CN111917450A - 一种卫星网络路由方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

一种卫星网络路由方法、装置、设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种卫星网络路由方法、装置、设备和存储介质，方法包括确定卫星星座中每颗同步轨道GEO卫星的控制区域；获取每颗GEO卫星的控制区域内的多个成员变化快照序列和与每个所述成员变化快照序列对应的多个链路变化快照序列；对所有链路变化快照序列进行叠加处理，得到每个成员变化快照序列对应的至少一个拓扑叠加快照序列；确定每个控制区域内每个拓扑叠加快照序列中与相邻控制区域进行通讯的邻接节点；对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置。本发明的技术方案极大减少了多层卫星网络中星上快照存储量，降低了跨域业务通信时延，同时，避免了卫星间频繁交互底层网络信息而带来的资源浪费。

Description

一种卫星网络路由方法、装置、设备和存储介质
技术领域
本发明涉及卫星网络技术领域，尤其涉及一种卫星网络路由方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
随着空间信息技术的发展，卫星网络在导航定位、通信广播、气象预测等方面发挥的作用越来越重要。
目前的卫星网络中多采用星上处理和交换技术，令各层卫星节点实现地面交换设备功能，卫星节点复杂度过高，负担过大。随着卫星网络规模以及承载业务量的剧增，现有组网方式难以满足卫星网络的性能要求。而软件定义网络(Software Defined Network，SDN)技术在地面通信网中展现出诸多优势。于是，业界提出软件定义卫星网络(SoftwareDefined Satellite Network,SDSN)架构，将SDN技术应用于卫星网络，获得广泛关注。
在SDSN架构中，将卫星网络数据平面和控制平面分离，使卫星节点只具有简单的转发和硬件配置功能，降低了卫星节点的复杂度；卫星网络中的路由计算、资源分配等事项均交由部署SDN控制器的地球同步轨道卫星或地面控制中心完成，减轻了卫星节点的负担。
由于SDSN的研究刚刚起步，目前对流表的路由方法相关的研究相对较少，通常借鉴卫星网络中常用的路由方法。其中，卫星网络中常用的路由方法可以根据所使用的网络拓扑形式分为动态拓扑路由、虚拟节点路由和快照路由三大类。动态拓扑路由要求卫星节点之间频繁交换网络拓扑信息，对星上处理能力要求较高，系统开销大。而虚拟节点路由在实际应用中尚存在一些问题。对于卫星网络空间段，卫星节点间的连接关系、传播时延可以预知。快照路由算法就是利用卫星网络的周期性，按时间段从实时变化的星座中提取出多个拓扑快照序列，每个网络中的拓扑快照序列被看作静止不变，从而分时段计算路由。快照路由算法虽然会占用一定的星上存储空间，但消除了卫星节点之间的拓扑信息交换，从而降低了星上处理负担，减少了信令开销。因此，快照路由是最为合理易于实现的一种方法。
但是，由于在SDSN架构等多层卫星网络中，星间链路的拆建更为频繁，星座周期增长，从而应用传统的快照划分方法将产生大量快照，而且将会存在大量的快照碎片，在此快照下为业务计算路由将导致其频繁切换路由表，带来极大的时延抖动，而且带来的星上存储压力将不容忽视，所以在SDSN架构很少使用快照路由，且由于SDSN架构的控制器可以实时获取到底层卫星网络的状态，所以SDSN架构中更多地使用动态路由算法。但由于跨域业务的存在，这种动态路由算法将会带来极大时延，而且控制器间会频繁的交互各自网络状态，造成资源的浪费。
因此，如何减少多层卫星网络中星上快照存储量、减少快照切换，降低跨域业务通信时延、资源浪费是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种卫星网络路由方法、装置、设备和存储介质，以减少多层卫星网络中星上快照存储量、减少快照切换，降低跨域业务通信时延、资源浪费。
基于上述目的，本发明提供了一种卫星网络路由方法，包括：
确定卫星星座中每颗同步轨道GEO卫星的控制区域；
获取每颗GEO卫星的控制区域内的多个成员变化快照序列和与每个所述成员变化快照序列对应的多个链路变化快照序列；
对所有链路变化快照序列进行叠加处理，得到每个成员变化快照序列对应的至少一个拓扑叠加快照序列；
确定每个控制区域内每个拓扑叠加快照序列中与相邻控制区域进行通讯的邻接节点；
对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置，以便在进行跨域通信时，根据配置的资源选取通讯路径。
进一步地，上述所述的卫星网络路由方法中，所述确定卫星星座中每颗同步轨道GEO卫星的控制区域，包括：
