缓存参数计算所述链路的代价；其中所述缓存区用于存放经由所述第一节点向所述第二节点转发的待转发数据，所述缓存参数用于指示所述缓存区的大小和所述缓存区被占用的比例；根据所述代价，更新所述第一节点的路由表。可缓解空间信息网络的链路拥塞，降低丢包率。

Description

适用于空间信息网络的路由方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种适用于空间信息网络的路由方法和装置。

背景技术

空间信息网络近年来成为网络通信的热门领域，空间信息网络具有覆盖范围大，应用前景广阔等特点。空间信息网络在技术上存在如下问题：问题1、网络拓扑是动态变化的；问题2、网络流量具有明显的汇聚特性，业务数据分布很不均衡，这种不均衡的分布在进行汇聚的时候会导致路径流量的不均衡，容易超过链路的最大传输能力而造成丢包现象。

现有技术提供了一种路由信息协议(Routing Information Protocol，简称RIP)，能够实时感知网络拓扑变化，因此可以解决上述问题1。但是RIP协议中链路以跳数作为代价，这样就将网络中所有的链路视为无差别对待，容易导致网络链路出现拥塞，即无法解决上述问题2。

发明内容

本发明提供一种适用于空间信息网络的路由方法和装置，用以缓解空间信息网路中的链路拥塞。

本发明提供一种适用于空间信息网络的路由方法，包括：

获取从第一节点到第二节点的链路的传输状态，所述传输状态包括：空闲状态、繁忙状态或拥挤状态，所述第一节点和所述第二节点是网络中任意两个相邻的节点；

若所述传输状态为拥挤状态，则根据所述链路的缓存区的缓存参数计算所述链路的代价；其中所述缓存区用于存放经由所述第一节点向所述第二节点转发的待转发数据，所述缓存参数用于指示所述缓存区的大小和所述缓存区被占用的比例；

根据所述代价，更新所述第一节点的路由表。

可选的，所述获取从第一节点到第二节点的链路的传输状态，包括：

根据所述缓存区被占用的比例，确定所述传输状态。

可选的，所述根据所述缓存区被占用的比例，确定所述传输状态之前，包括：

接收待处理数据包；

根据所述待处理数据包的大小和所述缓存区已存放的待转发数据的大小，计算所述缓存区被占用的比例；

相应的，所述根据所述缓存区被占用的比例，确定所述传输状态，包括：

若所述比例在0至第一阈值之间，则确定所述传输状态为空闲状态；

若所述比例在第一阈值和第二阈值之间，则确定所述传输状态为繁忙状态；

若所述比例在第二阈值至1之间，则确定所述传输状态为拥挤状态。

可选的，所述根据所述链路的缓存区的缓存参数计算所述链路的代价之前，还包括：

获取所述链路的带宽；

相应的，所述根据所述链路的缓存区的缓存参数计算所述链路的代价，包括：

采用

计算所述代价；其中，LinkCost表示所述链路的代价，CacheSise表示所述缓存区的的大小，BusyState表示所述缓存区被占用的比例，Bandwidth表示所述链路的带宽，linkDelay表示卫星的星间时延。

可选的，所述根据所述代价，更新所述第一节点的路由表，包括：

从所述第一节点的路由表中查询经由所述链路转发的路由表项；

根据计算得到的所述代价，对所述路由表项进行更新。

可选的，所述方法，还包括：

若所述传输状态为空闲状态，则将所述路由表项中所述链路代价更新为1。

可选的，所述方法，还包括：

根据更新后的第一节点的路由表，计算最短路径。

第二方面，本发明提供一种适用于空间信息网络的路由装置，包括：

获取模块，用于获取从第一节点到第二节点的链路的传输状态，所述传输状态包括：空闲状态、繁忙状态或拥挤状态，所述第一节点和所述第二节点是网络中任意两个相邻的节点；

处理模块，用于若所述传输状态为拥挤状态，则根据所述链路的缓存区的缓存参数计算所述链路的代价；其中所述缓存区用于存放经由所述第一节点向所述第二节点转发的待转发数据，所述缓存参数用于指示所述缓存区的大小和所述缓存区被占用的比例；

