CN114024596A - 一种适用于全球卫星星座的网络流规划方法 - Google Patents

一种适用于全球卫星星座的网络流规划方法 Download PDF

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Abstract

一种适用于全球卫星星座的网络流规划方法,将网络流划分为:端到端强实时、端到端实时、端到端非实时、时延敏感、流量优先和尽力而为六种类型,由高到低对应不同的调度优先级和可用带宽门限,分别采用不同的网络流规划方式和QoS保证策略,以满足多类型业务差异化QoS保证要求;同时,针对路由集中计算控制方式存在的部署时间长、异常状态响应慢、重路由网络流量丢失多问题和卫星自主路由方式存在的路由收敛慢、星上开销大、支持网络节点规模受限等缺点,将星座预注路由与局部自检重路由相结合,通过综合运用星座预注路由、结合路径权值的分段路由和局部自主重路由,实现系统环境自适应能力、网络容量、重路由时间、负载均衡等性能指标的显著提升。

Description

一种适用于全球卫星星座的网络流规划方法
技术领域
本发明涉及一种适用于全球卫星星座的网络流规划方法,属于卫星通信领域。
背景技术
低轨全球卫星星座是未来5G/6G网络的重要组成部分,由分布于多个轨道基于星间链路互联的多颗卫星组成,负责实现接入网、承载网等核心功能,系统与地面网络相比存在着显著差异,同时也带来了一系列设计难题,集中体现在以下几个方面:
(1)低轨卫星星座具有卫星数量多、星地切换频繁、地面关口站数量有限、业务类型多样、服务质量(QoS,Quality of Service)保证要求差异大等系统特点。现有网络流规划方法多数面向有线网络,未考虑无线链路传输能力受限、时延大、易切换等问题;主要针对最大流、最小费用流、路径规划、负载均衡等特定问题开展研究,无法系统解决低轨卫星星座多类型业务共存共用时的QoS保证问题;
(2)低轨卫星星座星间拓扑按不同的时间片规律变化,卫星与地面关口站间的星地馈电链路按周期进行切换;星座路由方面,路由集中计算控制方式存在路由部署时间长、异常状态响应慢、重路由网络流量丢失多等问题;卫星自主路由方式存在路由收敛慢、星上计算处理开销大、支持网络节点规模受限等缺点;
(3)低轨卫星星座系统中,地面管控中心通过高轨卫星和地面关口站可以收集掌握全网拓扑信息、状态信息,同时拥有强大的计算存储能力;低轨卫星在星间链路状态检测、网络拓扑发现、重路由等方面具有实时性强、响应快的优势,但是星上计算存储能力非常有限。
发明内容
本发明解决的技术问题是:针对低轨卫星星座网络特点、主要业务类型及其QoS保证要求,提供一种适用于全球卫星星座能够满足多类型业务差异化QoS保证要求,同时实现网络容量、环境自适应和负载均衡能力全面提升的网络流规划方法。
本发明的技术解决方案是:
一种适用于全球卫星星座的网络流规划方法,步骤如下:
(1)将低轨卫星星座网络流进行划分,具体划分为:端到端强实时、端到端实时、端到端非实时、时延敏感、流量优先和尽力而为六种类型;
该六种类型的网络流依次对应优先级1~优先级6,优先级1为最高优先级,优先级依次降低,优先级6为最低优先级;
优先级1对应的可用带宽门限为最大可用带宽,优先级2~优先级6对应的可用带宽门限依次降低,分别对应门限1~门限5;
(2)针对六种网络流类型,分别设计对应的信令处理队列;
低轨卫星或地面管控中心接收到卫星终端发送业务接入申请信令后,首先根据信令中的网络流类型字段,进行信令入队列处理;其后根据网络流类型对应的优先级顺序,从高到低依次调度处理每个队列中的业务接入申请信令,实施业务接入控制;
(3)针对六种网络流类型,分别设计对应的网络流规划策略,对网络流进行分类规划和调度处理;
对于端到端强实时、端到端实时和端到端非实时三类网络流,由地面管控中心根据对应的网络流规划策略进行网络流规划并控制卫星进行网络流调度处理;对于时延敏感、流量优先和尽力而为三类网络流,由卫星根据对应的网络流规划策略并结合星座预注路由与局部自检重路由相结合的路径选择方法,自主对网络流进行规划和调度处理。
进一步的,端到端强实时类网络流,指业务持续时间≥10分钟,要求每跳星上处理时延≤5ms、端到端传输时延尽可能短,丢帧率低于1E-7的业务;
端到端实时类网络流,是指要求每跳星上处理时延≤10ms、端到端传输时延尽可能短,丢帧率低于1E-7的业务;
端到端非实时类网络流,指业务持续时间随机,要求每跳星上处理时延≤30ms、丢帧率低于1E-7的业务;
时延敏感类网络流,指业务持续时间随机,要求每跳星上处理时延≤5ms、端到端传输时延尽可能短,丢帧率低于1E-7的业务;
流量优先类网络流,指业务持续时间随机,要求每跳星上处理时延≤30ms、丢帧率低于1E-6,优先保证传输带宽需求的业务;
尽力而为类网络流,指业务持续时间随机,要求每跳星上处理时延≤100ms、丢帧率低于1E-5的业务。