基于历史统计的全球卫星通信业务量，选取出与卫星星座中GEO卫星的数量相同的全球卫星通信业务密集区；
分别以选取出的每个全球卫星通信业务密集区为中心向四周延伸，得到每颗GEO卫星的覆盖范围作为每颗GEO卫星的控制区域。
进一步地，上述所述的卫星网络路由方法中，获取每颗GEO卫星的控制区域内的多个成员变化快照序列和与每个所述成员变化快照序列对应的多个链路变化快照序列，包括：
以每颗GEO卫星覆盖域内卫星成员变化为依据对整个星座周期内的拓扑进行快照划分，得到成员变化快照序列；其中，控制区域内卫星成员变化为某颗低轨道LEO卫星驶入或驶出每颗GEO卫星的控制区域；
以卫星拓扑中链路的变化为依据对成员变化快照序列进行划分，得到链路变化快照序列，其中，卫星拓扑中链路的变化为卫星拓扑中发生链路的新建或拆除。
进一步地，上述所述的卫星网络路由方法中，对所有链路变化快照序列进行叠加处理，得到每个成员变化快照序列对应的至少一个拓扑叠加快照序列，包括：
对成员变化快照序列中的当前链路变化快照序列和下一个链路变化快照序列进行叠加，取两个链路变化快照序列的交集，将两个快照序列中曾发生链路断开的链路全部移除，得到合并链路变化快照序列；
判断合并链路变化快照序列中是否存在孤立卫星簇，以及，判断下一个链路变化快照序列为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列；其中，孤立卫星簇表示该快照序列拓扑中存在一颗或几颗卫星节点与其他卫星节点全部断开连接；
若合并链路变化快照序列中不存在孤立卫星簇，且下一个链路变化快照序列为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列，将合并链路变化快照序列记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列；
若合并链路变化快照序列中不存在孤立卫星簇，且下一个链路变化快照序列为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列，将当前链路变化快照序列和下一个链路变化快照序列分别记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列；
若合并链路变化快照序列中不存在孤立卫星簇，且下一个链路变化快照序列不为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列，将当前链路变化快照序列记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列，并对下一个链路变化快照序列和下一个链路变化快照序列之后的链路变化快照序列再次进行叠加处理，直到成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列被叠加后未出现孤立卫星簇或成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列停止叠加。
进一步地，上述所述的卫星网络路由方法中，所述确定每个控制区域内每个拓扑叠加快照序列中与相邻控制区域进行通讯的邻接节点，包括：
获取基于历史统计的每个控制区域在当前快照时间段内的全域的卫星通信跨域业务总量以及每个控制区域内每颗低轨卫星承载的跨域业务量；
分别获得当前快照时间段内每个控制区域与各个邻域的邻接节点集，并得出各候选邻接节点对应的链路的生存时间与当前快照时间的时间交集占当前快照时间的比值；
获取每个拓扑叠加快照序列内各个低轨卫星节点到各候选邻接节点的跳数；
将卫星通信跨域业务总量、控制区域内每颗低轨卫星承载的跨域业务量、得到的比值和得到的条数代入利用预设的邻接节点的权值计算式，计算每个候选邻接节点设定权值；
选取权值最大的候选邻接节点作为每个拓扑叠加快照序列与各个相邻控制区域进行通讯的邻接节点。
进一步地，上述所述的卫星网络路由方法中，所述对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置，包括：
计算出每个控制区域内每个拓扑叠加快照序列中任意两个邻接节点的最短路径；
确定卫星通信跨域业务总量与和每颗低轨卫星承载的跨域业务量的比值；
根据所述比值，对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置。
进一步地，上述所述的卫星网络路由方法中，所述根据所述比值，对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置，包括：
根据所述比值，对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径预留与所述比值相对应的信道或波长资源。
