CN112187340A - 低轨星座网络的保证QoS的重路由方法 - Google Patents
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Abstract
一种低轨星座网络的保证QoS的重路由方法，包括：步骤1：预先将低轨卫星星座网络中传输的报文根据其业务属性分为三种业务类型；步骤2：卫星节点接收到需要转发的所述报文时，区分所述报文的业务类型来实现业务重路由处理。当低轨卫星星座网络的路径中发生链路拥塞需要对报文流重新选择路径时，根据路径中的链路队列占用情况对不同的业务报文进行不同的处理，该方法能够解决星座网络重路由时的业务QoS保障问题。
Description
技术领域
本发明涉及低轨卫星星座网络技术领域，也涉及重路由技术领域，具体涉及一种低轨星座网络的保证QoS的重路由方法。
背景技术
具有星间链路的低轨卫星星座通信系统，也就是低轨(LEO)卫星星座网络，能够形成真正意义上的全球覆盖,对地面设施依赖小,不受地理环境的影响,是全球移动通信系统不可替代的重要组成部分,引起了世界各国的广泛关注。低轨(LEO)卫星星座网络由于卫星轨道高度较低，传输时延和星地链路损耗更小，在天地一体化网络构建中具有重要作用。但由于低轨(LEO)卫星星座中卫星运行速度快，轨道周期短，网络中通过星际链路(ISL)形成的拓扑结构具有高度的动态性，这对星座网络的路由方法带来极大挑战。
星座网络中卫星部署的规律性和地面业务分布的非均匀性可能引起某些链路发生拥塞，传统最短路径路由方法仅考虑链路时延或跳数，会导致流量向时延较短的两极附近链路聚集，因此会加剧上述矛盾，使得网络中丢包严重，吞吐量下降，宝贵的卫星链路资源被浪费。在低轨卫星星座网络中应对链路拥塞的路由方法目前主要是为报文重新选择可用路径，对数据流进行分流处理，以缓解拥塞区域的压力，实现负载均衡分布。但是，重新选择的路径往往更长，因此报文传输的端到端时延通常会增加。即这些方法在进行重路由处理时，对所有类型的业务均采用同样的处理方式，难以满足不同类型业务的差异化服务质量需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种低轨星座网络的保证QoS的重路由方法，当低轨卫星星座网络的路径中发生链路拥塞需要对报文流重新选择路径时，根据路径中的链路队列占用情况对不同的业务报文进行不同的处理，该方法能够解决星座网络重路由时的业务QoS保障问题。
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种低轨星座网络的保证QoS的重路由方法的解决方案，具体如下：
一种低轨星座网络的保证QoS的重路由方法，包括如下步骤：
步骤1：预先将低轨卫星星座网络中传输的报文根据其业务属性分为三种业务类型；
进一步的，所述三种业务类型分别为高优先级的实时业务类型一、中优先级的非实时业务类型二以及低优先级的业务类型三。
进一步的，当所述报文从数据源端发送至低轨卫星星座网络内的接入卫星时，由所述接入卫星根据所述报文的业务类型为其添加对应的业务类型标识。
步骤2：卫星节点接收到需要转发的所述报文时，区分所述报文的业务类型来实现业务重路由处理。
进一步的，所述区分所述报文的业务类型来实现业务重路由处理的方法，包括如下步骤：
步骤2-1：当路径未出现拥塞，所述卫星节点按照现有路径转发所述报文；
步骤2-2：当路径出现拥塞而需要利用其他路径发送报文时，接着通过判断报文所占队列长度的比值与队列门限值之间的关系确定重路由的业务类型和业务数据比例。
进一步的，所述通过判断报文所占队列长度的比值与队列门限值之间的关系确定重路由的业务类型和业务数据比例的方法，包括如下步骤：
步骤2-2-1：当报文所占队列最大长度的比值大于门限一时，对队列中业务类型为所述类型二和所述类型三的报文进行全部重路由，保持队列中业务类型为类型一的报文在原有路径上传输；
步骤2-2-2：当报文所占队列最大长度的比值小于门限一且大于门限二时，对队列中业务类型为类型三的报文进行全部重路由，对队列中业务类型为类型二的报文的重路由比例设定为(q-x3)/x2，其中，q为报文所占队列最大长度的比值，x1、x2和x3分别为在队列中的业务类型为类型一的报文、业务类型为类型二的报文和业务类型为类型三的报文在队列中的所有报文中的容量占比，保持队列中业务类型为类型一的报文在原有路径上转发传输；
步骤2-2-3：当报文所占队列最大长度的比值小于门限二时，对队列中业务类型为类型三的报文的重路由比例设定为q/x3，保持队列中业务类型为类型一的报文和业务类型为类型二的报文在原有路径上转发传输。