进一步的,所述网络流规划策略,具体包括:
对于端到端强实时类网络流,由地面管控中心按照最短路径优先策略,进行端到端网络流全局规划;
对于端到端实时类网络流,由地面管控中心进行端到端网络流规划,规划过程仍然采用最短路径优先策略,但将可用带宽门限1作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图,基于此新的网络拓扑图,进行计算选路;
对于端到端非实时类网络流,由地面管控中心进行端到端网络流规划,规划过程采用流量优先策略,同时将可用带宽门限2作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图,基于此新的网络拓扑图,进行计算选路;
对于时延敏感类网络流,采用全局/局部组合规划的方式,由地面管控中心根据全网流量分布和负载情况,周期更新卫星上使用的星座路径时延及可用带宽信息;由卫星分段规划网络流转发路径,规划过程是首先将可用带宽门限3作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图;其次基于此新的网络拓扑图,根据链路时延权值,按照最短时延进行计算选路;
对于流量优先类网络流,采用全局/局部组合规划的方式,由地面管控中心根据全网流量分布和负载情况,周期更新卫星上使用的星座路径时延及可用带宽信息;由卫星分段规划网络流转发路径,规划过程是首先将可用带宽门限4作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图;其次基于此新的网络拓扑图,根据链路带宽权值,按照流量优先进行计算选路;
对于尽力而为类网络流,采用卫星自主规划方式,由卫星逐跳规划网络流转发路径,规划过程是首先将可用带宽门限5作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图;其次基于此新的网络拓扑图,按照最短路径逐跳计算选路。
进一步的,所述星座预注路由与局部自检重路由相结合的路径选择方法,具体包括:
(3.1)由地面管控中心根据低轨卫星星座星间链路、星地馈电链路拓扑变化关系,预先计算不同时间段内的星座路由信息和备份路由信息;卫星在发射前存储地面管控中心预先计算好的不同时段星座路由信息和备份路由信息;或者在卫星发射后,由地面管控中心向卫星上注计算好的不同时段星座路由信息和备份路由信息;
(3.2)卫星星座在轨运行期间,低轨卫星在不同时间点,按照星座拓扑变化规律,切换启用对应的预注路由信息;卫星周期计算得到时延敏感、流量优先和尽力而为三类网络流的路由表,根据路由表对相应网络流进行调度处理;
(3.3)每颗低轨卫星周期检测和交互周边两跳以内的邻居和链路状态信息;当发现链路异常中断或相邻卫星意外失效时,分别计算时延敏感、流量优先和尽力而为三类网络流相应失效路径的备份路由,根据计算结果控制更新对应的时延敏感类网络流路由表、流量优先类网络流路由表和尽力而为类网络流路由表,完成备份路由切换;同时将异常状态信息通报给周边两跳以内的卫星及地面管控中心;
(3.4)地面管控中心收到卫星通告的异常状态信息后,更新卫星星座拓扑信息,重新计算不同时间段内的星座路由信息和备份路由信息,并将拓扑信息和路由信息分批上注给星座中的低轨卫星,同时约定上注信息启用时刻;低轨星座卫星接收到地面管控中心上注的星座拓扑信息、路由信息和备份路由信息后,在约定启用时刻统一启用;
(3.5)地面管控中心收到卫星通告的异常状态信息后,对目前正在提供服务的端到端强实时、端到端实时、端到端非实时类网络流进行重新规划,并将网络流重归划结果和调整时刻通告给卫星;相关卫星按照约定时刻在启用预注路由信息后,同时启用新的网络流规划结果;
(3.6)地面管控中心收到卫星通告的异常状态信息后,根据新的网络拓扑、流量分布和负载信息,重新计算并更新卫星使用的星座路径时延及可用带宽信息。
进一步的,所述两跳以内是指:以当前卫星A为基准点,信息传输到与该卫星A相邻的卫星B为一跳,进一步再传输到与卫星B相邻的卫星C为第二跳。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明提出了一种适用于全球卫星星座的网络流规划方法,针对低轨卫星星座典型业务特点及其QoS保证差异,将网络流划分为端到端强实时、端到端实时、端到端非实时、时延敏感、流量优先、尽力而为等六种类型,分别采用不同的网络流规划方式和QoS保证策略,在满足多类型业务差异化QoS保证要求的同时,实现了网络流整体优化与局部优化的平衡;本发明通过采用星座预注路由与局部自检重路由相结合的路径选择方法,综合运用星座预注路由、结合路径权值的分段路由和局部自主重路由,实现了系统环境自适应能力、网络容量、重路由时间、负载均衡等性能指标的显著提升。