本发明还提供一种卫星网络路由装置，包括：
第一确定模块，用于确定卫星星座中每颗同步轨道GEO卫星的控制区域；
获取模块，用于获取每颗GEO卫星的控制区域内的多个成员变化快照序列和与每个所述成员变化快照序列对应的多个链路变化快照序列；
叠加模块，用于对所有链路变化快照序列进行叠加处理，得到每个成员变化快照序对应的至少一个拓扑叠加快照序列；
第二确定模块，用于确定每个控制区域内每个拓扑叠加快照序列中与相邻控制区域进行通讯的邻接节点；
配置模块，用于对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置，以便在进行跨域通信时，根据配置的资源选取通讯路径。
本发明还提供一种卫星网络路由设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所程序时实现上述任意一项所述的卫星网络路由方法。
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述任一所述卫星网络路由方法。
从上面所述可以看出，本发明提供的卫星网络路由方法、装置、设备和存储介质，将快照路由方法应用到多层多域的卫星网络中，使每卫星仅需存储其管控域内经过叠加处理的卫星网络快照，其核心在于邻域间邻接节点的选取，通过邻接节点将两个控制区域连接，对两个控制区域中的拓扑快照进行空间维度的叠加，为跨域业务提供服务，而每卫星无需其他域的拓扑状态，而且此方法增加了单快照时间长度，极大减少了多层卫星网络中星上快照存储量，降低了跨域业务通信时延，同时，避免了卫星间频繁交互底层网络信息而带来的资源浪费。
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为本发明的卫星网络路由方法实施例的流程图；
图2为GEO卫星的控制区域划分示意图；
图3为单颗GEO卫星的控制区域快照初始划分与叠加示意图；
图4为邻接节点选取实例图；
图5为域内邻接节点间资源预置示意图；
图6为某一情况下的业务快照路由示意图；
图7为本发明的卫星网络路由装置实施例的结构示意图；
图8为本发明的卫星网络路由设备实施例的结构示意图。
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“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“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。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
图1为本发明的卫星网络路由方法实施例的流程图，如图1所示，本实施例的卫星网络路由方法具体可以包括如下步骤：
100、确定卫星星座中每颗同步轨道GEO卫星的控制区域；
具体地，可以基于历史统计的全球卫星通信业务量，选取出与卫星星座中GEO卫星的数量相同的全球卫星通信业务密集区；分别以选取出的每个全球卫星通信业务密集区为中心向四周延伸，得到每颗GEO卫星的覆盖范围作为每颗GEO卫星的控制区域。例如，卫星星座中GEO卫星的数量为N，可以选出N个全球卫星通信业务密集区，以使尽可能多的卫星通信业务集中在单颗GEO卫星覆盖域内，尽量减少跨控制区域的卫星通信业务量，最后分别以选取出的N个卫星通信业务密集区为中心向四周延伸该GEO卫星的覆盖范围，使每个控制区域的覆盖范围或承载的业务量大抵相同，将全球划分为N个控制区域。
101、获取每颗GEO卫星的控制区域内的多个成员变化快照序列和与每个成员变化快照序列对应的多个链路变化快照序列；
具体地，可以以每颗GEO卫星覆盖域内卫星成员变化为依据对整个星座周期内的拓扑进行快照划分，得到成员变化快照序列SI；其中，控制区域内卫星成员变化为某颗低轨道LEO卫星驶入或驶出每颗GEO卫星的控制区域；以卫星拓扑中链路的变化为依据对成员变化快照序列SI进行划分，得到链路变化快照序列
Figure BDA0002575296600000071
，其中，卫星拓扑中链路的变化
Figure BDA0002575296600000072
为卫星拓扑中发生链路的新建或拆除。
102、对所有链路变化快照序列进行叠加处理，得到每个成员变化快照序列对应的至少一个拓扑叠加快照序列；
具体地，假设当前链路变化快照为
Figure BDA0002575296600000074
，下一个链路变化快照为
Figure BDA0002575296600000073
，该步骤可以按照如下方式实现：
(1)、对成员变化快照序列中的当前链路变化快照序列
Figure BDA0002575296600000075
和下一个链路变化快照序列