更新模块，用于根据所述代价，更新所述第一节点的路由表。

第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述路由方法。

第四方面，本发明提供一种路由器，包括：

处理器；以及

存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来实现上述路由方法。

本实施例提供的适用于空间信息网络的路由方法，通过获取从第一节点到第二节点的链路的传输状态，当该传输状态为拥挤状态时，首先根据这条链路的缓存区的缓存参数计算该链路的代价，然后根据这条链路的代价，更新第一节点的路由表。使得下次计算最短路径时，将业务数据分散到其他拥塞程度低或者没有拥塞的链路上。

附图说明

图1为本发明提供的适用于空间信息网络的路由方法的实施例一的流程图；

图2为本发明提供的路径示意图；

图3为本实施提供的适用于空间信息网络的路由方法的实施例二的流程图；

图4a为本发明提供的缓存区状态示意图；

图4b为本发明提供的缓存区另一状态示意图；

图4c为本发明提供的缓存区又一状态示意图；

图5为本发明提供的适用于空间信息网络的路由方法的实施例三的流程图；

图6为本发明提供的适用于空间信息网络的路由装置的实施例一的结构示意图；

图7为本发明提供的适用于空间信息网络的路由装置的实施例二的结构示意图；

图8为本发明提供的路由器的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

现有技术提供了一种路由信息协议(Routing Information Protocol，简称RIP)，能够实时感知网络拓扑变化，但是该协议是以跳数为代价，这样就将网络中所有的链路视为无差别对待，容易导致网络链路出现拥塞。

本发明提供一种适用于空间信息网络的路由方法，对RIP协议做了进一步改进，具体的，当网路中任一节点到与其相邻的某一节点的链路出现拥挤时，可根据该链路对应的缓存区的缓存参数将该链路的代价计算出来，然后更新到第一节点的路由表中。由于计算出来的代价可以反映该链路的拥塞程度，链路拥塞程度越高时，对应的链路代价就越大。而路由计算是要得到代价最小的路径，因此，得到上述更新后的第一节点的路由表后，在下一次路由计算中可将业务数据分散到其他不拥挤的链路上，避免了链路持续拥塞，降低了因网络拥塞导致的丢包率。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

图1为本发明提供的适用于空间信息网络的路由方法的实施例一的流程图，如图1所示，本实施例提供的适用于空间信息网络的路由方法，包括：

S101、获取从第一节点到第二节点的链路的传输状态，所述传输状态包括：空闲状态、繁忙状态或拥挤状态。

其中，所述第一节点和所述第二节点是网络中任意两个相邻的节点。

可选的，第一节点和第二节点可以是卫星，可以是无人机，还可以是浮空器。

其中，网络中每条链路都对应一个缓存区，该缓存区用于存放即将从对应链路通过的待转发数据，当缓存区中存放的待转发数据占用的缓存区的空间比例越高时，说明需要从对应链路通过的业务数据量越大，使得这条链路很有可能发生拥塞；而且，缓存区中存放的待转发数据占用的缓存区的空间比例越高，缓存区剩余空间就越小，如果进入缓存区的业务数量还在增加，则有可能会由于缓存区空间不足造成丢包。

因此，获取第一节点到第二节点的链路的传输状态的一种可实现的方式为：获取从第一节点到第二节点的链路对应的缓存区被占用的比例，当该缓存区被业务数据占用的空间比例较低时，表明从第一节点到第二节点的链路的传输状态为空闲状态；当该缓存区被业务数据占用的空间比例处于中等水平时，表明从第一节点到第二节点的链路的传输状态为繁忙状态；当该缓存区被业务数据占用的空间比例较高时，表明从第一节点到第二节点的链路的传输状态为拥挤状态。

