CN111865778B - 基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法，应用于多层卫星激光通信网络，包括：分别根据卫星星座运动规律和卫星激光链路周期性中断的历史告警信息，计算每条卫星激光链路周期性中断的时间段；根据卫星激光链路权值分别计算每条业务流的最优和备用路由路径；分别判断每条业务流到达时间是否属于卫星激光链路周期性中断的时间段，当判断为是时，选择备用路由路径传输业务流；将备用路由路径信息分别发送至各卫星，使各卫星根据所述路径信息进行业务传输。能够避免激光链路周期性中断的导致的业务传输中断，无需故障检测、上报、重新规划路由路径等过程，极大地降低了卫星通信时延，网络阻塞率、计算资源的消耗以及链路成本。

Description

基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法及装置

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法及装置。

背景技术

对于未来天地一体化网络，为满足高宽带、高速率、大容量的卫星通信需求，相比于微波通信，激光通信由于其传输速率高、安全性和可靠性好、保密性强、终端设备体积小、重量轻、功耗低等优点，逐渐成为突破星间/星地通信传输速率与容量瓶颈的最佳方法。近年来，星间激光通信、星地激光通信等多种技术不断成熟，并成功完成激光中继通信等多项在轨试验，各国开始规划建设可覆盖全球的卫星激光通信网络。多层架构越来越多地被应用于卫星激光通信网络中。

在目前的多层卫星激光通信网络中，激光链路中断后，要进行故障探测、重新路由等过程，才能恢复业务的正常传输。一方面，现有的卫星激光通信网络路由策略中没有考虑到激光直线传播的特性，由于卫星星座本身的运行轨迹会导致激光链路出现周期中断的问题。另一方面，目前多层卫星激光通信网络中对于链路故障的发现方案有地面站探测、主动上报、周期查询等，主要分为两种：控制器恢复式和路径保护式。控制器恢复式的链路故障恢复方案基本思想是在故障发生后，控制器重新计算并分配新的路径来恢复中断业务。路径保护式的基本思想是为每一条业务流预先配置好保护路径，主路径发生故障时，使用保护路径对中断业务进行恢复。然而由于卫星网络具有传播时延长的特点，控制器恢复式或路径保护式方案都无法保证良好的故障恢复性能。

因此，现有的链路中断解决方法中，故障探测、重路由等过程会增加卫星网络负载及阻塞率，存在传输时延长，而且卫星通信成本高的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法及装置，以解决多层卫星激光通信网络中链路周期性中断的问题。

基于上述目的，本发明提供了一种基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法，应用于多层卫星激光通信网络，包括：

分别根据卫星星座运动规律和卫星激光链路周期性中断的历史告警信息，计算每条卫星激光链路周期性中断的时间段；

根据卫星激光链路权值分别计算每条业务流的最优路由路径和备用路由路径；

分别判断每条业务流到达时间是否属于卫星激光链路周期性中断的时间段，当判断为是时，选择备用路由路径传输业务流；

将备用路由路径信息分别发送至各卫星，使各卫星根据所述路径信息进行业务传输。

在其中一个实施例中，所述分别计算每条业务流的最优路由路径和备用路由路径包括：

分别对每条卫星激光链路对应的链路权值赋值，并计算每条路由路径的链路权值总和；

选取链路权值总和最小的路由路径为最优路由路径；

分别更新存在周期性中断可能的每条卫星激光链路的链路权值，并更新每条路由路径的链路权值总和；

选取更新后的链路权值总和最小的路由路径为备用路由路径。

在其中一个实施例中，所述对每条卫星激光链路对应的链路权值赋值包括，根据链路距离、剩余带宽与链路故障概率进行赋值。

在其中一个实施例中，所述链路权值为

其中，LW为链路权值，D为链路距离，B为剩余带宽，P为链路故障概率，所述路由路径的链路权值总和为

其中SLW为路由路径的链路权值总和，k为路由路径的跳数。

在其中一个实施例中，所述分别根据卫星星座运动规律和卫星激光链路周期性中断的历史告警信息，计算每条卫星激光链路周期性中断的时间段包括：

分别获取卫星星座信息中各卫星的空间坐标，并分别根据各卫星的空间坐标计算每条激光链路周期性中断的时刻；

根据历史告警发生时间和对应的历史告警结束时间，计算每条激光链路周期性中断的持续时间组，选取最大的持续时间为该条激光链路周期性中断的持续时间；

根据每条激光链路周期性中断的时刻和对应的持续时间，计算各卫星激光链路周期性中断的时间段。

在其中一个实施例中，所述根据各卫星的空间坐标计算每条激光链路周期性中断的时刻包括，根据卫星的空间坐标，空间三点共线定理以及空间坐标与时间的对应关系，计算每条激光链路周期性中断的时刻。