Figure BDA0002575296600000076
进行叠加，取两个链路变化快照序列的交集，将两个快照序列中曾发生链路断开的链路全部移除，得到合并链路变化快照序列，对下一个链路变化快照序列
Figure BDA0002575296600000077
进行更新；
(2)、判断合并链路变化快照序列中是否存在孤立卫星簇，以及，判断下一个链路变化快照序列
Figure BDA0002575296600000078
为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列；其中，孤立卫星簇表示该快照序列拓扑中存在一颗或几颗卫星节点与其他卫星节点全部断开连接；
(3)、若合并链路变化快照序列中不存在孤立卫星簇，且下一个链路变化快照序列
Figure BDA0002575296600000081
为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列，将合并链路变化快照序列记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列；
(4)、若合并链路变化快照序列中不存在孤立卫星簇，且下一个链路变化快照序列为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列，将当前链路变化快照序列
Figure BDA0002575296600000082
和下一个链路变化快照序列
Figure BDA0002575296600000083
分别记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列；
(5)、若合并链路变化快照序列中不存在孤立卫星簇，且下一个链路变化快照序列
Figure BDA0002575296600000084
不为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列，将当前链路变化快照序列
Figure BDA0002575296600000085
记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列，并返回(1)对下一个链路变化快照序列
Figure BDA0002575296600000086
和下一个链路变化快照序列之后的链路变化快照序列再次进行叠加处理，直到成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列被叠加后未出现孤立卫星簇或成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列停止叠加。
需要说明的是，(2)判断下一个链路变化快照序列
Figure BDA0002575296600000087
为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列的执行步骤可以在未出现孤立卫星簇时，直接判断，也可以在出现孤立卫星簇后，退回到叠加前的快照序列后再进行判断，本实施例不做具体限制。
103、确定每个控制区域内每个拓扑叠加快照序列中与相邻控制区域进行通讯的邻接节点；
具体地，该步骤的实现过程可以如下：
(11)、获取基于历史统计的每个控制区域在当前快照时间段内的全域的卫星通信跨域业务总量Bd以及每个控制区域内每颗低轨卫星承载的跨域业务量BLEO；
(12)、分别获得当前快照时间段内每个控制区域与各个邻域的邻接节点集，并得出各候选邻接节点对应的链路的生存时间与当前快照时间T的时间交集t占当前快照时间T的比值；
(13)、获取每个拓扑叠加快照序列内各个低轨卫星节点到各候选邻接节点的跳数H；
(14)、将卫星通信跨域业务总量、控制区域内每颗低轨卫星承载的跨域业务量、得到的比值和得到的条数代入利用预设的邻接节点的权值计算式，计算每个候选邻接节点设定权值Wan；
其中，权值计算式为：
Figure BDA0002575296600000091
(15)、选取权值最大的候选邻接节点作为每个拓扑叠加快照序列与各个相邻控制区域进行通讯的邻接节点。
104、对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置。
在实际应用中，每个控制区域会与多个其他控制区域相邻，即每个域内在一个快照内会存在多个邻接节点，为了给超长距跨多域业务提供服务，需要为其预留一定的信道或波长资源。首先，计算出每个控制区域内每个拓扑叠加快照序列中任意两个邻接节点的最短路径；再次，确定卫星通信跨域业务总量与和每颗低轨卫星承载的跨域业务量的比值；然后，根据卫星通信跨域业务总量与和每颗低轨卫星承载的跨域业务量的比值，对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置。例如，根据卫星通信跨域业务总量与和每颗低轨卫星承载的跨域业务量的比值，对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径预留与所述比值相对应的信道或波长资源，以便在进行跨域通信时，根据配置的资源选取通讯路径。
