CN112261681B - 低轨卫星dtn网络路由路径选取方法及系统 - Google Patents

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CN112261681B CN202011080484.7A CN202011080484A CN112261681B CN 112261681 B CN112261681 B CN 112261681B CN 202011080484 A CN202011080484 A CN 202011080484A CN 112261681 B CN112261681 B CN 112261681B
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Abstract

本发明实施例提供一种低轨卫星DTN网络路由路径选取方法及系统，包括根据接触信息与距离信息，对每个节点生成接触计划，通过所述接触计划生成每个节点的接触图；基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合；基于本地节点和所述邻居节点集合中的每一个邻居节点之间的链路状态以及吞吐量，并计算出总时延，生成一个可转发节点集合；将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的路径作为最佳路径进行数据传输，总时延第二小的路径作为备份路径。本案充分考虑链路的状态以及排队时延，不会造成节点拥塞或网络拥塞，在保证业务量的基础上能够有效的降低排队时延对整个网络性能的影响。

Description

低轨卫星DTN网络路由路径选取方法及系统
技术领域
本发明涉及一种低轨卫星DTN网络路由路径选取方法及系统，属于网络路由技术领域。
背景技术
近年来，中国低轨移动通信卫星系统建设飞速发展，“虹云”、“鸿雁”等低轨卫星通信系统先后提出。但这些卫星系统目前采用的组网技术还是以地面IP组网技术为基础。容延迟/中断网络(Delay/Disruption Tolerant Networks，DTN)网络具有断续连通的、时延大、节点的处理能力不够强的特点，使得DTN在空间信息网络具有广泛应用。
DTN在空间信息网络的成功应用证明DTN也可应用于低轨道卫星网络。近年来，将DTN应用于低轨道卫星网络，逐渐受到人们的关注。但由于DTN是直接应用存在一系列的问题，尤其在路由方面，现有DTN路由方法都是根据特殊的场景设计的；没有考虑网络中的关键因素(链路或者节点)以及网络流量，因此存在以下技术问题：网络拓扑的剧烈变化导致链路的频繁中断；节点的存储能力和计算能力有限；现有的DTN路由大多是单路径传输，容易造成堵塞排队，传输效率低，可靠性差。
CGR(Contract Graph Routing)是一种基于先验知识类的路由，通过通信节点间链路的预先规划以及周期性，根据网络中各节点之间的接触计划生成接触图。当通信节点有消息发送时，CGR方法将分析这个接触图并计算出生成下一跳节点的集合，然后在集合中选择传输路径。当数据到达下一跳节点时，CGR方法将在下一跳节点继续运行这个流程。CGR是一种完全依赖连接计划的路由方法，这种方法在周期性应用场景中比其他路由方法要更少的占用存储资源及计算资源。因此，CGR路由自提出以来就被广泛应用于空间信息网络。
随后，多种针对CGR方法的改进方法被提出，包括：
ECGR路由方法：针对避免CGR方法在路由计算中产生环路以及路由震荡，提出一种改进的方法，采用Dijkstra方法计算最短路径，降低了路由方法的开销，目前已成为CGR方法的核心。
CGR-EB路由方法：基于减少节点计算量的考虑提出，在CGR路由方法的基础上增加了扩展块编排对数据包里。
CGR-ETO：最早传输机会方法，考虑三种不同优先级数据的排队延迟，提高各优先级束到达时间的准确性，并提出Overbooking Management机制，来处理接触过度使用的情况该方法是目前认可度最高的CGR方法。
以上改进后的CGR路由均有其优势，但是将CGR路由应用于低轨道卫星网络，尤其针对用户网络传输业务情况，还需要解决现存在的以下几种问题：
1.低轨道卫星节点的动态性非常高，节点之间的连接稳定性差，最终会导致连接计划与实际的网络拓扑不一致，传输的可靠性差，导致连接计划不可靠，最终计算的路径可能是无效的，此时数据包被暂存在卫星节点之中，大大增加了数据包的排队时延，同时增加了卫星节点拥塞的可能性。
2.CGR路由在计算时并没有充分考虑链路的状态以及排队时延，在一些特殊情况下可能会造成传输时延过大甚至缓存溢出而导致的丢包。
3.低轨卫星DTN网络中，会存在一些比较“重要”的节点，这些节点存在于很多路径上，会在同一时间接收到很多数据包，在有限的处理条件下，节点中会缓存很多数据包，不仅仅增加数据包排队时延，而且极其容易致使节点拥塞。
4.CGR路由是基于单副本的卫星路由方法，源端和目的端之间的数据传输仅又一条传输路径，这种传输模式传输能力有限，不能充分利用网络资源，尤其低轨卫星网络中，节点资源有限，一旦业务冲突，很可能会造成网络拥塞，甚至局部瘫痪。
发明内容
本发明实施例提供一种充分利用网络资源，不会造成节点拥塞或网络拥塞，在保证业务量的基础上能够有效降低排队时延对整个网络性能的影响的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法及系统。