(2)本发明充分考虑低轨卫星星座星间拓扑按不同时间片规律变化,星地馈电链路按周期切换等特点,利用地面管控中心掌握全网状态信息、计算能力强和卫星在链路状态检测、拓扑发现、重路由等方面实时性强、响应快的特点,通过采用星座预注路由与局部自检重路由相结合的网络流路径选择方法,综合运用星座预注路由、结合路径权值的分段路由和局部自主重路由,显著提升了低轨卫星星座的网络容量、服务质量、环境自适应和负载均衡能力。
(3)本发明充分考虑了全球低轨卫星星座的任务需求和卫星系统的能力特点,方法简单高效,具有工程可行性。
附图说明
图1为本发明的全球低轨卫星星座系统组织结构示意图;
图2为本发明的星地解耦的卫星路由自治域划分方法示意图;
图3为本发明的星座预注路由与局部自检重路由相结合的网络流路径选择方法示意图;
图4为本发明网络流规划示意图。
具体实施方式
如图1所示为全球卫星星座系统组织结构与功能划分示意图。
全球卫星星座系统主要由空间段、地面段、应用段三部分组成,其中空间段主要以低轨星座为主,结合部分高轨卫星组成,负责实现5G/6G网络中的卫星接入网和卫星承载网功能;地面段主要包括各类卫星地面站/关口站、5G/6G核心网、地面管控中心等,负责实现各类业务服务、卫星测控、网络操作管理等功能;应用段则主要由各类用户站网组成,通过按需接入星地5G/6G网络获取所需服务。
参照图2,图2为星地解耦的卫星路由自治域划分示意图。具体实现方式如下:
(a)将低轨卫星星座中的卫星和地面关口站划分在同一个卫星路由自治域内;
(b)将各类卫星终端和用户站网根据不同系统的任务需求和规划方案,分别划分在不同的用户路由自治域内;
(c)为低轨卫星星座中的每颗卫星分配唯一的卫星标识号,在卫星路由自治域内基于卫星标识号进行路由转发;
(d)在不同用户路由自治域内及用户路由自治域间,基于I P地址和MAC地址进行路由转发。
基于此方法可实现星地解耦,有效解决星地网段匹配与地址切换管理问题。
如图4所示,本发明提出的一种适用于全球卫星星座的网络流规划方法,步骤如下:
(1)将低轨卫星星座网络流进行分类处理,具体划分为:端到端强实时、端到端实时、端到端非实时、时延敏感、流量优先和尽力而为六种类型;
该六种类型的网络流依次对应优先级1~优先级6,优先级1为最高优先级,优先级依次降低,优先级6为最低优先级;
优先级1对应的可用带宽门限为最大可用带宽,优先级2~优先级6对应的可用带宽门限依次降低,分别对应门限1~门限5;(门限1≥门限2≥门限3≥门限4≥门限5),具体门限值由地面管控中心结合网络规划结果进行配置;。
进一步的,端到端强实时类网络流,指业务持续时间≥10分钟,要求每跳星上处理时延≤5ms、端到端传输时延尽可能短,丢帧率低于1E-7的业务;
端到端实时类网络流,是指要求每跳星上处理时延≤10ms、端到端传输时延尽可能短,丢帧率低于1E-7的业务;
端到端非实时类网络流,指业务持续时间随机,要求每跳星上处理时延≤30ms、丢帧率低于1E-7的业务;
时延敏感类网络流,指业务持续时间随机,要求每跳星上处理时延≤5ms、端到端传输时延尽可能短,丢帧率低于1E-7的业务;
流量优先类网络流,指业务持续时间随机,要求每跳星上处理时延≤30ms、丢帧率低于1E-6,优先保证传输带宽需求的业务;
尽力而为类网络流,指业务持续时间随机,要求每跳星上处理时延≤100ms、丢帧率低于1E-5的业务。
(2)针对六种网络流类型,分别设计对应的信令处理队列;
低轨卫星或地面管控中心接收到卫星终端发送业务接入申请信令后,首先根据信令中的网络流类型字段,进行信令入队列处理;其后根据网络流类型对应的优先级顺序,从高到低依次调度处理每个队列中的业务接入申请信令,实施业务接入控制;
(3)针对六种网络流类型,分别设计对应的网络流规划策略,对网络流进行分类规划和调度处理;
对于端到端强实时、端到端实时和端到端非实时三类网络流,由地面管控中心根据对应的网络流规划策略进行网络流规划并控制卫星进行网络流调度处理;对于时延敏感、流量优先和尽力而为三类网络流,由卫星根据对应的网络流规划策略并结合星座预注路由与局部自检重路由相结合的路径选择方法,自主对网络流进行规划和调度处理。
所述网络流规划策略,具体包括:
对于端到端强实时类网络流,由地面管控中心按照最短路径优先策略,进行端到端网络流全局规划;
对于端到端实时类网络流,由地面管控中心进行端到端网络流规划,规划过程仍然采用最短路径优先策略,但将可用带宽门限1作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图,基于此新的网络拓扑图,进行计算选路;
对于端到端非实时类网络流,由地面管控中心进行端到端网络流规划,规划过程采用流量优先策略,同时将可用带宽门限2作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图,基于此新的网络拓扑图,进行计算选路;