在其中一个实施例中，通过(x2-x1)：(y2-y1)：(z2-z1)＝(x3-x2)：(y3-y2)：(z3-z2)和式x_i＝M(t),y_i＝N(t),z_i＝O(t)计算每条激光链路周期性中断的时刻，其中，x_i、y_i和z_i为卫星的空间坐标，M(t),N(t),O(t)为星座设计时的函数，t为激光链路周期性中断的时刻。

在其中一个实施例中，所述各卫星激光链路周期性中断的时间段为t+nT至t+nT+Δt，其中，t为激光链路周期性中断的时刻，n为自然数，T为卫星星座的周期，Δt为激光链路周期性中断的持续时间。

在其中一个实施例中，所述备用路由路径信息以流表的形式发送。

本发明还提供一种基于时间标签的卫星激光链路周期性中断的解决装置，应用于多层卫星激光通行网络，包括：

中断时间段计算模块，用于分别根据卫星星座运动规律和卫星激光链路周期性中断的历史告警信息，计算每条卫星激光链路周期性中断的时间段；

路由路径计算模块，用于根据卫星激光链路权值分别计算每条业务流的最优路由路径和备用路由路径；

路由路径选择模块，用于分别判断每条业务流到达时间是否属于卫星激光链路周期性中断的时间段，当判断为是时，选择备用路由路径传输业务流；

路由路径发送模块，用于将备用路由路径信息分别发送至各卫星，使各卫星根据所述路径信息进行业务传输。

从上面所述可以看出，本发明提供的基于时间标签的卫星激光链路周期性中断的解决方法及装置，通过分别根据卫星星座运动规律和卫星激光链路周期性中断的历史告警信息，计算每条卫星激光链路周期性中断的时间段；根据卫星激光链路权值分别计算每条业务流的最优路由路径和备用路由路径；分别判断每条业务流到达时间是否属于卫星激光链路周期性中断的时间段，当判断为是时，选择备用路由路径传输业务流；以及将备用路由路径信息分别发送至各卫星，使各卫星根据所述路径信息进行业务传输在业务传输时有效避免周期性中断链路的使用，从而解决了卫星激光链路周期性中断问题，进而避免多层卫星激光通信网络中存在的激光链路周期性中断的导致的业务传输中断。同时本发明还具有无需故障检测、上报、重新规划路由路径等过程，极大地降低了卫星通信时延，网络阻塞率、计算资源的消耗以及链路成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的卫星激光通信网络架构及周期性链路中断示意图；

图2为本发明实施例的基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法的流程示意图；

图3为本发明实施例的计算每条卫星激光链路周期性中断的时间段的流程示意图；

图4为本发明实施例的最优路由路径和备用路由路径的计算流程示意图；

图5为本发明实施例的基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法的又一流程示意图；

图6为本发明实施例的又一计算每条卫星激光链路周期性中断的时间段的流程示意图；

图7为本发明实施例的最优路由路径和备用路由路径的又一计算流程示意图；

图8为本发明实施例的根据业务时间所属区间选择路由路径的流程示意图；

图9为本发明实施例的更新节点路由路径信息的流程示意图；

图10为本发明实施例的针对链路周期性中断问题的主备路径示意图；

图11为本发明实施例的满足条件0≤θ_t≤Δt的业务传输路径示意图；

图12为本发明实施例的满足条件θ_t>Δt的业务传输路径示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