本发明实施例提供一种低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，包括：
根据接触信息与距离信息，对每个节点生成接触计划，通过所述接触计划生成每个节点的接触图；
基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合；
基于本地节点和所述邻居节点集合中的每一个邻居节点之间的链路状态以及吞吐量，并计算出总时延，生成一个可转发节点集合；
将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的路径作为最佳路径进行数据传输，总时延第二小的路径作为备份路径。
根据本发明实施例所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，其中，所述接触信息表示定时间间隔内两个节点间的数据传输速率，包含开始UTC时间、终止UTC时间、发送节点、接收节点以及发送节点到接收节点的计划传输速率；所述距离信息表示定时间间隔内两个节点间的距离，包含开始UTC时间、终止UTC时间、发送节点、接收节点以及发送节点到接收节点的预期距离。
根据本发明实施例所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，其中，所述基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合具体包括：
S21：判断接触计划中的接收节点是否为目的节点，若否，跳过该节点；若是，执行S22；
S22：判断发送节点是否为本地节点，若是，则将发送节点加入备选节点集合；若否，执行S23；
S23：判断发送节点是否为备选节点集合中的节点，若是，跳过该节点；若否，执行S24；
S24：将发送节点作为目的节点，返回S21；
将每个接触计划中的接收节点执行S21至S24，将得到的所有备选节点集合组合成邻居节点集合。
根据本发明实施例所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，其中，所述基于本地节点和所述邻居节点集合中的每一个邻居节点之间的链路状态以及吞吐量，并计算出总时延，生成一个可转发节点集合具体包括：
S31:判断节点集合中的一个邻居节点的链路剩余容量是否小于预设阈值；
S32:若S31的结果为是，将所述邻居节点从邻居节点集合中删除，并返回S31；
S33:若S31的结果为否，判断计算吞吐量是否小于实际业务量；
S34:若计算吞吐量小于实际业务量，则将所述邻居节点从邻居节点集合中删除，并返回S31；
S35:若计算吞吐量不小于实际业务量，执行S36；
S36:计算传输总时延；
将所述邻居节点集合中的每一个邻居节点执行S31至S36，生成一个可转发节点集合。
根据本发明实施例所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，其中，所述将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的路径作为最佳路径进行数据传输，总时延第二小的路径作为备份路径具体包括：
S41:将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的两条路径分别作为最佳路径和备份路径；
S42:判断所述最佳路径的目的节点容量是否达到容量阈值，若否，采用最佳路径进行数据传输；若是，则执行S43；
S43:判断备份路径的目的节点阈值是否达到阈值，若否，采用备份路径进行数据传输；若是，则执行S44；
S44：删除最佳路径和备份路径，基于剩余的可转发节点集合返回S41。
根据本发明实施例所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，其中，所述总时延为传播时延、发送时延、排队时延、等待时延的叠加，其中，
所述传播时延是通过接触计划中的距离信息得知源节点到目的节点之间的物理距离Dm，n物理距离除以光速得到；
所述发送时延表示链路层处理数据时间；
所述排队时延表示要转发数据之前所有等待转发的数据传输时延之和；
所述等待时延表示源节点和目的节点之间的连通时间。
根据本发明实施例所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，其中，所述通过所述接触计划生成每个节点的接触图具体包括：根据每个节点完整的接触计划、在每个节点本地建立接触图，并对每个其它节点建立xmit列表和origin列表，其中，每个所述xmit列表的列表数据包括接触开始时间、接触停止时间、发送节点号和数据传输速率，所述xmit列表的列表数据通过所有接收节点为节点的接触信息得到；且所述xmit列表通过接触开始时间进行排序；每个所述origin列表包括发送节点号、以及所述发送节点到接收节点的当前距离，所述origin列表的列表数据通过距离信息得到。
本发明实施例提供一种低轨卫星DTN网络路由路径选取系统，包括：
接触计划生成模块，用于根据接触信息与距离信息，对每个节点生成接触计划，通过所述接触计划生成每个节点的接触图；