对于时延敏感类网络流,采用全局/局部组合规划的方式,由地面管控中心根据全网流量分布和负载情况,周期更新卫星上使用的星座路径时延及可用带宽信息;由卫星分段规划网络流转发路径,规划过程是首先将可用带宽门限3作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图;其次基于此新的网络拓扑图,根据链路时延权值,按照最短时延进行计算选路;
对于流量优先类网络流,采用全局/局部组合规划的方式,由地面管控中心根据全网流量分布和负载情况,周期更新卫星上使用的星座路径时延及可用带宽信息;由卫星分段规划网络流转发路径,规划过程是首先将可用带宽门限4作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图;其次基于此新的网络拓扑图,根据链路带宽权值,按照流量优先进行计算选路;
对于尽力而为类网络流,采用卫星自主规划方式,由卫星逐跳规划网络流转发路径,规划过程是首先将可用带宽门限5作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图;其次基于此新的网络拓扑图,按照最短路径逐跳计算选路。
具体见下表:
Figure BDA0003367595360000091
Figure BDA0003367595360000101
Figure BDA0003367595360000111
参照图3,图3为本发明的星座预注路由与局部自检重路由相结合的网络流路径选择方法示意图;具体实现方式如下:
(a)由地面管控中心根据低轨卫星星座星间链路、星地馈电链路拓扑变化关系,预先计算不同时间段内的星座路由信息和备份路由信息;卫星发射前预存或在发射后上注地面管控中心计算的星座路由信息和备份路由信息;
(b)卫星星座在轨运行期间,低轨卫星在不同时间点,按照星座拓扑变化规律,切换启用对应的预注路由信息;卫星周期计算得到“时延敏感、流量优先和尽力而为”三类网络流的路由表,根据路由表对相应网络流进行调度处理;
(c)每颗低轨卫星周期检测和交互周边“两跳以内”的邻居和链路状态信息;当发现链路异常中断或相邻卫星意外失效时,分别计算“时延敏感、流量优先和尽力而为”三类网络流相应失效路径的备份路由,根据计算结果控制更新对应的“时延敏感类网络流”路由表、“流量优先类网络流”路由表和“尽力而为类网络流”路由表,完成备份路由切换;同时将异常状态信息通报给周边两跳内的卫星及地面管控中心;
(d)地面管控中心收到卫星通告的异常状态信息后,更新卫星星座拓扑信息,重新计算不同时间段内的星座路由信息和备份路由信息,并将拓扑信息和路由信息分批上注给星座中的低轨卫星,同时约定上注信息启用时刻;低轨星座卫星接收到地面管控中心上注的星座拓扑信息、路由信息和备份路由信息后,在约定启用时刻统一启用;
(e)地面管控中心收到卫星通告的异常状态信息后,对目前正在提供服务的“端到端强实时、端到端实时、端到端非实时”类网络流进行重新规划,并将网络流重归划结果和调整时刻通告给卫星;相关卫星按照约定时刻在启用预注路由信息后,同时启用新的网络流规划结果;
(f)地面管控中心收到卫星通告的异常状态信息后,根据新的网络拓扑、流量分布和负载信息,重新计算并更新卫星使用的星座路径时延及可用带宽信息。
本发明通过采用星座预注路由与局部自检重路由相结合的路径选择方法,综合运用星座预注路由、结合路径权值的分段路由和局部自主重路由,实现了系统环境自适应能力、网络容量、重路由时间、负载均衡等性能指标的显著提升。

Claims (5)

1.一种适用于全球卫星星座的网络流规划方法,其特征在于步骤如下:
(1)将低轨卫星星座网络流进行分类处理,具体划分为:端到端强实时、端到端实时、端到端非实时、时延敏感、流量优先和尽力而为六种类型;
该六种类型的网络流依次对应优先级1~优先级6,优先级1为最高优先级,优先级依次降低,优先级6为最低优先级;
优先级1对应的可用带宽门限为最大可用带宽,优先级2~优先级6对应的可用带宽门限依次降低,分别对应门限1~门限5;
(2)针对六种网络流类型,分别设计对应的信令处理队列;
低轨卫星或地面管控中心接收到卫星终端发送业务接入申请信令后,首先根据信令中的网络流类型字段,进行信令入队列处理;其后根据网络流类型对应的优先级顺序,从高到低依次调度处理每个队列中的业务接入申请信令,实施业务接入控制;
(3)针对六种网络流类型,分别设计对应的网络流规划策略,对网络流进行分类规划和调度处理;
对于端到端强实时、端到端实时和端到端非实时三类网络流,由地面管控中心根据对应的网络流规划策略进行网络流规划并控制卫星进行网络流调度处理;对于时延敏感、流量优先和尽力而为三类网络流,由卫星根据对应的网络流规划策略并结合星座预注路由与局部自检重路由相结合的路径选择方法,自主对网络流进行规划和调度处理。
2.根据权利要求1所述的一种适用于全球卫星星座的网络流规划方法,其特征在于:端到端强实时类网络流,指业务持续时间≥10分钟,要求每跳星上处理时延≤5ms、丢帧率低于1E-7的业务;
