CN113852415A - 一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法 - Google Patents

一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113852415A
CN113852415A CN202111133776.7A CN202111133776A CN113852415A CN 113852415 A CN113852415 A CN 113852415A CN 202111133776 A CN202111133776 A CN 202111133776A CN 113852415 A CN113852415 A CN 113852415A
Authority
CN
China
Prior art keywords
satellite network
tunnel
low
orbit satellite
satellite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111133776.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113852415B (zh
Inventor
孙晨华
张亚生
王旭阳
何辞
董飞虎
李新桐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 54 Research Institute
Original Assignee
CETC 54 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 54 Research Institute filed Critical CETC 54 Research Institute
Priority to CN202111133776.7A priority Critical patent/CN113852415B/zh
Publication of CN113852415A publication Critical patent/CN113852415A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113852415B publication Critical patent/CN113852415B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18513—Transmission in a satellite or space-based system
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18521—Systems of inter linked satellites, i.e. inter satellite service

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

本发明涉及卫星网络领域中的组网技术，公开一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法，该方法采用集中计算方式，在节点间建立多条隧道，并基于标签栈的源路由技术控制数据在隧道内的转发。该方法通过网络状态监测，可动态调整节点间的隧道路由，实现低轨卫星网络的全局流量负载均衡。本发明为不同类的业务提供差异性的隧道传输服务，能有效降低星载存储和处理压力，适用于低轨卫星大规模组网应用。

Description

一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法
技术领域
本发明公开于一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法，涉及卫星网络领域中的组网技术。在低轨卫星网络领域，通过全网的流量信息采集，调用全局流量调度算法，对低轨卫星网络的路由进行统一配置，实现快速的全网业务流量负载均衡。
背景技术
随着新型卫星应用的发展，对卫星网络服务质量(Quality of Service,QoS)的要求越来越高，卫星网络拥塞导致的数据传输延迟将可能造成巨大的影响。在此背景下，针对大量动态变化的卫星网络业务，设计快速和自适应的网络流量路由优化方法对提高卫星网络性能和满足业务的高QoS要求具有重要意义。
现有的卫星网络负载均衡路由方法都采用实时计算的方式在动态变化的网络中选取最优路径，在卫星数量巨大的网络中，这种方法会给控制器计算资源和带宽资源带来不小的负担，并且很难做到实时准确，计算结果具有一定的滞后性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于基于星载处理能力受限的环境下，实现低轨卫星网络全网流量负载均衡为目的，提出了一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法。
本发明是这样实现的：
一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法，在节点间建立多条隧道，实现低轨卫星网络的全局流量负载均衡，包括以下步骤：
(1)针对低轨卫星网络拓扑周期性变化特性，SDN控制器将一个轨道周期内的星间网络拓扑划分为多个时间片，每个时间片内为卫星节点间计算K条路径集；
(2)SDN控制器根据设定条件，触发隧道路由切换；
(3)SDN控制器从网络监测生成的流量矩阵中选出链路利用率最大的一条边，然后在所有会经过这条边的隧道路由中，选出一条隧道作为优化目标；
(4)从当前时刻对应的时间片的K条路径集中，迭代搜索出链路利用率最低的路径，代替需要优化的隧道；
(5)业务数据通过优化后的隧道进行路由转发。
其中，步骤(1)中，卫星节点间的K条路径集可包含非最短路径；
其中，步骤(2)中，隧道路由切换触发条件包括：链路利用率超出设定值、物理拓扑异常和时间片发生切换。
其中，步骤(4)中，将迭代搜索出的链路利用率最低的逻辑路由，分割成多段路径，并建立标签栈，每个标签代表一段路径。
其中，步骤(5)中，在业务数据前封装多个标签组成的标签栈，当业务数据经过卫星节点时，卫星节点通过查找标签栈内的栈顶标签，控制业务数据的路由转发。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用集中流量调度方案，从全局视图对网络流量进行负载均衡，避免数据流之间的网络资源冲突，提高网络资源利用率。
2、本发明采用离线预算多条路径，链路拥塞时可快速的完成流量调度计算。
3、本发明主动为卫星节点间提供可靠传输路径，避免终端的主动申请引起频繁计算。
3、本发明采用基于标签栈的源路由技术，降低星载转发表存储压力。
附图说明
图1是本发明的协议示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步解释说明。
由于卫星运行轨迹具有周期性的特点，因此卫星网络拓扑是可预测的。因此本发明采用提前计算出卫星网络中所有路径的方法，减小控制器的计算负担。利用SDN架构灵活的控制能力，将获取到的网络流量信息作为路由算法的输入，通过路由优化算法快速地计算出路由，从而实现快速的全网业务流量负载均衡。
一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法，在节点间建立多条隧道，实现低轨卫星网络的全局流量负载均衡，具体包括以下步骤：
(1)针对低轨卫星网络拓扑周期性变化特性，SDN控制器将一个轨道周期内的星间网络拓扑划分为多个时间片，每个时间片内采用K路径算法为卫星节点间计算K条路径集，K条路径集可包含非最短路径，节点间的建立隧道路由；
(2)SDN控制器根据设定条件，触发隧道路由切换。隧道路由切换设定条件包括：链路利用率超出设定值、物理拓扑异常和时间片发生切换。SDN控制器从网络监测生成的流量矩阵中选出链路利用率最大的一条边，然后在所有会经过这条边的隧道路由中，选出一条隧道作为优化目标；
(3)从当前时刻对应的时间片的K路径集中，迭代搜索出链路利用率最低的路径，代替需要优化的隧道；将迭代搜索出的链路利用率最低的逻辑路由，分割成多段路径，并建立标签栈，每个标签代表一段路径；
(4)在业务数据前封装多个标签组成的标签栈，当业务数据经过卫星节点时，卫星节点通过查找标签栈内的栈顶标签，控制业务数据的路由转发。