邻居节点生成模块，连接所述接触计划生成模块，用于基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合；
可转发节点生成模块，连接所述邻居节点生成模块，用于基于本地节点和所述邻居节点集合中的每一个邻居节点之间的链路状态以及吞吐量，并计算出总时延，生成一个可转发节点集合；
路径选取模块，连接所述可转发节点生成模块，用于将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的路径作为最佳路径进行数据传输，总时延第二小的路径作为备份路径。
本发明实施例提供一种电子设备，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，所述处理器执行所述程序时实现所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法的步骤。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法的步骤。
本发明实施例通过接触信息与距离信息，对每个节点生成接触计划，基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合，基于本地节点和所述邻居节点集合中的每一个邻居节点之间的链路状态以及吞吐量，并计算出总时延，生成一个可转发节点集合；最终选取总时延最小的路径作为最佳路径进行数据传输，总时延第二小的路径作为备份路径。传输的可靠性好，连接计划可靠，大大减小了数据包的排队时延，同时降低了卫星节点拥塞的可能性。充分考虑链路的状态以及排队时延，不会造成传输时延过大、缓存溢出而导致的丢包等问题，选取最佳路径和备份路径，充分利用网络资源，不会造成节点拥塞或网络拥塞，在保证业务量的基础上能够有效的降低排队时延对整个网络性能的影响。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明实施例提供的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法的示意图；
图2是本发明实施例提供的低轨卫星DTN网络路由路径选取系统的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
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。
图1为本发明实施例提供的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法的示意图，如图1所示，包括：
S1:根据接触信息与距离信息，对每个节点生成接触计划，通过所述接触计划生成每个节点的接触图。
S1中，接触信息表示定时间间隔内两个节点间的数据传输速率，包含开始UTC(协调世界时，又称世界统一时间、世界标准时间、国际协调时间。协调世界时是以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种时间计量系统)时间、终止UTC时间、发送节点、接收节点以及发送节点到接收节点的计划传输速率；所述距离信息表示定时间间隔内两个节点间的距离，包含开始UTC时间、终止UTC时间、发送节点、接收节点以及发送节点到接收节点的预期距离。
接触图是通过完整的接触计划生成，每个节点根据完整的接触计划建立自己的接触图数据结构，接触图在每个节点本地建立。
S2:基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合；
S2具体包括：
S21：判断接触计划中的接收节点是否为目的节点，若否，跳过该节点；若是，执行S22；
S22：判断发送节点是否为本地节点，若是，则将发送节点加入备选节点集合；若否，执行S23；
S23：判断发送节点是否为备选节点集合中的节点，若是，跳过该节点；若否，执行S24；
S24：将发送节点作为目的节点，返回S21；
将每个接触计划中的接收节点执行S21至S24，将得到的所有备选节点集合组合成邻居节点集合。
也就是说，上述S2中的接触检查过程采用递归的方法计算，直到找到一条完整的没有环路的路径。接触检查过程会遍历所有的连接计划信息，如果连接计划信息的接收节点不是目的节点，那么跳过该节点，对于连接计划信息的接收节点是目的节点的：
发送节点是本地节点，直接将发送节点加入备选节点集合；
发送节点是备选节点集合中的节点，跳过；
发送节点既不是本地节点也不是备选节点集合中的节点，将发送节点作为目的节点，再次执行连接检查过程。
直到遍历完所有的连接计划，将会得到邻居节点集合。
S3:基于本地节点和所述邻居节点集合中的每一个邻居节点之间的链路状态以及吞吐量，并计算出总时延，生成一个可转发节点集合；
S3具体包括：
S31:判断节点集合中的一个邻居节点的链路剩余容量是否小于预设阈值；
S32:若S31的结果为是，将所述邻居节点从邻居节点集合中删除，并返回S31；
S33:若S31的结果为否，判断计算吞吐量是否小于实际业务量；
S34:若计算吞吐量小于实际业务量，则将所述邻居节点从邻居节点集合中删除，并返回S31；
S35:若计算吞吐量不小于实际业务量，执行S36；
S36:计算传输总时延；