S102、若所述传输状态为拥挤状态，则根据所述链路的缓存区的缓存参数计算所述链路的代价；

其中，所述缓存区用于存放经由所述第一节点向所述第二节点转发的待转发数据，所述缓存参数用于指示所述缓存区的大小和所述缓存区被占用的比例。

当步骤101获取到从第一节点到第二节点的链路的传输状态为拥挤状态时，为了将该链路这一拥挤状态所带来的路由代价及时反馈到路由表项上，首先要结合该链路对应的缓存区的缓存参数计算得到该链路的代价的具体值。

S103、根据所述代价，更新所述第一节点的路由表。

在得到从第一节点到第二节点的链路的代价的具体值的基础上，遍历第一节点的路由表，找到所有通过上述链路的路由表项，将找到的每个路由表项中上述链路的的代价进行适应性修改。

由于，上述链路代价的计算方法是基于该链路对应的缓存区的缓存参数获得的，因此计算得到的代价可以反映该条链路的拥塞程度。计算得到的代价越大时，表明该条链路的拥塞程度越大。根据计算得到的代价修改路由表后，在下次计算最短路径的时候就会将业务数据分散到其他拥塞程度低或者没有拥塞的链路上。可选的，可采用距离向量算法计算最短路径。

参见图2所示，举例来说，图2中A表示源节点，B表示目标节点，采用距离向量算法计算得到的从A到B的路径为A→1→B；若数据包现在传到了节点A，则判断A→1这条链路是否为拥挤状态，如果是，则根据该数据包的大小和A→1这条链路的缓存区的缓存参数计算A→1这条链路的代价，假设计算得到的A→1这条链路的代价为3；则将该节点A的路由表中A→1这条链路的代价更新为3。如果节点A的路由表中记录的A→2和A→3这两条链路的代价为1，则表明将数据包从节点A传到节点1的代价大于节点A到节点2，也大于节点A到节点3。在下一次计算最短路径时，会在A→2和A→3这两条链路中进行选择。从而将数据流分散到A→2或A→3这两条链路上。

可选的，如上述例子所描述，本申请对传输状态的获取可以是对数据包当前所在节点和下一跳节点之间的链路的传输状态进行获取，并不是对网络中每条链路的传输状态进行获取；也就是说，链路传输状态的获取过程可以是由接收数据包时触发的。

本实施例提供的适用于空间信息网络的路由方法，通过获取从第一节点到第二节点的链路的传输状态，当该传输状态为拥挤状态时，首先根据这条链路的缓存区的缓存参数计算该链路的代价，然后根据这条链路的代价，更新第一节点的路由表。使得下次计算最短路径时，将业务数据分散到其他拥塞程度低或者没有拥塞的链路上。

图3为本实施提供的适用于空间信息网络的路由方法的实施例二的流程图，如图3所示，本实施例提供的适用于空间信息网络的路由方法，是进一步对上述实施例中S101的一种可实现方式的描述，S101之前，包括：

S201、接收待处理数据包；

S202、根据所述待处理数据包的大小和所述缓存区已存放的待转发数据的大小，计算所述缓存区被占用的比例。

举例来说，假设待处理数据包的大小为x,缓存区已存放的待转发数据的大小y,缓存区的总空间大小为z；则是上述缓存区被占用的比例为：

相应的，S101具体包括：

S203、若所述比例在0至第一阈值之间，则确定所述传输状态为空闲状态；

S204、若所述比例在第一阈值和第二阈值之间，则确定所述传输状态为繁忙状态；

S205、若所述比例在第二阈值至1之间，则确定所述传输状态为拥挤状态。

其中，第一阈值和第二阈值的大小可根据实际需求灵活设定。例如，可将第一阈值设为0.5，将第二阈值设为0.8。那么，在S202中计算得到缓存区被占用的比例后，将该比例的值和上述阈值进行比较，参见图4a所示，BusyState表示缓存区被占用的比例，如果该比例的值在0％至50％之间，则表示上述传输状态为空闲状态；参见图4b所示，如果该比例的值在50％至80％之间，则表示上述传输状态为繁忙状态；参见图4c所示，如果该比例的值在80％至100％之间，则表示上述传输状态为拥挤状态。