本申请的发明人在长期的多层卫星激光通信网络的研究工作中发现，如图1所示，多层卫星网络中激光传输中会存在的链路中断。在多层卫星激光通信网络中，由于未来卫星数目越来越多，当高轨卫星(GEO，Geosynchronous Earth Orbit)、中轨卫星(MEO，MediumEarth Orbit)、低轨卫星(LEO，Low Earth Orbit)或者地面基站(GBS，Ground BaseStation)卫星在运动过程中三点共线时，GEO卫星与LEO之间的激光通信将会被阻断，严重影响卫星通信时效性与可靠性，增加星间通信负载。同样的问题也存在于LEO与GBS、MEO与GBS、GEO与GBS的通信过程中，大大降低了星间/星地通信质量。由于卫星星座具有规律性的特点，这种激光链路阻碍性中断现象具有周期性和可预测性。即卫星是周期性运行的，因此这种由于卫星运动本身导致的激光链路的中断也是周期性变化的。而且现有的通信中断的解决方法，在故障发现、故障信息上报以及流表下发的这段时间内会导致业务流中断，整个链路故障恢复时间将长达几十毫秒到几百毫秒。

针对上述多层卫星激光网络中由于三点共线造成的激光链路周期性中断的问题，发明人提出一种基于时间标签的可避免卫星激光链路周期性中断的方法，核心在于利用卫星星座周期性和规律性的特点，在激光链路周期性中断时间段内，选择备份路由路径传输业务，避免中断激光链路的使用，从而避免了激光链路周期性中断现象的出现，极大地降低了通信时延、网络阻塞率、计算资源的消耗以及激光链路成本。

请参阅图2，本发明提供的基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法，应用于多层卫星激光通信网络，包括：

S100，分别根据卫星星座运动规律和卫星激光链路周期性中断的历史告警信息，计算每条卫星激光链路周期性中断的时间段；

S200，根据卫星激光链路权值分别计算每条业务流的最优路由路径和备用路由路径；

S300，分别判断每条业务流到达时间是否属于卫星激光链路周期性中断的时间段，当判断为是时，选择备用路由路径传输业务流；

S400，将备用路由路径信息分别发送至各卫星，使各卫星根据所述路径信息进行业务传输。

多层卫星激光通信网络中，在所述MEO与所述GEO之间采用激光链路连接；所述LEO与所述MEO之间采用激光链路互联，或者所述LEO与所述MEO之间采用激光链路连接。

如图3，步骤S100中，分别根据卫星星座运动规律和卫星激光链路周期性中断的历史告警信息，计算每条卫星激光链路周期性中断的时间段具体可以包括：

S110，分别获取卫星星座信息中各卫星的空间坐标，分别计算每条激光链路周期性中断的时刻；

S120，根据历史告警发生时间和对应的历史告警结束时间，计算每条激光链路周期性中断的持续时间组，选取最大的持续时间为该条激光链路周期性中断的持续时间；

S130，根据每条激光链路周期性中断的时刻和对应的持续时间，计算各卫星激光链路周期性中断的时间段。

其中，步骤S110中，卫星的空间坐标为任意时刻的空间坐标，空间坐标的形式为(x_i,y_i,z_i)。其中，x_i＝M(t)，y_i＝N(t),z_i＝O(t)，M(t)，N(t),O(t)均为星座设计时的已知函数，也即M(t),N(t),O(t)直接存在于卫星星座信息中，而且各卫星节点的空间坐标与时间存在着严格对应关系。

分别计算每条激光链路周期性中断的时刻包括，根据卫星的空间坐标，空间三点共线定理以及空间坐标与时间的对应关系，计算三个卫星共线的时刻，也即得到了每条激光链路周期性中断的时刻。

具体地，例如三个卫星节点任意时刻的空间坐标分别设为(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)、(x₃,y₃,z₃)，当卫星的空间坐标满足等式(1)时，根据关系x_i＝M(t)，y_i＝N(t),z_i＝O(t)可计算出对应的时刻t，即出现三点共线而导致激光链路中断现象的时刻t。也即可以通过式(1)和式x_i＝M(t),y_i＝N(t)，z_i＝O(t)计算每条激光链路周期性中断的时刻t。

(x2-x1)：(y2-y1)：(z2-z1)＝(x3-x2)：(y3-y2)：(z3-z2) (1)

步骤S120中，在多层卫星激光通信网络系统中存储有历史告警信息，例如可以设置有历史告警信息数据库，从而可以通过卫星网络中激光链路周期性中断现象的历史数据分析出中断的持续时间Δt。具体地，历史告警信息数据库存储有链路中断时卫星节点上报的告警信息，该告警信息以故障详细信息数据表的形式存储，主要记录链路编号，故障类型、发生时间和结束时间，如表1所示。