其中，吞吐量是指链路在单位时间成功传送数据的的数量，吞吐量W计算方法为：
Figure BDA0002718423540000091
上述公式中，tm,n-start表示m，n节点开始接触时间；
tm,n-end表示m，n节点结束接触时间；
Cm,n(t)表示m，n节点之间的信息传输速率。
将所述邻居节点集合中的每一个邻居节点执行S31至S36，生成一个可转发节点集合。
对于每一个邻居节点，我们检查本地节点和该节点之间的链路状态，我们将提前设置一个链路容量阈值，如果链路剩余容量小于设置的阈值，那么放弃该路径，即从邻居节点集合中删除；否则，按照吞吐量的计算方法计算吞吐量，与实际业务量对比，若计算吞吐量小于实际业务量，则放弃改路径，即从邻居节点集合中删除；否则，按照上述公式计算总时延。遍历整个邻居节点集合，最后生成一个可转发节点集合。
S4:将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的路径作为最佳路径进行数据传输，总时延第二小的路径作为备份路径。
S4具体包括：
S41:将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的两条路径分别作为最佳路径和备份路径；
S42:判断所述最佳路径的目的节点容量是否达到容量阈值，若否，采用最佳路径进行数据传输；若是，则执行S43；
S43:判断备份路径的目的节点阈值是否达到阈值，若否，采用备份路径进行数据传输；若是，则执行S44；
S44：删除最佳路径和备份路径，基于剩余的可转发节点集合返回S41。
经过接触检查过程后，可转发节点集合中的每一个节点都是可以转发数据包的相邻节点。将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的两条路径，其中总时延最小的路径进行数据传输，另外一条作为备份路径。判断最佳路径目的节点容量是否达到容量阈值，没有到达容量阈值采用最佳路径传输；否则，判断备份路径目的节点阈值是否达到容量阈值，若没有达到容量阈值，采用备份路径传输；否则，将删除这两条路径，从备选节点集合中重新选择新的最佳路径和备份路径，并判断是否达到容量阈值，直到找到合适的传输路径。采取这种方案，可以保证业务量的基础上有效避开一些链路负担比较重的节点，选取其他时延更小的路径，从而在保证业务量的基础上有效的降低排队时延对整个网络性能的影响。
上述实施例中，总时延为传播时延、发送时延、排队时延、等待时延的叠加，其中，
所述传播时延是通过接触计划中的距离信息得知源节点到目的节点之间的物理距离Dm，n物理距离除以光速得到；传播时延计算方法为：
Figure BDA0002718423540000111
所述发送时延表示链路层处理数据时间；发送时延计算方法为：
Figure BDA0002718423540000112
所述排队时延表示要转发数据之前所有等待转发的数据传输时延之和；排队时延计算方法为：
Figure BDA0002718423540000113
所述等待时延表示源节点和目的节点之间的连通时间，不是所有的数据都会立刻转发给目的节点，源节点和目的节点之间存在连通时间。若当前时间不在连通时间范围内，需等待链路连通是才可以转发。等待时延计算方法为：
Figure BDA0002718423540000114
总时延计算方法为：
Dpath＝tm,n+tsend+tq+twait
其中，Dm，n表示两节点间的物理距离；
c表示光速；
Ldata表示发送数据包帧长，单位为bit；
BW表示信道带宽，单位为bit/s；
tcontract表示两节点开始接触时间；
tnow表示当前时间。
通过所述接触计划生成每个节点的接触图具体包括：根据每个节点完整的接触计划、在每个节点本地建立接触图，并对每个其它节点建立xmit列表和origin列表，其中，每个所述xmit列表的列表数据包括接触开始时间、接触停止时间、发送节点号和数据传输速率，所述xmit列表的列表数据通过所有接收节点为节点的接触信息得到；且所述xmit列表通过接触开始时间进行排序；每个所述origin列表包括发送节点号、以及所述发送节点到接收节点的当前距离，所述origin列表的列表数据通过距离信息得到。
本发明实施例通过接触信息与距离信息，对每个节点生成接触计划，基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合，基于本地节点和所述邻居节点集合中的每一个邻居节点之间的链路状态以及吞吐量，并计算出总时延，生成一个可转发节点集合；最终选取总时延最小的路径作为最佳路径进行数据传输，总时延第二小的路径作为备份路径。传输的可靠性好，连接计划可靠，大大减小了数据包的排队时延，同时降低了卫星节点拥塞的可能性。充分考虑链路的状态以及排队时延，不会造成传输时延过大、缓存溢出而导致的丢包等问题，选取最佳路径和备份路径，充分利用网络资源，不会造成节点拥塞或网络拥塞，在保证业务量的基础上能够有效的降低排队时延对整个网络性能的影响。
图2为本发明实施例提供的低轨卫星DTN网络路由路径选取系统的示意图，如图2所示，该系统包括：
接触计划生成模块10，用于根据接触信息与距离信息，对每个节点生成接触计划，通过所述接触计划生成每个节点的接触图；