进一步的，所述门限一的值等于(1-x1)，所述门限二的值等于(1-x3)。
进一步的，所述卫星节点接收到需要转发的所述报文时，是先把所述报文存储在所述卫星节点预设的队列中的。
进一步的，所述原有路径为报文从数据源端到目的数据端之间的最短路径，所述重路由为从除最短路径之外的其他路径上传输，所述重路由比例从除最短路径之外的其他路径上传输通过的报文所占比例。
本发明的有益效果为：
在需要对数据流进行重路由处理时，区分业务类型进行分别处理，并按照路径队列大小确定不同类型业务的重路由比例。该方法始终保证高优先级实时业务在最短路径上传输，能够满足其时延需求；对中优先级非实时业务通过重路由保证其具有较低的丢包率；对低优先级业务报文尽可能多的重路由可缓解拥塞链路较重的处理负担。通过这些方式的处理，能够保证在星座网络中进行负载调节过程中满足不同业务的服务质量要求，充分利用网络资源，提高星座网络吞吐量。此外，该方法仅根据本地链路状态即可实现业务数据的区分处理，易于与低轨星座网络中的分布式路由方法结合使用，具有较好的兼容性。方法简单易行，无需额外的信令，开销小，资源消耗少，便于在资源受限的星载环境中实现。
附图说明
图1为本发明的低轨星座网络的保证QoS的重路由方法的规划方法的整体流程图。
图2为本发明的所述区分所述报文的业务类型来实现业务重路由处理的方法的流程图。
图3为本发明的所述通过判断报文所占队列长度的比值与队列门限值之间的关系确定重路由的业务类型和业务数据比例的方法的流程图。
具体实施方式
在低轨卫星星座网络中应对链路拥塞的路由方法目前主要是为报文重新选择可用路径，对数据流进行分流处理，以缓解拥塞区域的压力，实现负载均衡分布。但是，重新选择的路径往往更长，因此报文传输的端到端时延通常会增加。即这些方法在进行重路由处理时，对所有类型的业务均采用同样的处理方式，难以满足不同类型业务的差异化服务质量需求。因此需要在对报文进行分流处理时，对业务进行区分，支持不同业务服务质量(QoS)要求。
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步地说明。
如图1-图3所示，低轨星座网络的保证QoS的重路由方法的规划方法，包括如下步骤：
步骤1：预先将低轨卫星星座网络中传输的报文根据其业务属性分为三种业务类型；
所述三种业务类型分别为高优先级的实时业务类型一、中优先级的非实时业务类型二以及尽力而为的低优先级的业务类型三。例如：实时业务类型一为实时业务，如电话、IP电话(VoIP)和视频会议、交互式游戏等；非实时类型二为非实时业务，如流媒体、FTP文件传输等；低优先级的业务类型三为尽力而为业务，如传真、低优先级的事务处理、e-mail，短信业务等。
当所述报文从数据源端发送至低轨卫星星座网络内的接入卫星时，由所述接入卫星根据所述报文的业务类型为其添加对应的业务类型标识。其中，所述报文的业务类型为业务类型一的业务类型标识能够为二进制数0000，所述报文的业务类型为业务类型二的业务类型标识能够为二进制数0001，所述报文的业务类型为业务类型三的业务类型标识能够为二进制数0010。通常地面用户接入低轨卫星星座网络有两种方式，一种是直接接入，此时用户终端能够直接发数据到卫星；另一种是通过地面卫星终端接入，然后由卫星终端发送数据到卫星，此时用户终端不具有直接发送数据到卫星的能力。在这两种方式中的用户都可以作为数据源端。
步骤2：卫星节点接收到需要转发的所述报文时，区分所述报文的业务类型来实现业务重路由处理。
所述区分所述报文的业务类型来实现业务重路由处理的方法，包括如下步骤：
步骤2-1：当路径未出现拥塞，所述卫星节点按照现有路径转发所述报文；
步骤2-2：当路径出现拥塞而需要利用其他路径发送报文时，接着通过判断报文所占队列长度的比值与队列门限值之间的关系确定重路由的业务类型和业务数据比例。目前，低轨卫星星座网络中判断路径拥塞的常用方式是通过链路的队列占用程度来判断(也有其他方式)，当链路队列溢出而导致发生丢包时，说明路径出现拥塞。
所述通过判断报文所占队列长度的比值与队列门限值之间的关系确定重路由的业务类型和业务数据比例的方法，包括如下步骤：
步骤2-2-1：当报文所占队列最大长度的比值大于门限一时，对队列中业务类型为所述类型二和所述类型三的报文进行全部重路由，保持队列中业务类型为类型一的报文在原有路径上传输；
步骤2-2-2：当报文所占队列最大长度的比值小于门限一且大于门限二时，对队列中业务类型为类型三的报文进行全部重路由，对队列中业务类型为类型二的报文的重路由比例设定为(q-x3)/x2，其中，q为报文所占队列最大长度的比值，x1、x2和x3分别为在队列中的业务类型为类型一的报文、业务类型为类型二的报文和业务类型为类型三的报文在队列中的所有报文中的容量占比，保持队列中业务类型为类型一的报文在原有路径上转发传输；