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的方法。
本实施例的卫星网络路由方法，将快照路由方法应用到多层多域的卫星网络中，使每卫星仅需存储其管控域内经过叠加处理的卫星网络快照，其核心在于邻域间邻接节点的选取，通过邻接节点将两个控制区域连接，对两个控制区域中的拓扑快照进行空间维度的叠加，为跨域业务提供服务，而每卫星无需其他域的拓扑状态，而且此方法增加了单快照时间长度，极大减少了多层卫星网络中星上快照存储量，降低了跨域业务通信时延，同时，避免了卫星间频繁交互底层网络信息而带来的资源浪费。
下面以具体示例对本发明的技术方案进行说明：
图2为GEO卫星的控制区域划分示意图，如图2所示，获取基于历史统计的全球卫星通信业务量信息，并根据全球卫星通信业务量信息选取出六个卫星通信业务密集区域，每颗GEO卫星分别以一个自己视野内的密集区为中心向四周延伸其覆盖范围，若在覆盖范围延伸过程中，出现两密集区距离较近而可以将其置于一颗GEO卫星的覆盖范围内，则重新另选一个密集区，使每个控制区域的覆盖范围大抵相同。如图2所示，将全球覆盖为六个控制区域{D1,D2,D3,D4,D5,D6}。
图3为单颗GEO卫星的控制区域快照初始划分与叠加示意图，首先根据单颗GEO卫星的控制区域内的卫星成员变化进行快照的划分，得到图3中的(a)部分所示的一系列成员变化快照序列{S1,S2,S3}。然后根据卫星拓扑中星间链路的变化情况对成员变化快照序列SI再次划分，得到一系列时间长度更短的链路变化快照序列
Figure BDA0002575296600000101
图3中(b)部分所示为S3对应的快照序列
Figure BDA0002575296600000102
对3中(b)部分中S3对应的快照序列
Figure BDA0002575296600000103
以孤立卫星簇出现与否为约束条件进行叠加，可以看出若
Figure BDA0002575296600000104
进行叠加则卫星节点F将会成为孤立卫星簇，域内其他LEO卫星失去联系，因此仅让
Figure BDA0002575296600000105
进行叠加生成一个拓扑叠加快照序列，而
Figure BDA0002575296600000106
进行叠加生成另一个拓扑叠加快照序列，如图3中(c)部分所示。
图4为邻接节点选取实例图。将卫星通信跨域业务总量、控制区域内每颗低轨卫星承载的跨域业务量、得到的比值和得到的条数代入利用预设的邻接节点的权值计算式，计算每个候选邻接节点设定权值，式中Wan代表每个域内边界节点的权值，
Figure BDA0002575296600000107
表示该边界节点对应链路生存时间与当前快照的时间交集占该快照总时间的比值，Bd表示在全域内的跨域通信业务量，BLEO表示域内各个LEO卫星节点承载的跨域通信业务量，H表示域内每个LEO卫星节点到某一边界节点的最小跳数。然后，取权值Wan最大的节点作为两个控制区域间的邻接节点。如图4所示，以控制区域D1与控制区域D2间邻接节点的选取为例进行说明，卫星节点的左下标数值为该颗卫星承载的跨域业务量与全域内跨域业务量的比值
Figure BDA0002575296600000111
控制区域D1与控制区域D2间的链路上标数值为该条链路生存时间与当前快照的时间交集占该快照总时间的比值
Figure BDA0002575296600000112
并将M、N、O、P到自身的最小跳数设为0.5。然后根据权值计算公式得M、N、O、P这四个边界节点的权值分别为0.40、0.74、0.57、0.38，所以选取权值最大的卫星节点N作为控制区域D1与控制区域D2间的邻接节点。
图5为域内邻接节点间资源预置示意图，根据该颗卫星承载的跨域业务量与全域内跨域业务量的比值
Figure BDA0002575296600000113
为跨多域业务预留信道资源。如图5所示，控制区域D2与控制区域D1和控制区域D3间的邻接节点分别为卫星节点B和卫星节点O，根据该颗卫星承载的跨域业务量与全域内跨域业务量的比值
Figure BDA0002575296600000114
为节点B和O之间的一条最小跳路径预留信道资源。