邻居节点生成模块20，连接所述接触计划生成模块10，用于基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合；
可转发节点生成模块30，连接所述邻居节点生成模块20，用于基于本地节点和所述邻居节点集合中的每一个邻居节点之间的链路状态以及吞吐量，并计算出总时延，生成一个可转发节点集合；
路径选取模块40，连接所述可转发节点生成模块30，用于将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的路径作为最佳路径进行数据传输，总时延第二小的路径作为备份路径。
本案实施例的低轨卫星DTN网络路由路径选取系统的工作原理与上述实施例的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法是相应的，此处不再一一赘述。
图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(Communications Interface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行一种低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，该方法包括：
根据接触信息与距离信息，对每个节点生成接触计划，通过所述接触计划生成每个节点的接触图；
基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合；
基于本地节点和所述邻居节点集合中的每一个邻居节点之间的链路状态以及吞吐量，并计算出总时延，生成一个可转发节点集合；
将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的路径作为最佳路径进行数据传输，总时延第二小的路径作为备份路径。
此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行一种低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，该方法包括：
根据接触信息与距离信息，对每个节点生成接触计划，通过所述接触计划生成每个节点的接触图；
基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合；
基于本地节点和所述邻居节点集合中的每一个邻居节点之间的链路状态以及吞吐量，并计算出总时延，生成一个可转发节点集合；
将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的路径作为最佳路径进行数据传输，总时延第二小的路径作为备份路径。
又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行一种低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，该方法包括：
根据接触信息与距离信息，对每个节点生成接触计划，通过所述接触计划生成每个节点的接触图；
基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合；
基于本地节点和所述邻居节点集合中的每一个邻居节点之间的链路状态以及吞吐量，并计算出总时延，生成一个可转发节点集合；
将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的路径作为最佳路径进行数据传输，总时延第二小的路径作为备份路径。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (9)

1.一种低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，其特征在于，包括：
根据接触信息与距离信息，对每个节点生成接触计划，通过所述接触计划生成每个节点的接触图；
基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合；
在邻居节点的链路剩余容量小于预设阈值以及吞吐量小于实际业务量的情况下，基于本地节点和所述邻居节点集合中的每一个邻居节点之间的链路状态以及吞吐量，并计算出总时延，生成一个可转发节点集合；
将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的路径作为最佳路径进行数据传输，总时延第二小的路径作为备份路径；
所述基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合具体包括：
S21：判断接触计划中的接收节点是否为目的节点，若否，跳过该节点；若是，执行S22；
S22：判断发送节点是否为本地节点，若是，则将发送节点加入备选节点集合；若否，执行S23；
S23：判断发送节点是否为备选节点集合中的节点，若是，跳过该节点；若否，执行S24；
S24：将发送节点作为目的节点，返回S21；
将每个接触计划中的接收节点执行S21至S24，将得到的所有备选节点集合组合成邻居节点集合。