步骤2-2-3：当报文所占队列最大长度的比值小于门限二时，对队列中业务类型为类型三的报文的重路由比例设定为q/x3，保持队列中业务类型为类型一的报文和业务类型为类型二的报文在原有路径上转发传输。本重路由的方式的优点包括：
(1)仅根据本地链路状态即可实现业务数据的区分处理，易于与低轨星座网络中的分布式路由方法结合使用；
(2)简单易行，无需额外的信令，开销小，资源消耗少，便于在资源受限的星载环境中实现；
(3)在缓解链路拥塞的同时，能够为星座网络提供QoS保证，确保高优先级业务的低时延、高吞吐量和低丢包率。
所述门限一的值等于(1-x1)，所述门限二的值等于(1-x3)。
所述卫星节点接收到需要转发的所述报文时，是先把所述报文存储在所述卫星节点预设的队列中的。
所述原有路径为报文从数据源端到目的数据端之间的最短路径，所述重路由为从除最短路径之外的其他路径上传输，所述重路由比例从除最短路径之外的其他路径上传输通过的报文所占比例。
以上以用实施例说明的方式对本发明作了描述，本领域的技术人员应当理解，本公开不限于以上描述的实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出各种变化、改变和替换。
Claims (8)
1.一种低轨星座网络的保证QoS的重路由方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：预先将低轨卫星星座网络中传输的报文根据其业务属性分为三种业务类型；
步骤2：卫星节点接收到需要转发的所述报文时，区分所述报文的业务类型来实现业务重路由处理。
2.根据权利要求1所述的低轨星座网络的保证QoS的重路由方法，其特征在于，所述三种业务类型分别为高优先级的实时业务类型一、中优先级的非实时业务类型二以及低优先级的业务类型三。
3.根据权利要求1所述的低轨星座网络的保证QoS的重路由方法，其特征在于，当所述报文从数据源端发送至低轨卫星星座网络内的接入卫星时，由所述接入卫星根据所述报文的业务类型为其添加对应的业务类型标识。
4.根据权利要求1所述的低轨星座网络的保证QoS的重路由方法，其特征在于，所述区分所述报文的业务类型来实现业务重路由处理的方法，包括如下步骤：
步骤2-1：当路径未出现拥塞，所述卫星节点按照现有路径转发所述报文；
步骤2-2：当路径出现拥塞而需要利用其他路径发送报文时，接着通过判断报文所占队列长度的比值与队列门限值之间的关系确定重路由的业务类型和业务数据比例。
5.根据权利要求4所述的低轨星座网络的保证QoS的重路由方法，其特征在于，所述通过判断报文所占队列长度的比值与队列门限值之间的关系确定重路由的业务类型和业务数据比例的方法，包括如下步骤：
步骤2-2-1：当报文所占队列最大长度的比值大于门限一时，对队列中业务类型为所述类型二和所述类型三的报文进行全部重路由，保持队列中业务类型为类型一的报文在原有路径上传输；
步骤2-2-2：当报文所占队列最大长度的比值小于门限一且大于门限二时，对队列中业务类型为类型三的报文进行全部重路由，对队列中业务类型为类型二的报文的重路由比例设定为(q-x3)/x2，其中，q为报文所占队列最大长度的比值，x1、x2和x3分别为在队列中的业务类型为类型一的报文、业务类型为类型二的报文和业务类型为类型三的报文在队列中的所有报文中的容量占比，保持队列中业务类型为类型一的报文在原有路径上转发传输；
步骤2-2-3：当报文所占队列最大长度的比值小于门限二时，对队列中业务类型为类型三的报文的重路由比例设定为q/x3，保持队列中业务类型为类型一的报文和业务类型为类型二的报文在原有路径上转发传输。
6.根据权利要求5所述的低轨星座网络的保证QoS的重路由方法，其特征在于，所述门限一的值等于(1-x1)，所述门限二的值等于(1-x3)。
7.根据权利要求5所述的低轨星座网络的保证QoS的重路由方法其特征在于，所述卫星节点接收到需要转发的所述报文时，是先把所述报文存储在所述卫星节点预设的队列中的。
8.根据权利要求5所述的低轨星座网络的保证QoS的重路由方法，其特征在于，所述原有路径为报文从数据源端到目的数据端之间的最短路径，所述重路由为从除最短路径之外的其他路径上传输，所述重路由比例从除最短路径之外的其他路径上传输通过的报文所占比例。
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