图6为某一情况下的业务快照路由示意图，如图6所示，当有业务接入时，此例中选取控制区域D1内的节点F作为业务源节点。控制区域D1的GEO卫星首先会判断该业务的源宿节点是否位于其控制区域，若在其控制区域内则直接为该业务计算路由，否则将业务信息发送到相关域，进行域间通信。如图6所示，考虑目的节点为D1域内的节点L、D2域内的节点K和D5域的节点J三种情况。当目的节点为D1域内的节点L时，D1域控制器直接为该业务计算最短路由，并选取一条最短路由F->G->H->L，对相关的LEO卫星进行流表下发；当目的节点为D2域内的节点K时，D1域控制器会首先计算节点F到与D2域的邻接节点N的最短路径，并选取任意一条最短路径F->J->N，对D1域内相应的LEO卫星节点下发流表，同时将业务信息及邻接节点信息发送给D2域控制器，D2域控制器计算出邻接节点B到目的节点K的最短路径，并任意选取一条最短路径B->F->J->K，对D2域相应的LEO卫星下发流表；当目的节点为D5域内的节点J时，D1域控制器会首先计算节点F到与中间域D2域的邻接节点N的最短路径，并选取任意一条最短路径F->J->N，对D1域内相应的LEO卫星节点下发流表，同时将业务信息及邻接节点信息发送给D2域控制器，D2域控制器会直接根据接收到的D1域控制器的信息选用预置的链路B->F->G->H(H为D2域和D5域的邻接节点)，为该业务生成流表并下发的D2域相应的LEO卫星节点，同时将业务和邻接节点信息发送给D5域控制器，D5域控制器计算邻接节点E到目的节点J的最短路径，并任取一条最短路径E->F->J，生成流表并下发到相应的LEO卫星节点。
图7为本发明的卫星网络路由装置实施例的结构示意图，如图7所示，本实施例的卫星网络路由装置包括第一确定模块70、获取模块71、叠加模块73、第二确定模块74和配置模块75：
第一确定模块70，用于确定卫星星座中每颗同步轨道GEO卫星的控制区域；
具体地，基于历史统计的全球卫星通信业务量，选取出与卫星星座中GEO卫星的数量相同的全球卫星通信业务密集区；
分别以选取出的每个全球卫星通信业务密集区为中心向四周延伸，得到每颗GEO卫星的覆盖范围作为每颗GEO卫星的控制区域。
获取模块71，用于获取每颗GEO卫星的控制区域内的多个成员变化快照序列和与每个所述成员变化快照序列对应的多个链路变化快照序列；
具体地，以每颗GEO卫星覆盖域内卫星成员变化为依据对整个星座周期内的拓扑进行快照划分，得到成员变化快照序列；其中，控制区域内卫星成员变化为某颗低轨道LEO卫星驶入或驶出每颗GEO卫星的控制区域；
以卫星拓扑中链路的变化为依据对成员变化快照序列进行划分，得到链路变化快照序列，其中，卫星拓扑中链路的变化为卫星拓扑中发生链路的新建或拆除。
叠加模块73，用于对所有链路变化快照序列进行叠加处理，得到每个成员变化快照序对应的至少一个拓扑叠加快照序列；
具体地，对成员变化快照序列中的当前链路变化快照序列和下一个链路变化快照序列进行叠加，取两个链路变化快照序列的交集，将两个快照序列中曾发生链路断开的链路全部移除，得到合并链路变化快照序列；
判断合并链路变化快照序列中是否存在孤立卫星簇，以及，判断下一个链路变化快照序列为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列；其中，孤立卫星簇表示该快照序列拓扑中存在一颗或几颗卫星节点与其他卫星节点全部断开连接；
若合并链路变化快照序列中不存在孤立卫星簇，且下一个链路变化快照序列为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列，将合并链路变化快照序列记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列；
若合并链路变化快照序列中不存在孤立卫星簇，且下一个链路变化快照序列为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列，将当前链路变化快照序列和下一个链路变化快照序列分别记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列；
若合并链路变化快照序列中不存在孤立卫星簇，且下一个链路变化快照序列不为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列，将当前链路变化快照序列记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列，并对下一个链路变化快照序列和下一个链路变化快照序列之后的链路变化快照序列再次进行叠加处理，直到成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列被叠加后未出现孤立卫星簇或成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列停止叠加。