端到端实时类网络流,是指要求每跳星上处理时延≤10ms、丢帧率低于1E-7的业务;
端到端非实时类网络流,指业务持续时间随机,要求每跳星上处理时延≤30ms、丢帧率低于1E-7的业务;
时延敏感类网络流,指业务持续时间随机,要求每跳星上处理时延≤5ms、丢帧率低于1E-7的业务;
流量优先类网络流,指业务持续时间随机,要求每跳星上处理时延≤30ms、丢帧率低于1E-6,优先保证传输带宽需求的业务;
尽力而为类网络流,指业务持续时间随机,要求每跳星上处理时延≤100ms、丢帧率低于1E-5的业务。
3.根据权利要求1或2所述的一种适用于全球卫星星座的网络流规划方法,其特征在于:所述网络流规划策略,具体包括:
对于端到端强实时类网络流,由地面管控中心按照最短路径优先策略,进行端到端网络流全局规划;
对于端到端实时类网络流,由地面管控中心进行端到端网络流规划,规划过程仍然采用最短路径优先策略,但将可用带宽门限1作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图,基于此新的网络拓扑图,进行计算选路;
对于端到端非实时类网络流,由地面管控中心进行端到端网络流规划,规划过程采用流量优先策略,同时将可用带宽门限2作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图,基于此新的网络拓扑图,进行计算选路;
对于时延敏感类网络流,采用全局/局部组合规划的方式,由地面管控中心根据全网流量分布和负载情况,周期更新卫星上使用的星座路径时延及可用带宽信息;由卫星分段规划网络流转发路径,规划过程是首先将可用带宽门限3作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图;其次基于此新的网络拓扑图,根据链路时延权值,按照最短时延进行计算选路;
对于流量优先类网络流,采用全局/局部组合规划的方式,由地面管控中心根据全网流量分布和负载情况,周期更新卫星上使用的星座路径时延及可用带宽信息;由卫星分段规划网络流转发路径,规划过程是首先将可用带宽门限4作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图;其次基于此新的网络拓扑图,根据链路带宽权值,按照流量优先进行计算选路;
对于尽力而为类网络流,采用卫星自主规划方式,由卫星逐跳规划网络流转发路径,规划过程是首先将可用带宽门限5作为限制性参数,去掉网络中不满足条件的节点链路,形成新的网络拓扑图;其次基于此新的网络拓扑图,按照最短路径逐跳计算选路。
4.根据权利要求3所述的一种适用于全球卫星星座的网络流规划方法,其特征在于:所述星座预注路由与局部自检重路由相结合的路径选择方法,具体包括:
(3.1)由地面管控中心根据低轨卫星星座星间链路、星地馈电链路拓扑变化关系,预先计算不同时间段内的星座路由信息和备份路由信息;卫星在发射前存储地面管控中心预先计算好的不同时段星座路由信息和备份路由信息;或者在卫星发射后,由地面管控中心向卫星上注计算好的不同时段星座路由信息和备份路由信息;
(3.2)卫星星座在轨运行期间,低轨卫星在不同时间点,按照星座拓扑变化规律,切换启用对应的预注路由信息;卫星周期计算得到时延敏感、流量优先和尽力而为三类网络流的路由表,根据路由表对相应网络流进行调度处理;
(3.3)每颗低轨卫星周期检测和交互周边两跳以内的邻居和链路状态信息;当发现链路异常中断或相邻卫星意外失效时,分别计算时延敏感、流量优先和尽力而为三类网络流相应失效路径的备份路由,根据计算结果控制更新对应的时延敏感类网络流路由表、流量优先类网络流路由表和尽力而为类网络流路由表,完成备份路由切换;同时将异常状态信息通报给周边两跳以内的卫星及地面管控中心;
(3.4)地面管控中心收到卫星通告的异常状态信息后,更新卫星星座拓扑信息,重新计算不同时间段内的星座路由信息和备份路由信息,并将拓扑信息和路由信息分批上注给星座中的低轨卫星,同时约定上注信息启用时刻;低轨星座卫星接收到地面管控中心上注的星座拓扑信息、路由信息和备份路由信息后,在约定启用时刻统一启用;
(3.5)地面管控中心收到卫星通告的异常状态信息后,对目前正在提供服务的端到端强实时、端到端实时、端到端非实时类网络流进行重新规划,并将网络流重归划结果和调整时刻通告给卫星;相关卫星按照约定时刻在启用预注路由信息后,同时启用新的网络流规划结果;
(3.6)地面管控中心收到卫星通告的异常状态信息后,根据新的网络拓扑、流量分布和负载信息,重新计算并更新卫星使用的星座路径时延及可用带宽信息。
5.根据权利要求4所述的一种适用于全球卫星星座的网络流规划方法,其特征在于:所述两跳以内是指:以当前卫星A为基准点,信息传输到与该卫星A相邻的卫星B为一跳,进一步再传输到与卫星B相邻的卫星C为第二跳。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114629857A (zh) * 2022-03-21 2022-06-14 北京邮电大学 卫星网络中带宽资源预留方法、装置及系统