2.根据权利要求1所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，其特征在于，所述接触信息表示定时间间隔内两个节点间的数据传输速率，包含开始UTC时间、终止UTC时间、发送节点、接收节点以及发送节点到接收节点的计划传输速率；所述距离信息表示定时间间隔内两个节点间的距离，包含开始UTC时间、终止UTC时间、发送节点、接收节点以及发送节点到接收节点的预期距离。
3.根据权利要求1所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，其特征在于，所述基于本地节点和所述邻居节点集合中的每一个邻居节点之间的链路状态以及吞吐量，并计算出总时延，生成一个可转发节点集合具体包括：
S31:判断节点集合中的一个邻居节点的链路剩余容量是否小于预设阈值；
S32:若S31的结果为是，将所述邻居节点从邻居节点集合中删除，并返回S31；
S33:若S31的结果为否，判断计算吞吐量是否小于实际业务量；
S34:若计算吞吐量小于实际业务量，则将所述邻居节点从邻居节点集合中删除，并返回S31；
S35:若计算吞吐量不小于实际业务量，执行S36；
S36:计算传输总时延；
将所述邻居节点集合中的每一个邻居节点执行S31至S36，生成一个可转发节点集合。
4.根据权利要求1所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，其特征在于，所述将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的路径作为最佳路径进行数据传输，总时延第二小的路径作为备份路径具体包括：
S41:将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的两条路径分别作为最佳路径和备份路径；
S42:判断所述最佳路径的目的节点容量是否达到容量阈值，若否，采用最佳路径进行数据传输；若是，则执行S43；
S43:判断备份路径的目的节点阈值是否达到阈值，若否，采用备份路径进行数据传输；若是，则执行S44；
S44：删除最佳路径和备份路径，基于剩余的可转发节点集合返回S41。
5.根据权利要求1所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，其特征在于，所述总时延为传播时延、发送时延、排队时延、等待时延的叠加，其中，
所述传播时延是通过接触计划中的距离信息得知源节点到目的节点之间的物理距离Dm,n除以光速得到；
所述发送时延表示链路层处理数据时间；
所述排队时延表示要转发数据之前所有等待转发的数据传输时延之和；
所述等待时延表示源节点和目的节点之间的连通时间。
6.根据权利要求1所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法，其特征在于，所述通过所述接触计划生成每个节点的接触图具体包括：根据每个节点完整的接触计划、在每个节点本地建立接触图，并对每个其它节点建立xmit列表和origin列表，其中，每个所述xmit列表的列表数据包括接触开始时间、接触停止时间、发送节点号和数据传输速率，所述xmit列表的列表数据通过所有接收节点为节点的接触信息得到；且所述xmit列表通过接触开始时间进行排序；每个所述origin列表包括发送节点号、以及所述发送节点到接收节点的当前距离，所述origin列表的列表数据通过距离信息得到。
7.一种低轨卫星DTN网络路由路径选取系统，其特征在于，包括：
接触计划生成模块，用于根据接触信息与距离信息，对每个节点生成接触计划，通过所述接触计划生成每个节点的接触图；
邻居节点生成模块，连接所述接触计划生成模块，用于基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合；
可转发节点生成模块，连接所述邻居节点生成模块，用于在邻居节点的链路剩余容量小于预设阈值以及吞吐量小于实际业务量的情况下，基于本地节点和所述邻居节点集合中的每一个邻居节点之间的链路状态以及吞吐量，并计算出总时延，生成一个可转发节点集合；
路径选取模块，连接所述可转发节点生成模块，用于将可转发节点集合中的节点中的总时延按照降序排列，选取总时延最小的路径作为最佳路径进行数据传输，总时延第二小的路径作为备份路径；
所述基于发送节点和接触计划中的接收节点，得到邻居节点集合具体包括：
S21：判断接触计划中的接收节点是否为目的节点，若否，跳过该节点；若是，执行S22；
S22：判断发送节点是否为本地节点，若是，则将发送节点加入备选节点集合；若否，执行S23；
S23：判断发送节点是否为备选节点集合中的节点，若是，跳过该节点；若否，执行S24；
S24：将发送节点作为目的节点，返回S21；
将每个接触计划中的接收节点执行S21至S24，将得到的所有备选节点集合组合成邻居节点集合。
8.一种电子设备，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1-6任一所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一所述的低轨卫星DTN网络路由路径选取方法的步骤。
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