本实施例提供的适用于空间信息网络的路由方法，描述了上述实施例中S101的一种可实现的方式，即根据所述缓存区被占用的比例，确定所述传输状态。为后续链路代价的计算提供了基础。

图5为本发明提供的适用于空间信息网络的路由方法的实施例三的流程图，如图5所示，本实施例提供的适用于空间信息网络的路由方法，是进一步对上述实施例中S102一种可实现方式的描述，S102包括：

S301、采用

计算所述代价；其中，LinkCost表示所述链路的代价，CacheSise表示所述缓存区的的大小，BusyState表示所述缓存区被占用的比例，Bandwidth表示所述链路的带宽，linkDelay表示卫星的星间时延。

可选的，在S301之前包括：获取所述链路的带宽。

为了将采用上述公式计算得到的链路代价更新至第一节点的链路表中，本实施例提供的路由方法，S103包括：

S302、从所述第一节点的路由表中查询经由所述链路转发的路由表项。

S303、根据计算得到的所述代价，对所述路由表项进行更新。

其中，对所述路由表项进行更新具体可以为：将所述路由表项中第一节点到第二节点的链路的代价替换为S301计算得到的代价。

在下一次路由更新时、可根据S303更新后的路由表计算最短路径。

由于，上述链路代价的计算方法是基于该链路对应的缓存区的缓存参数获得的，因此计算得到的代价可以反映该条链路的拥塞程度。根据计算得到的代价修改路由表后，在下次计算最短路径的时候就会将业务数据分配到其他拥塞程度低或者没有拥塞的链路上，缓解了第一节点到第二节点这条链路上的拥塞程度。

可选的，当S101获取到的传输状态为空闲状态时，S303可以直接替换为：将所述路由表项中所述链路代价更新为1。

本实施例提供的适用于空间信息网络的路由方法，提供了链路代价的具体计算公式，根据该公式得到的链路代价能够反映该条链路的拥塞程度。使得在下次路由更新时，计算得到的最短路径可以缓解该条链路的拥塞。

图6为本发明提供的适用于空间信息网络的路由装置的实施例一的结构示意图，如图6所示，本实施例提供的适用于空间信息网络的路由装置，包括：

获取模块601，用于获取从第一节点到第二节点的链路的传输状态，所述传输状态包括：空闲状态、繁忙状态或拥挤状态，所述第一节点和所述第二节点是网络中任意两个相邻的节点；

处理模块602，用于若所述传输状态为拥挤状态，则根据所述链路的缓存区的缓存参数计算所述链路的代价；其中所述缓存区用于存放经由所述第一节点向所述第二节点转发的待转发数据，所述缓存参数用于指示所述缓存区的大小和所述缓存区被占用的比例；

更新模块603，用于根据所述代价，更新所述第一节点的路由表。

本实施例提供的适用于空间信息网络的路由装置可用于执行图1所示实施例中的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

图7为本发明提供的适用于空间信息网络的路由装置的实施例二的结构示意图，如图7所示，本实施例提供的适用于空间信息网络的路由装置，所述获取模块601具体用于：

根据所述缓存区被占用的比例，确定所述传输状态。

可选的，本实施提供的路由装置，还包括：

接收模块701，用于接收待处理数据包；

计算模块702，用于根据所述待处理数据包的大小和所述缓存区已存放的待转发数据的大小，计算所述缓存区被占用的比例；

所述获取模块601具体用于，若所述比例在0至第一阈值之间，则确定所述传输状态为空闲状态；

若所述比例在第一阈值和第二阈值之间，则确定所述传输状态为繁忙状态；

若所述比例在第二阈值至1之间，则确定所述传输状态为拥挤状态。

可选的，所述获取模块601还用于，获取所述链路的带宽；

所述处理模块602具体用于，采用

计算所述代价；其中，LinkCost表示所述链路的代价，CacheSise表示所述缓存区的的大小，BusyState表示所述缓存区被占用的比例，Bandwidth表示所述链路的带宽，linkDelay表示卫星的星间时延。