表1故障详细信息数据表的部分内容

故障类型	告警发生时间	告警结束时间
			链路中断	t1	t2

根据历史告警发生时间和对应的历史告警结束时间，计算每条激光链路周期性中断的持续时间组，可以包括：获取故障类型为链路中断的某次告警信息，例如告警发生时间t1和告警结束时间t2，计算该链路周期性中断持续时间△t₁，即通过t2-t1计算。对历史链路中断的告警信息，分别根据告警发生时间和告警结束时间计算出多个时间差值，也即通过Δt_i＝t2-t1得到周期性中断的持续时间组Δt_i＝t2-t1，其中i为链路中断告警数据的次数数量。

选取最大的持续时间为该条激光链路周期性中断的持续时间包括：从周期性中断的持续时间组中选取最大的时间差作为最终的链路中断持续时间，以保证可靠性。

步骤S130中，根据每条激光链路周期性中断的时刻和对应的持续时间，计算各卫星激光链路周期性中断的时间段包括：通过激光链路周期性中断的时刻、卫星星座的周期与激光链路周期性中断的持续时间的和值，计算卫星激光链路周期性中断的时间段。

具体地，卫星激光链路周期性中断时间段为(t+nT,t+nT+Δt)，其中，t为激光链路周期性中断的时刻，n为自然数，T为卫星星座的周期，Δt为激光链路周期性中断的持续时间，Δt＝maxΔt_i}。

如图4，步骤S200中，最优路由路径为业务流优选选用的路由路径，备用路由路径为最优路由路径即将出现中断时，所要切换的路由路径。根据卫星激光链路权值分别计算每条业务流的最优路由路径和备用路由路径包括：

S210，分别对每条卫星激光链路对应的链路权值赋值，并计算每条路由路径的链路权值总和；

S220，选取链路权值总和最小的路由路径为最优路由路径；

S230，分别更新存在周期性中断可能的每条卫星激光链路的链路权值，并更新每条路由路径的链路权值总和；

S240，选取更新后的链路权值总和最小的路由路径为备用路由路径。

S210中，通过控制器为各条激光链路赋予适当的链路权值(LW,link weight)。具体地，所述对每条卫星激光链路对应的链路权值赋值包括，根据链路距离、剩余带宽与链路故障概率进行赋值。

链路权值可以与链路距离、剩余带宽大小成反比，与链路故障概率成正比。具体地，所述链路权值如式(2)所示，其中，LW为链路权值，D为链路距离，B为剩余带宽，P为链路故障概率。

所述路由路径的链路权值总和如式(3)所示，其中，SLW为路由路径的链路权值总和，k为路由路径的跳数。

S220中，可以用弗洛伊德(Floyd)算法为每条业务流计算出一条最优的主路径，该最优的主路径的链路权值总和满足在所有路径的链路权值总和中最小。也就是说选取链路权值总和最小的路由路径为最优路由路径，作为主路由路径。也即SLW_主最小，SLW_主＝min[SLW_j]。

S230中，可以通过将可能会出现周期性中断的激光链路f的链路权值设置为无穷大，即LW_f＝∞，对该卫星激光链路的链路权值更新。并根据更新后的可能会出现周期性中断的激光链路的链路权值和未更新的初始赋予的不会出现周期性中断的激光链路的链路权值，更新每条业务流的链路权值总和最小的路由路径，得到每条业务流的备用路径。具体的链路权值总和的计算同步骤S220所示，此处不再赘述。

当主备路径计算完成之后，在控制器中存储业务流以及与该业务流对应的最优路由路径和备用路由路径。可以通过表格的形式存储。

如图8，步骤S300中，分别判断每条业务流到达时间是否为卫星激光链路周期性中断的时间段，具体包括，判断业务流到达时间的值是否大于卫星激光链路周期性中断的时间段的最大值，当判断为大于时，即判断为业务流到达时间不属于卫星激光链路周期性中断的时间段时，选择最优路由路径进行业务流传输。当判断为小于等于卫星激光链路周期性中断的时间段的最大值且大于等于最小值时，即判断为业务流到达时间属于卫星激光链路周期性中断的时间段时，选择备用路由路径进行业务流传输，从而避免在特定时间段内会中断的激光链路的使用。