第二确定模块74，用于确定每个控制区域内每个拓扑叠加快照序列中与相邻控制区域进行通讯的邻接节点；
具体地，获取基于历史统计的每个控制区域在当前快照时间段内的全域的卫星通信跨域业务总量以及每个控制区域内每颗低轨卫星承载的跨域业务量；
分别获得当前快照时间段内每个控制区域与各个邻域的邻接节点集，并得出各候选邻接节点对应的链路的生存时间与当前快照时间的时间交集占当前快照时间的比值；
获取每个拓扑叠加快照序列内各个低轨卫星节点到各候选邻接节点的跳数；
将卫星通信跨域业务总量、控制区域内每颗低轨卫星承载的跨域业务量、得到的比值和得到的条数代入利用预设的邻接节点的权值计算式，计算每个候选邻接节点设定权值；
选取权值最大的候选邻接节点作为每个拓扑叠加快照序列与各个相邻控制区域进行通讯的邻接节点。
配置模块75，用于对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置，以便在进行跨域通信时，根据配置的资源选取通讯路径。
具体地，计算出每个控制区域内每个拓扑叠加快照序列中任意两个邻接节点的最短路径；
确定卫星通信跨域业务总量与和每颗低轨卫星承载的跨域业务量的比值；
根据所述比值，对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置。例如，根据所述比值，对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径预留与所述比值相对应的信道或波长资源。
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。
图8为本发明的卫星网络路由设备实施例的结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020。本领域技术人员可知的，卫星网络路由设备还可以输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述实施例的卫星网络路由方法。
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
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。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。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。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
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 (10)

1.一种卫星网络路由方法，其特征在于，包括：
确定卫星星座中每颗同步轨道GEO卫星的控制区域；
获取每颗GEO卫星的控制区域内的多个成员变化快照序列和与每个所述成员变化快照序列对应的多个链路变化快照序列；
对所有链路变化快照序列进行叠加处理，得到每个成员变化快照序列对应的至少一个拓扑叠加快照序列；
确定每个控制区域内每个拓扑叠加快照序列中与相邻控制区域进行通讯的邻接节点；
对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置，以便在进行跨域通信时，根据配置的资源选取通讯路径。
2.根据权利要求1卫星网络路由方法，其特征在于，所述确定卫星星座中每颗同步轨道GEO卫星的控制区域，包括：
基于历史统计的全球卫星通信业务量，选取出与卫星星座中GEO卫星的数量相同的全球卫星通信业务密集区；
分别以选取出的每个全球卫星通信业务密集区为中心向四周延伸，得到每颗GEO卫星的覆盖范围作为每颗GEO卫星的控制区域。
3.根据权利要求1卫星网络路由方法，其特征在于，获取每颗GEO卫星的控制区域内的多个成员变化快照序列和与每个所述成员变化快照序列对应的多个链路变化快照序列，包括：
以每颗GEO卫星覆盖域内卫星成员变化为依据对整个星座周期内的拓扑进行快照划分，得到成员变化快照序列；其中，控制区域内卫星成员变化为某颗低轨道LEO卫星驶入或驶出每颗GEO卫星的控制区域；
以卫星拓扑中链路的变化为依据对成员变化快照序列进行划分，得到链路变化快照序列，其中，卫星拓扑中链路的变化为卫星拓扑中发生链路的新建或拆除。
4.根据权利要求3卫星网络路由方法，其特征在于，对所有链路变化快照序列进行叠加处理，得到每个成员变化快照序列对应的至少一个拓扑叠加快照序列，包括：
对成员变化快照序列中的当前链路变化快照序列和下一个链路变化快照序列进行叠加，取两个链路变化快照序列的交集，将两个快照序列中曾发生链路断开的链路全部移除，得到合并链路变化快照序列；