可选的，上述更新模块603包括：查询单元703和更新子模块704；

所述查询单元703，用于从所述第一节点的路由表中查询经由所述链路转发的路由表项；

所述更新子模块704，用于根据计算得到的所述代价，对所述路由表项进行更新。

可选的，所述更新子模块704还用于，若所述传输状态为空闲状态，则将所述路由表项中所述链路代价更新为1。

可选的，所述计算模块702还用于，根据更新后的第一节点的路由表，计算最短路径。

本实施例提供的适用于空间信息网络的路由装置可用于执行图3或图5所示实施例中的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

图8为本发明提供的路由器的硬件结构示意图。如图8所示，本实施例的终端可以包括：

存储器801，用于存储程序指令。

所述处理器802，用于在所述程序指令被执行时实现上述任一实施例描述的方法，具体实现原理可参见上述实施例，本实施例此处不再赘述。

本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的适用于空间信息网络的路由方法。

本发明还提供一种程序产品，所述程序产品包括计算机程序，所述计算机程序存储在可读存储介质中，至少一个处理器可以从所述可读存储介质读取所述计算机程序，所述至少一个处理器执行所述计算机程序使得路由器实施上述任一实施例所述的适用于空间信息网络的路由方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种适用于空间信息网络的路由方法，其特征在于，包括：

获取从第一节点到第二节点的链路的传输状态，所述传输状态包括：空闲状态、繁忙状态或拥挤状态，所述第一节点和所述第二节点是网络中任意两个相邻的节点；

若所述传输状态为拥挤状态，则根据所述链路的缓存区的缓存参数计算所述链路的代价；其中所述缓存区用于存放经由所述第一节点向所述第二节点转发的待转发数据，所述缓存参数用于指示所述缓存区的大小和所述缓存区被占用的比例；

根据所述代价，更新所述第一节点的路由表。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取从第一节点到第二节点的链路的传输状态，包括：

根据所述缓存区被占用的比例，确定所述传输状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述缓存区被占用的比例，确定所述传输状态之前，包括：

接收待处理数据包；

根据所述待处理数据包的大小和所述缓存区已存放的待转发数据的大小，计算所述缓存区被占用的比例；

相应的，所述根据所述缓存区被占用的比例，确定所述传输状态，包括：

若所述比例在0至第一阈值之间，则确定所述传输状态为空闲状态；

若所述比例在第一阈值和第二阈值之间，则确定所述传输状态为繁忙状态；

若所述比例在第二阈值至1之间，则确定所述传输状态为拥挤状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述链路的缓存区的缓存参数计算所述链路的代价之前，还包括：

获取所述链路的带宽；

相应的，所述根据所述链路的缓存区的缓存参数计算所述链路的代价，包括：

采用

计算所述代价；其中，LinkCost表示所述链路的代价，CacheSise表示所述缓存区的的大小，BusyState表示所述缓存区被占用的比例，Bandwidth表示所述链路的带宽，linkDelay表示卫星的星间时延。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述代价，更新所述第一节点的路由表，包括：

从所述第一节点的路由表中查询经由所述链路转发的路由表项；

根据计算得到的所述代价，对所述路由表项进行更新。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：若所述传输状态为空闲状态，则将所述路由表项中所述链路代价更新为1。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

根据更新后的第一节点的路由表，计算最短路径。

8.一种适用于空间信息网络的路由装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取从第一节点到第二节点的链路的传输状态，所述传输状态包括：空闲状态、繁忙状态或拥挤状态，所述第一节点和所述第二节点是网络中任意两个相邻的节点；

处理模块，用于若所述传输状态为拥挤状态，则根据所述链路的缓存区的缓存参数计算所述链路的代价；其中所述缓存区用于存放经由所述第一节点向所述第二节点转发的待转发数据，所述缓存参数用于指示所述缓存区的大小和所述缓存区被占用的比例；

更新模块，用于根据所述代价，更新所述第一节点的路由表。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种路由器，其特征在于，包括：

处理器；以及

存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来实现权利要求1-7任一项所述的方法。