在一个实施例中，业务流到达时间设为t+nT+θ_t，其中n为自然数(3.1)。控制器对该业务流到达时间t+nT+θ_t进行判断(3.2)，当θ_t＞Δt时，不属于激光链路周期性中断时间，则该业务流选择最优的主路径传输；当0≤θ_t≤Δt时，属于激光链路周期性中断时间，则该业务流使用备用路径传输。

如图9，步骤S400中，控制器以流表的形式将备用路由路径信息分别发送至各卫星。各卫星接收流表信息后，更新路由路径信息，并根据所述路由路径信息进行业务传输。

实施例

在一个四层的卫星激光通信网络中，如图10所示，考虑在任意时刻t+nT+θ_tMEO1卫星通过激光链路向GBS1进行业务传输，即源节点为MEO1卫星，目的节点为GBS1，其中θ_t为任意值。下面结合图5至图12具体说明如何完成该星间业务传输过程。

步骤1:请参阅图5和图6，设置该卫星星座周期为T，根据卫星星座计算出MEO1(x₁,y₁,z₁)、LEO1(x₂,y₂,z₂)与GBS1(x₃,y₃,z₃)三点坐标满足等式(x2-x1)：(y2-y1)：(z2-z1)＝(x3-x2)：(y3-y2)：(z3-z2)的时刻t，即三点共线导致MEO1-GBS1之间的激光链路中断的时刻t，并查询历史告警数据表格，得到MEO1到GBS1之间中断发生时间t1和结束时间t2的多组数据，计算得到多个中断持续时间值Δt_i＝t2-t1，其中i为该条链路中断告警数据的数量，为保证可靠性，从Δt_i中选取最大值作为Δt，即这条激光链路周期性中断时间可以表达为(t+nT,t+nT+Δt)，其中n为自然数。

步骤2：请参阅图7，MEO1到GBS1之间所有激光链路均可用的情况下，根据

计算各链路权值，用Floyd算法计算出最优的主路径，满足SLW_主＝min[SLW_j]，如图10中MEO1-GBS1的虚线所示；将MEO1-GBS1这条激光链路权值LW_f设置为无穷大，更新各链路权值，再次用Floyd算法计算出一条备用路径，如图10中MEO1-LEO3-GBS2-GBS1的实线所示。

步骤3:如图8所示，控制器对该业务传输时间进行判断，若满足条件0≤θ_t≤Δt，MEO1-GBS1这条激光链路在此时间段内周期性中断，因此选择备用路径MEO1-LEO3-GBS2-GBS1，如图11所示；若满足条件θ_t>Δt，则主路径不会出现周期性中断问题，因此选择最优的主路径MEO1-GBS1，如图12所示。

步骤4:如图9，控制器生成流表并下发到MEO1、GBS1等卫星节点，各节点更新路由信息，完成业务传输。

本发明提供的基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法，通过过各卫星的空间坐标，空间三点共线定理以及空间坐标与时间的对应关系，计算得到每条激光链路周期性中断的时刻，并根据历史告警信息中卫星上报的链路中断的多组告警发生时间和告警结束时间，确定最长中断时间，计算得到卫星激光链路周期性中断的时间段。根据卫星激光链路中链路距离、剩余带宽与链路故障概率对卫星激光链路进行权值赋值，并通过算法筛选链路权值总和最小的路由路径作为业务流的最优路由路径，并将可能会出现周期性中断的激光链路f的链路权值设置为无穷大，重新通过算法筛选链路权值总和最小的路由路径作为业务流的备用路由路径。再通过比对业务流到达的时间是否属于中断时间段，选择路由路径，也即时间信息被用来控制星间或星地的路由路径选择，从而避免了卫星网络通信双方在特定时间段内使用周期性中断的激光链路，避免了中断故障检测、重路由等过程，极大地降低了通信时延、网络阻塞率、星上计算资源的消耗以及激光链路通信成本。

需要说明的是，本发明实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本发明实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本发明还提供一种基于时间标签的卫星激光链路周期性中断的解决装置，应用于多层卫星激光通行网络，包括：