Claims (5)

1.一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法，在节点间建立多条隧道，实现低轨卫星网络的全局流量负载均衡，其特征在于，包括以下步骤：
(1)针对低轨卫星网络拓扑周期性变化特性，SDN控制器将一个轨道周期内的星间网络拓扑划分为多个时间片，每个时间片内为卫星节点间计算K条路径集；
(2)SDN控制器根据设定条件，触发隧道路由切换；
(3)SDN控制器从网络监测生成的流量矩阵中选出链路利用率最大的一条边，然后在所有会经过这条边的隧道路由中，选出一条隧道作为优化目标；
(4)从当前时刻对应的时间片的K条路径集中，迭代搜索出链路利用率最低的路径，代替需要优化的隧道；
(5)业务数据通过优化后的隧道进行路由转发。
2.根据权利要求1所述的一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法，其特征在于，步骤(1)中，卫星节点间的K条路径集包含非最短路径。
3.根据权利要求1所述的一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法，其特征在于，步骤(2)中，隧道路由切换触发条件包括：链路利用率超出设定值、物理拓扑异常和时间片发生切换。
4.根据权利要求1所述的一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法，其特征在于，步骤(4)中，将迭代搜索出的链路利用率最低的逻辑路由分割成多段路径，并建立标签栈，每个标签代表一段路径。
5.根据权利要求4所述的一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法，其特征在于，步骤(5)中，在业务数据前封装多个标签组成的标签栈，当业务数据经过卫星节点时，卫星节点通过查找标签栈内的栈顶标签，控制业务数据的路由转发。
CN202111133776.7A 2021-09-27 2021-09-27 一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法 Active CN113852415B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111133776.7A CN113852415B (zh) 2021-09-27 2021-09-27 一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111133776.7A CN113852415B (zh) 2021-09-27 2021-09-27 一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113852415A true CN113852415A (zh) 2021-12-28
CN113852415B CN113852415B (zh) 2024-04-26