CN117675679A (zh) * 2023-11-24 2024-03-08 航天恒星科技有限公司 基于分域优化的卫星时间敏感路由调度方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6480495B1 (en) * 1997-04-18 2002-11-12 Nortel Networks Limited Connectionless communications network
US20030067941A1 (en) * 2001-10-09 2003-04-10 Fall Thomas C. Precedence-based routing/re-routing
US20070104101A1 (en) * 2005-11-08 2007-05-10 Ramin Sadr Dynamic resource allocation based on quality-of-service
US20120263042A1 (en) * 2010-10-04 2012-10-18 Telcordia Technologies, Inc. Method and system for determination of routes in leo satellite networks with bandwidth and priority awareness and adaptive rerouting
US20160037434A1 (en) * 2014-08-03 2016-02-04 Hughes Network Systems, Llc Centralized ground-based route determination and traffic engineering for software defined satellite communications networks
US20160080072A1 (en) * 2014-09-17 2016-03-17 Iridium Satellite Llc Satellite communications networking
CN105959232A (zh) * 2016-06-16 2016-09-21 清华大学 一种基于软件定义网络控制点优化的卫星网络路由方法
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
CN110493791A (zh) * 2019-07-26 2019-11-22 中国电子科技集团公司第三十八研究所 基于临近空间平台的空天地一体网络体系架构及设计方法
AU2020102041A4 (en) * 2020-08-28 2020-10-08 Lin, Shudong Mr Construction and maintenance of satellite-to-ground and inter-satellite laser communication network based on ants colony algorithm
US20200343968A1 (en) * 2019-04-29 2020-10-29 Beijing University Of Posts And Telecommunications Routing method and apparatus for sdn based leo satellite network
CN113315569A (zh) * 2021-05-25 2021-08-27 西安交通大学 一种链路生存时长加权的卫星可靠性路由方法及系统

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6480495B1 (en) * 1997-04-18 2002-11-12 Nortel Networks Limited Connectionless communications network
US20030067941A1 (en) * 2001-10-09 2003-04-10 Fall Thomas C. Precedence-based routing/re-routing
US20070104101A1 (en) * 2005-11-08 2007-05-10 Ramin Sadr Dynamic resource allocation based on quality-of-service