中断时间段计算模块，用于分别根据卫星星座运动规律和卫星激光链路周期性中断的历史告警信息，计算每条卫星激光链路周期性中断的时间段；

路由路径计算模块，用于根据卫星激光链路权值分别计算每条业务流的最优路由路径和备用路由路径；

路由路径选择模块，用于分别判断每条业务流到达时间是否属于卫星激光链路周期性中断的时间段，当判断为是时，选择备用路由路径传输业务流；

路由路径发送模块，用于将备用路由路径信息分别发送至各卫星，使各卫星根据所述路径信息进行业务传输。

路由路径计算模块，包括，链路权值总和计算子模块，最优路由路径选取子模块，链路权值总和更新子模块以及备用路由路径选取子模块。

链路权值总和计算子模块，用于分别对每条卫星激光链路对应的链路权值赋值，并计算每条路由路径的链路权值总和。

最优路由路径选取子模块，用于选取链路权值总和最小的路由路径为最优路由路径；

链路权值总和更新子模块，用于分别更新存在周期性中断可能的每条卫星激光链路的链路权值，并更新每条路由路径的链路权值总和；

备用路由路径选取子模块，用于选取更新后的链路权值总和最小的路由路径为备用路由路径。

链路权值总和计算子模块，还用于，根据链路距离、剩余带宽与链路故障概率对每条卫星激光链路对应的链路权值赋值。

链路权值总和计算子模块，还用于，通过式

和

计算链路权值总和。其中，链路权值为

其中，LW为链路权值，D为链路距离，B为剩余带宽，P为链路故障概率，所述路由路径的链路权值总和为

其中SLW为路由路径的链路权值总和，k为路由路径的跳数。

中断时间段计算模块，包括，周期性中断的时刻计算子模块，周期性中断的持续时间计算子模块，以及周期性中断的时间段计算子模块。

周期性中断的时刻计算子模块，用于分别获取卫星星座信息中各卫星的空间坐标，并分别根据各卫星的空间坐标计算每条激光链路周期性中断的时刻。

周期性中断的持续时间计算子模块，用于根据历史告警发生时间和对应的历史告警结束时间，计算每条激光链路周期性中断的持续时间组，选取最大的持续时间为该条激光链路周期性中断的持续时间。

周期性中断的时间段计算子模块，用于根据每条激光链路周期性中断的时刻和对应的持续时间，计算各卫星激光链路周期性中断的时间段。

周期性中断的时刻计算子模块，还用于，根据卫星的空间坐标，空间三点共线定理以及空间坐标与时间的对应关系，计算每条激光链路周期性中断的时刻。

周期性中断的时刻计算子模块，还用于，通过(x2-x1)：(y2-y1)：(z2-z1)＝(x3-x2)：(y3-y2)：(z3-z2)和式x_i＝M(t),y_i＝N(t),z_i＝O(t)计算每条激光链路周期性中断的时刻，其中，x_i、y_i和z_i为卫星的空间坐标，M(t),N(t),O(t)为星座设计时的函数，t为激光链路周期性中断的时刻。

周期性中断的持续时间计算子模块，还用于，确定所述各卫星激光链路周期性中断的时间段为t+nT至t+nT+Δt，其中，t为激光链路周期性中断的时刻，n为自然数，T为卫星星座的周期，Δt为激光链路周期性中断的持续时间。

路由路径发送模块，用于将所述备用路由路径信息以流表的形式发送。

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法，应用于多层卫星激光通信网络，其特征在于，包括：

分别根据卫星星座运动规律和卫星激光链路周期性中断的历史告警信息，计算每条卫星激光链路周期性中断的时间段；

根据卫星激光链路权值分别计算每条业务流的最优路由路径和备用路由路径；

分别判断每条业务流到达时间是否属于卫星激光链路周期性中断的时间段，当判断为是时，选择备用路由路径传输业务流；

将备用路由路径信息分别发送至各卫星，使各卫星根据所述路径信息进行业务传输；

其中，所述分别根据卫星星座运动规律和卫星激光链路周期性中断的历史告警信息，计算每条卫星激光链路周期性中断的时间段包括：分别获取卫星星座信息中各卫星的空间坐标，并分别根据各卫星的空间坐标计算每条激光链路周期性中断的时刻；