判断合并链路变化快照序列中是否存在孤立卫星簇，以及，判断下一个链路变化快照序列为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列；其中，孤立卫星簇表示该快照序列拓扑中存在一颗或几颗卫星节点与其他卫星节点全部断开连接；
若合并链路变化快照序列中不存在孤立卫星簇，且下一个链路变化快照序列为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列，将合并链路变化快照序列记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列；
若合并链路变化快照序列中不存在孤立卫星簇，且下一个链路变化快照序列为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列，将当前链路变化快照序列和下一个链路变化快照序列分别记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列；
若合并链路变化快照序列中不存在孤立卫星簇，且下一个链路变化快照序列不为成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列，将当前链路变化快照序列记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列，并对下一个链路变化快照序列和下一个链路变化快照序列之后的链路变化快照序列再次进行叠加处理，直到成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列被叠加后未出现孤立卫星簇或成员变化快照序列对应的最后一个链路变化快照序列记为成员变化快照序列对应的一个拓扑叠加快照序列停止叠加。
5.根据权利要求1卫星网络路由方法，其特征在于，所述确定每个控制区域内每个拓扑叠加快照序列中与相邻控制区域进行通讯的邻接节点，包括：
获取基于历史统计的每个控制区域在当前快照时间段内的全域的卫星通信跨域业务总量以及每个控制区域内每颗低轨卫星承载的跨域业务量；
分别获得当前快照时间段内每个控制区域与各个邻域的邻接节点集，并得出各候选邻接节点对应的链路的生存时间与当前快照时间的时间交集占当前快照时间的比值；
获取每个拓扑叠加快照序列内各个低轨卫星节点到各候选邻接节点的跳数；
将卫星通信跨域业务总量、控制区域内每颗低轨卫星承载的跨域业务量、得到的比值和得到的条数代入利用预设的邻接节点的权值计算式，计算每个候选邻接节点设定权值；
选取权值最大的候选邻接节点作为每个拓扑叠加快照序列与各个相邻控制区域进行通讯的邻接节点。
6.根据权利要求5卫星网络路由方法，其特征在于，所述对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置，包括：
计算出每个控制区域内每个拓扑叠加快照序列中任意两个邻接节点的最短路径；
确定卫星通信跨域业务总量与和每颗低轨卫星承载的跨域业务量的比值；
根据所述比值，对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置。
7.根据权利要求6卫星网络路由方法，其特征在于，所述根据所述比值，对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置，包括：
根据所述比值，对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径预留与所述比值相对应的信道或波长资源。
8.一种卫星网络路由装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于确定卫星星座中每颗同步轨道GEO卫星的控制区域；
获取模块，用于获取每颗GEO卫星的控制区域内的多个成员变化快照序列和与每个所述成员变化快照序列对应的多个链路变化快照序列；
叠加模块，用于对所有链路变化快照序列进行叠加处理，得到每个成员变化快照序对应的至少一个拓扑叠加快照序列；
第二确定模块，用于确定每个控制区域内每个拓扑叠加快照序列中与相邻控制区域进行通讯的邻接节点；
配置模块，用于对每个控制区域内的任意两个邻接节点间的最短路径进行资源配置，以便在进行跨域通信时，根据配置的资源选取通讯路径。
9.一种卫星网络路由设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任意一项所述的卫星网络路由方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1至8任一所述卫星网络路由方法。
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