US20120263042A1 (en) * 2010-10-04 2012-10-18 Telcordia Technologies, Inc. Method and system for determination of routes in leo satellite networks with bandwidth and priority awareness and adaptive rerouting
US20160037434A1 (en) * 2014-08-03 2016-02-04 Hughes Network Systems, Llc Centralized ground-based route determination and traffic engineering for software defined satellite communications networks
US20160080072A1 (en) * 2014-09-17 2016-03-17 Iridium Satellite Llc Satellite communications networking
CN105959232A (zh) * 2016-06-16 2016-09-21 清华大学 一种基于软件定义网络控制点优化的卫星网络路由方法
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
US20200343968A1 (en) * 2019-04-29 2020-10-29 Beijing University Of Posts And Telecommunications Routing method and apparatus for sdn based leo satellite network
CN110493791A (zh) * 2019-07-26 2019-11-22 中国电子科技集团公司第三十八研究所 基于临近空间平台的空天地一体网络体系架构及设计方法
AU2020102041A4 (en) * 2020-08-28 2020-10-08 Lin, Shudong Mr Construction and maintenance of satellite-to-ground and inter-satellite laser communication network based on ants colony algorithm
CN113315569A (zh) * 2021-05-25 2021-08-27 西安交通大学 一种链路生存时长加权的卫星可靠性路由方法及系统

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
O. KORCAK: "Analysis of Priority-based Adaptive Routing in Satellite Networks", 《 2005 2ND INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS》 *
YONG LU: "UPQ: An effective packet scheduling algorithm for delay-sensitive service in NGEO satellite network", 《 9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATIONS AND NETWORKING IN CHINA》 *
刘庆利;王登峰;潘成胜: "基于优先级机制的卫星MPLS网络重路由策略", 《计算机仿真》 *
毛一丁: "一种适应卫星网络的DTN分组路由策略", 《西北工业大学学报》 *
王娟;季斌;孙力娟;周剑;韩崇: "面向LEO/GEO卫星网络的多路径多业务路由策略", 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 *
王莹: "非静止轨道卫星网络中的最优路径路由算法", 《华中科技大学学报(自然科学版)》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114629857A (zh) * 2022-03-21 2022-06-14 北京邮电大学 卫星网络中带宽资源预留方法、装置及系统
CN114629857B (zh) * 2022-03-21 2024-01-05 北京邮电大学 卫星网络中带宽资源预留方法、装置及系统
CN117675679A (zh) * 2023-11-24 2024-03-08 航天恒星科技有限公司 基于分域优化的卫星时间敏感路由调度方法
CN117675679B (zh) * 2023-11-24 2024-08-30 航天恒星科技有限公司 基于分域优化的卫星时间敏感路由调度方法

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