根据历史告警发生时间和对应的历史告警结束时间，计算每条激光链路周期性中断的持续时间组，选取最大的持续时间为该条激光链路周期性中断的持续时间；

根据每条激光链路周期性中断的时刻和对应的持续时间，计算各卫星激光链路周期性中断的时间段；

所述分别计算每条业务流的最优路由路径和备用路由路径包括：

分别对每条卫星激光链路对应的链路权值赋值，并计算每条路由路径的链路权值总和；所述对每条卫星激光链路对应的链路权值赋值包括，根据链路距离、剩余带宽与链路故障概率进行赋值；所述链路权值为

，其中，LW为链路权值，D为链路距离，B为剩余带宽，P为链路故障概率，所述路由路径的链路权值总和为

，其中SLW为路由路径的链路权值总和，k为路由路径的跳数；

选取链路权值总和最小的路由路径为最优路由路径；

分别更新存在周期性中断可能的每条卫星激光链路的链路权值，并更新每条路由路径的链路权值总和；

选取更新后的链路权值总和最小的路由路径为备用路由路径。

2.根据权利要求1所述的基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法，其特征在于，所述根据各卫星的空间坐标计算每条激光链路周期性中断的时刻包括，根据卫星的空间坐标，空间三点共线定理以及空间坐标与时间的对应关系，计算每条激光链路周期性中断的时刻。

3.根据权利要求2所述的基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法，其特征在于，通过（x2-x1）：（y2-y1）：（z2-z1）=（x3-x2）：（y3-y2）：（z3-z2）和式

计算每条激光链路周期性中断的时刻，其中，

、

和

为卫星的空间坐标，

为星座设计时的函数，t为激光链路周期性中断的时刻。

4.根据权利要求1所述的基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法，其特征在于，所述各卫星激光链路周期性中断的时间段为t+nT至t+Nt+△t，其中，t为激光链路周期性中断的时刻，n为自然数，T为卫星星座的周期，△t为激光链路周期性中断的持续时间。

5.根据权利要求1所述的基于时间标签的卫星激光链路周期性中断解决方法，其特征在于，所述备用路由路径信息以流表的形式发送。

6.一种基于时间标签的卫星激光链路周期性中断的解决装置，应用于多层卫星激光通行网络，其特征在于，包括：

中断时间段计算模块，用于分别根据卫星星座运动规律和卫星激光链路周期性中断的历史告警信息，计算每条卫星激光链路周期性中断的时间段；

路由路径计算模块，用于根据卫星激光链路权值分别计算每条业务流的最优路由路径和备用路由路径；

路由路径选择模块，用于分别判断每条业务流到达时间是否属于卫星激光链路周期性中断的时间段，当判断为是时，选择备用路由路径传输业务流；

路由路径发送模块，用于将备用路由路径信息分别发送至各卫星，使各卫星根据所述路径信息进行业务传输；

其中，所述分别根据卫星星座运动规律和卫星激光链路周期性中断的历史告警信息，计算每条卫星激光链路周期性中断的时间段包括：分别获取卫星星座信息中各卫星的空间坐标，并分别根据各卫星的空间坐标计算每条激光链路周期性中断的时刻；

根据历史告警发生时间和对应的历史告警结束时间，计算每条激光链路周期性中断的持续时间组，选取最大的持续时间为该条激光链路周期性中断的持续时间；

根据每条激光链路周期性中断的时刻和对应的持续时间，计算各卫星激光链路周期性中断的时间段；

所述分别计算每条业务流的最优路由路径和备用路由路径包括：

分别对每条卫星激光链路对应的链路权值赋值，并计算每条路由路径的链路权值总和；所述对每条卫星激光链路对应的链路权值赋值包括，根据链路距离、剩余带宽与链路故障概率进行赋值；所述链路权值为

，其中，LW为链路权值，D为链路距离，B为剩余带宽，P为链路故障概率，所述路由路径的链路权值总和为

，其中SLW为路由路径的链路权值总和，k为路由路径的跳数；

选取链路权值总和最小的路由路径为最优路由路径；

分别更新存在周期性中断可能的每条卫星激光链路的链路权值，并更新每条路由路径的链路权值总和；

选取更新后的链路权值总和最小的路由路径为备用路由路径。

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