Family

ID=78980521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111133776.7A Active CN113852415B (zh) 2021-09-27 2021-09-27 一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113852415B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115361335A (zh) * 2022-07-13 2022-11-18 鹏城实验室 一种基于sr-mpls的低轨卫星网络动态路由方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105119838A (zh) * 2015-07-15 2015-12-02 中国人民解放军理工大学 一种非静止轨道卫星网络流量均衡控制方法
CN108540206A (zh) * 2018-04-11 2018-09-14 西安邮电大学 一种基于流量预测的三层卫星网络负载均衡路由方法
EP3629627A1 (en) * 2018-09-27 2020-04-01 GomSpace A/S Routing method for satellite constellations based on hop-by-hop autonomous decisions and minimizing the use of inter-plane links
US20200259739A1 (en) * 2019-02-07 2020-08-13 Lockheed Martin Corporation Data packet forwarding in an ngso satellite network

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105119838A (zh) * 2015-07-15 2015-12-02 中国人民解放军理工大学 一种非静止轨道卫星网络流量均衡控制方法
CN108540206A (zh) * 2018-04-11 2018-09-14 西安邮电大学 一种基于流量预测的三层卫星网络负载均衡路由方法
EP3629627A1 (en) * 2018-09-27 2020-04-01 GomSpace A/S Routing method for satellite constellations based on hop-by-hop autonomous decisions and minimizing the use of inter-plane links
US20200259739A1 (en) * 2019-02-07 2020-08-13 Lockheed Martin Corporation Data packet forwarding in an ngso satellite network

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王璇 等: "低轨卫星网络动态路径切换技术", 北京邮电大学学报, no. 02, 3 June 2020 (2020-06-03) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115361335A (zh) * 2022-07-13 2022-11-18 鹏城实验室 一种基于sr-mpls的低轨卫星网络动态路由方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113852415B (zh) 2024-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5491690A (en) Method and apparatus to speed up the path selection in a packet switching network
US5600638A (en) Method and system for improving the processing time of the path selection in a high speed packet switching network
Liu et al. Load-balancing routing algorithm based on segment routing for traffic return in LEO satellite networks
US7948899B2 (en) Method and apparatus for communications traffic engineering
US4905233A (en) Multiple path routing mechanism for packet communications network
CN109586785B (zh) 基于k最短路径算法的低轨卫星网络路由策略
CN112311441B (zh) 低轨星座网络中的拥塞避免路由方法
Petale et al. Link failure recovery mechanism in software defined networks
CN112350949B (zh) 软件定义网络中基于流调度的重路由拥塞控制方法及系统
Muthumanikandan et al. Link failure recovery using shortest path fast rerouting technique in SDN
WO2000024164A1 (en) Method and apparatus for network control
EP2656548A1 (en) Communications network management
CN109246013B (zh) 一种fc-ae-1553交换型网络中的路由方法
CN114024596B (zh) 一种适用于全球卫星星座的网络流规划方法
CN113852415B (zh) 一种适用于低轨卫星网络的全局流量调度方法
Al-Darrab et al. Software-Defined Networking load distribution technique for an internet service provider
Liu et al. Routing for predictable multi-layered satellite networks
Abbou et al. Towards SDN-based deterministic networking: Deterministic E2E delay case
Ning et al. Load-balancing routing algorithm against inter-satellite link congestion in LEO satellite optical networks
WO2015069761A1 (en) System and method for delay management for traffic engineering
CN109361603B (zh) 基于可编程交换芯片动态调整等价路径流量的方法及系统
Shi et al. Multi-QoS adaptive routing algorithm based on SDN for satellite network
CN114513241B (zh) 一种基于SDN的高性能QoS保证低轨卫星星间路由方法
Yetginer et al. Robust path design algorithms for traffic engineering with restoration in MPLS networks
Fan et al. An optimization algorithm for spatial information network self-healing based on software defined network

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant