CN114125987B - 空天地一体化网络的路由方法和装置 - Google Patents

空天地一体化网络的路由方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114125987B
CN114125987B CN202210082839.9A CN202210082839A CN114125987B CN 114125987 B CN114125987 B CN 114125987B CN 202210082839 A CN202210082839 A CN 202210082839A CN 114125987 B CN114125987 B CN 114125987B
Authority
CN
China
Prior art keywords
network
target
node
switch
cost
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.)
Active
Application number
CN202210082839.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114125987A (zh
Inventor
姚海鹏
姬小媛
董涛
宫永康
忻向军
张尼
张琦
韩宝磊
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.)
Beijing University of Posts and Telecommunications
Beijing Institute of Satellite Information Engineering
Original Assignee
Beijing University of Posts and Telecommunications
Beijing Institute of Satellite Information Engineering
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 Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing Institute of Satellite Information Engineering filed Critical Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN202210082839.9A priority Critical patent/CN114125987B/zh
Publication of CN114125987A publication Critical patent/CN114125987A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114125987B publication Critical patent/CN114125987B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/04—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/04—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources
    • H04W40/10—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources based on available power or energy
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/12—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on transmission quality or channel quality
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/18—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on predicted events
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
    • H04W40/248—Connectivity information update

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

本发明提供了一种空天地一体化网络的路由方法和装置，涉及通信的技术领域，包括：获取空天地一体化网络中目标网域的网络拓扑和所述网络拓扑的网络状态信息；基于网络状态信息，确定目标网域内路由成本的权重计算因子；将控制信息发送至目标网域内的所有交换机，以使每个交换机在对数据流进行转发时基于控制信息确定目标下一跳节点；本发明方法在空天地一体化网络中使用统一的SDN网络体系，使得数据流在进行跨域路由时不需要进行协议适配，避免域间指标转换，减轻协议复杂性；通过收集目标网域网络拓扑的网络状态信息来计算路由成本的权重计算因子，能够动态地将使用率高的资源作为影响路由成本的主要因素，平衡过载资源，提高整体资源平衡率。

Description

空天地一体化网络的路由方法和装置
技术领域
本发明涉及通信的技术领域，尤其是涉及一种空天地一体化网络的路由方法和装置。
背景技术
空天地一体化网络（Space-Air-Ground Integrated Network，SAGIN）作为传统地面网络的延伸和补充，在近几年受到了广泛的关注。SAGIN由不同网段间集成形成，这些异构网络所处环境的差异性导致了其网络资源和路由协议的极大差异性，且当前SAGIN环境下，常见的路由策略大都以跳数、时延、能耗等指标中的某个单一指标作为优化指标，由于SAGIN不同域的资源存在极大的差异性，上述路由策略极易导致整体资源负载不均衡，网络利用率低的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空天地一体化网络的路由方法和装置，以缓解现有的路由方法存在的资源负载不均衡，网络利用率低的技术问题。
第一方面，本发明提供一种空天地一体化网络的路由方法，包括：获取所述空天地一体化网络中目标网域的网络拓扑和所述网络拓扑的网络状态信息；其中，所述空天地一体化网络中的空域网段、天域网段和地面域网段均采用SDN网络体系；所述目标网域为所述空天地一体化网络中的任一网域；基于所述网络状态信息，确定所述目标网域内路由成本的权重计算因子；其中，所述权重计算因子用于表征所述目标网域内的资源利用率；将控制信息发送至所述目标网域内的所有交换机，以使每个所述交换机在对数据流进行转发时基于所述控制信息确定相应的目标下一跳节点；其中，所述控制信息包括：所述网络拓扑、所述网络状态信息和所述权重计算因子。
在可选的实施方式中，所述获取所述空天地一体化网络中目标网域的网络拓扑，包括：向目标交换机发送携带LLDP数据包的Packet_out消息，以使所述目标交换机向所有与其相连接的下一跳交换机转发所述LLDP数据包；其中，所述目标交换机为与所述目标网域内的SDN控制器相连接的交换机；接收所述下一跳交换机反馈的Packet_in消息；其中，所述Packet_in消息为所述下一跳交换机基于所述LLDP数据包确定的消息；基于所述目标网域内所有交换机反馈的所述Packet_in消息确定所述网络拓扑。
在可选的实施方式中，所述权重计算因子包括：全局计算能力使用状况成本因子，全局节点能量使用状况成本因子和全局缓存空间使用状况成本因子。
在可选的实施方式中，所述基于所述网络状态信息，确定所述目标网域内路由成本的权重计算因子，包括：利用算式
Figure P_220124121417104_104648001
计算全局计算能力使用状况成本因子；其中，
Figure P_220124121417136_136355002
表示所述全局计算能力使用状况成本因子，
Figure P_220124121417152_152006003
表示所述目标网域内交换机
Figure P_220124121417183_183223004
的节点计算能力，
Figure P_220124121417198_198846005
表示所述交换机
Figure P_220124121417214_214477006
已使用的节点计算能力；利用算式
Figure P_220124121417245_245738007
计算全局节点能量使用状况成本因子；其中，
Figure P_220124121417276_276967008
表示所述全局节点能量使用状况成本因子，
Figure P_220124121417397_397087009
表示所述交换机
Figure P_220124121417428_428351010
的节点剩余能量，
Figure P_220124121417444_444006011
表示所述交换机
Figure P_220124121417459_459626012
的已使用节点能量；利用算式
Figure P_220124121417475_475246013
计算全局缓存空间使用状况成本因子；其中，
Figure P_220124121417508_508412014
表示所述全局缓存空间使用状况成本因子，
Figure P_220124121417524_524574015
表示所述交换机
Figure P_220124121417540_540187016
的节点剩余缓存，
Figure P_220124121417555_555794017
表示所述交换机
Figure P_220124121417571_571435018
的已使用缓存空间。
在可选的实施方式中，所述每个所述交换机在对数据流进行转发时基于所述控制信息确定相应的目标下一跳节点，包括：获取所述数据流的目的节点信息；基于所述目的节点信息和所述控制信息中的网络拓扑，确定所有可选下一跳节点；利用算式
Figure P_220124121417602_602696001
计算每个所述可选下一跳节点的路由成本；其中，
Figure P_220124121417618_618312002
表示所述交换机
Figure P_220124121417633_633940003
路由至可选下一跳节点
Figure P_220124121417649_649579004
的路由成本，
Figure P_220124121417665_665196005
，
Figure P_220124121417697_697373006
，
Figure P_220124121417713_713540007
，
Figure P_220124121417744_744760008
，
Figure P_220124121417760_760404009
表示
Figure P_220124121417791_791663010
处理数据流
Figure P_220124121417807_807281011
的算力成本，
Figure P_220124121417822_822917012
表示数据流
Figure P_220124121417838_838514013
所需的CPU算力，
Figure P_220124121417854_854151014
表示
Figure P_220124121417869_869783015
的节点计算能力，
Figure P_220124121417885_885406016
表示
Figure P_220124121417918_918592017
处理数据流
Figure P_220124121417934_934237018
的能耗成本，
Figure P_220124121417949_949856019
表示处理数据流
Figure P_220124121417965_965478020
所需的能耗，
Figure P_220124121417981_981106021
表示
Figure P_220124121418012_012352022
的节点剩余能量，
Figure P_220124121418027_027985023
表示
Figure P_220124121418043_043604024
处理数据流
Figure P_220124121418059_059229025
的缓存成本，
Figure P_220124121418074_074853026
表示数据流
Figure P_220124121418090_090454027
所需的缓存空间，
Figure P_220124121418107_107520028
表示
Figure P_220124121418123_123683029
的节点剩余缓存，
Figure P_220124121418154_154929030
表示
Figure P_220124121418170_170564031
路由至
Figure P_220124121418186_186154032
的时延成本，
Figure P_220124121418201_201776033
表示
Figure P_220124121418233_233038034
与可选下一跳节点
Figure P_220124121418248_248666035
之间的链路
Figure P_220124121418264_264296036
的时延，
Figure P_220124121418279_279944037
表示数据流
Figure P_220124121418312_312661038
的总数据量，
Figure P_220124121418328_328752039
表示链路
Figure P_220124121418344_344395040
的链路带宽；将所有所述可选下一跳节点的路由成本中最小路由成本对应的节点作为所述目标下一跳节点。
在可选的实施方式中，在每个所述交换机在对数据流进行转发时基于所述控制信息确定相应的目标下一跳节点之后，所述方法还包括：接收所述目标网域内带内网络遥测服务器发送的更新后的网络状态信息；基于所述更新后的网络状态信息，确定所述目标网域内路由成本的目标权重计算因子；在所述目标权重计算因子满足预设更新条件的情况下，更新所述控制信息中的权重计算因子。
在可选的实施方式中，每个所述交换机在对数据流进行转发时基于所述控制信息确定相应的目标下一跳节点的约束条件包括：链路容量约束，计算能力约束，能量消耗约束和缓存容量约束。
第二方面，本发明提供一种空天地一体化网络的路由装置，包括：获取模块，用于获取所述空天地一体化网络中目标网域的网络拓扑和所述网络拓扑的网络状态信息；其中，所述空天地一体化网络中的空域网段、天域网段和地面域网段均采用SDN网络体系；所述目标网域为所述空天地一体化网络中的任一网域；第一确定模块，用于基于所述网络状态信息，确定所述目标网域内路由成本的权重计算因子；其中，所述权重计算因子用于表征所述目标网域内的资源使用状态；发送模块，用于将控制信息发送至所述目标网域内的所有交换机，以使每个所述交换机在对数据流进行转发时基于所述控制信息确定相应的目标下一跳节点；其中，所述控制信息包括：所述网络拓扑、所述网络状态信息和所述权重计算因子。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述前述实施方式中任一项所述的方法的步骤。
第四方面，本发明提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行前述实施方式中任一项所述的方法。
本发明提供的空天地一体化网络的路由方法，包括：获取空天地一体化网络中目标网域的网络拓扑和网络拓扑的网络状态信息；其中，空天地一体化网络中的空域网段、天域网段和地面域网段均采用SDN网络体系；目标网域为空天地一体化网络中的任一网域；基于网络状态信息，确定目标网域内路由成本的权重计算因子；其中，权重计算因子用于表征目标网域内的资源使用状态；将控制信息发送至目标网域内的所有交换机，以使每个交换机在对数据流进行转发时基于控制信息确定相应的目标下一跳节点；其中，控制信息包括：网络拓扑、网络状态信息和权重计算因子。
本发明提供的空天地一体化网络的路由方法，在空天地一体化网络中使用统一的SDN网络体系，使得数据流在进行跨域路由时不需要进行协议适配，避免域间指标转换，减轻了协议复杂性，且通过收集目标网域网络拓扑的网络状态信息来计算路由成本的权重计算因子，能够动态地将使用率高的资源作为影响路由成本的主要因素，进而平衡过载资源，提高整体资源平衡率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的一种SAGIN整体架构的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种空天地一体化网络的路由方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种SDN网络体系中消息传递机制的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种交换机在进行选路时的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种交换机进行数据转发的流程图；
图6为本发明实施例提供的一种空天地一体化网络的路由装置的功能模块图；
图7为本发明实施例提供的一种电子设备的示意图。
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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
受到网络容量和覆盖范围限制，传统地面网络难以满足5G、大数据、云计算等新型业务的需求，空天地一体化网络（Space-Air-Ground Integrated Network，SAGIN）作为传统地面网络的延伸和补充，在近几年受到了广泛的关注。SAGIN具有部署灵活、鲁棒性强、吞吐量大等特点，可以在山区、海洋、沙漠等传统地面网络难以覆盖的区域提供无线接入服务和灵活的端到端业务。
图1为本发明实施例提供的一种SAGIN整体架构的示意图，SAGIN由不同网段间集成形成，空域网段主要由低轨卫星（LEO，Low Earth Orbit）、中轨卫星（MEO，Middle EarthOrbit）和地球同步轨道卫星（GEO，Geostationary Orbit）组成，空基节点具有遥感、侦查、导航等功能。天域网段由无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）和热气球等飞行器组成，可以在卫星和地面网络难以覆盖的区域提供数据中转服务。地面域网络由传统地面的接入网、骨干网组成。空域节点由于遥感、导航等功能，因此具有产生数据流的能力，并假设无人机等天基节点只具有中继功能，不存在产生数据流的能力，而地面用户是主要的网络服务发起者。
这些异构网络所处环境的差异性导致了其网络资源和路由协议的极大差异性，在路由协议方面，不同网段所处的环境和使用的设备特点导致在不同的网段间需要使用不同的路由协议，地面网络使用的TCP/IP等协议已不再适用。目前通常采用各网段相互隔离的方式进行组网，现有的空间组网协议包括国际空间数据系统咨询委员会制订的CCSDS协议，和互联网研究任务组IRTF提出的时延容忍网络（Delay Tolerant Networks，DTN）协议。网段间使用不同路由协议的方式，导致数据流在两个网段间进行转发时需要进行复杂的协议适配和指标转换；
在网络资源方面，相比于传统的地面网络，空域网段具有信道条件复杂、节点高速移动、链路间歇性连通的特点，天域网段具有节点能量受限、通信资源受限和单点脆弱性的特点。目前在SAGIN环境下考虑到资源使用情况的路由策略主要是使用受限的单一类别资源进行约束，不适应三个域各异的特点，且在路由成本计算时，各个资源所使用的权重是固定的，以上路由策略会带来某些域资源的高负载，资源负载不均衡，降低整体效率。有鉴于此，本发明实施例提出了一种空天地一体化网络的路由方法，用以缓解上文中所提出的技术问题。
实施例一
图2为本发明实施例提供的一种空天地一体化网络的路由方法的流程图，如图2所示，该方法具体包括如下步骤：
步骤S102，获取空天地一体化网络中目标网域的网络拓扑和网络拓扑的网络状态信息。
当前SAGIN环境下的路由主要采取网段间使用不同路由协议的方式，导致数据流在两个网段间进行转发时需要进行复杂的协议适配和指标转换，为了解决上述技术问题，本发明实施例所提供的空天地一体化网络的路由方法中，空天地一体化网络中的空域网段、天域网段和地面域网段均采用SDN网络体系，也就是说，本发明实施例在上述三个网段内使用统一的状态信息收集机制和路由选路机制，数据流在进行跨域路由时不需要进行协议适配，避免域间指标转换，减轻了协议复杂性。
图3为本发明实施例提供的一种SDN网络体系中消息传递机制的示意图，如图3所示，该网络中存在四种机制的消息，分别是交换机之间传输业务数据的消息、交换机向带内网络遥测（In-band Network Telemetry，INT）服务器上报的遥测消息、INT服务器传递给SDN控制器的网络状态信息和SDN控制器向交换机下发的控制消息。
本发明实施例所提供的空天地一体化网络的路由方法应用于该一体化网络中的任一SDN控制器，当空天地一体化网络中有数据流传输，且数据流到达目标网域（目标网域为空天地一体化网络中的任一网域）时，目标网域的SDN控制器首先需要获取目标网域内的网络拓扑，以及网络拓扑的网络状态信息，获取网络拓扑的目的是为了将其同步至目标网域内的每个交换机，以使任一个交换机在接收到数据流之后，能够确定出传输数据流的所有可选下一跳节点；获取网络状态信息的目的是为了确定当前时刻目标网域内的资源利用率，进而根据资源利用率确定该网域内路由成本的权重计算因子。
步骤S104，基于网络状态信息，确定目标网域内路由成本的权重计算因子。
本发明实施例使用带内网络遥测技术INT实现对网络（资源）状态的感知，网络状态信息包括：链路资源状态信息和节点资源状态信息，具体为：链路时延、链路带宽、节点计算能力、节点剩余能量、节点缓存空间等网络状态信息。目标网域的SDN控制器在接收到INT服务器发送的网络状态信息之后，根据全局网络状态信息计算出所述目标网域内路由成本的权重计算因子，其中，权重计算因子用于表征目标网域内的资源使用状态。本发明实施例不对权重计算因子的数量和所代表的资源类型进行具体限定，用户可以根据实际需求进行选择，在本发明实施例中，权重计算因子越大，表示其对应的资源越趋于饱和。
步骤S106，将控制信息发送至目标网域内的所有交换机，以使每个交换机在对数据流进行转发时基于控制信息确定相应的目标下一跳节点。
在目标网域中，交换机间传输业务数据的消息由有效载荷和遥测信息构成，有效载荷携带业务消息，遥测信息以元数据（Metadata）的方式携带遥测指令，遥测指令通知交换机需要记录的网络状态信息，网络状态信息包括链路时延、链路带宽、丢包率等链路资源状态信息，以及节点计算能力、节点剩余能量、节点缓存状况等节点资源状态信息。交换机通过状态消息向INT服务器上报遥测指令指定的网络遥测信息。INT服务器对遥测消息进行解析，获得链路资源状态信息和节点资源状态信息，并将其发送至SDN控制器。SDN控制器根据网络状态信息制定当前的权重计算因子，并通过向交换机下发控制消息的方式实现动态路由，其中，控制信息包括：网络拓扑、网络状态信息和权重计算因子。
根据SDN控制器下发的控制信息，交换机可获得与其端口连接的相邻交换机和相邻链路状态，且通过控制信息中的权重计算因子，交换机可获知目标网域的整体状态，交换机进行路由的目的是为了给数据流选择合适的下一跳节点，以平衡网络资源的整体使用状态。交换机在对数据流进行转发时，交换机基于接收到的网络状态信息和权重计算因子进行路径成本计算，并选择其中最低成本的下一跳节点进行数据流的转发。
本发明提供的空天地一体化网络的路由方法，在空天地一体化网络中使用统一的SDN网络体系，使得数据流在进行跨域路由时不需要进行协议适配，避免域间指标转换，减轻了协议复杂性，且通过收集目标网域网络拓扑的网络状态信息来计算路由成本的权重计算因子，能够动态地将使用率高的资源作为影响路由成本的主要因素，进而平衡过载资源，提高整体资源平衡率。另外，通过在SAGIN网络中引入SDN控制与转发解耦的设计思想和带内网络遥测的细粒度感知方式，实现了动态的、全局的网络负载均衡。
在一个可选的实施方式中，上述步骤S102中，获取空天地一体化网络中目标网域的网络拓扑，具体包括如下步骤：
步骤S1021，向目标交换机发送携带LLDP数据包的Packet_out消息，以使目标交换机向所有与其相连接的下一跳交换机转发LLDP数据包。
其中，目标交换机为与目标网域内的SDN控制器相连接的交换机。
步骤S1022，接收下一跳交换机反馈的Packet_in消息。
其中，Packet_in消息为下一跳交换机基于LLDP数据包确定的消息。
步骤S1023，基于目标网域内所有交换机反馈的Packet_in消息确定网络拓扑。
在本发明实施例中，SDN控制器通过LLDP协议进行域内链路发现，从而构建出网络拓扑，具体的，SDN控制器首先向其所有连接的交换机发送携带LLDP数据包的Packet_out消息，收到LLDP数据包的每个交换机在其所有端口进行广播，向其可达的所有下一跳交换机发送此LLDP数据包。目标交换机可达的下一跳交换机收到LLDP数据包后通过Packet_in消息向SDN控制器上报，SDN控制器根据该Packet_in消息即可获知目标交换机和其下一跳交换机之前的可达关系，以此方式不断地进行链路发现，SDN控制器即可确定出目标网域的网络拓扑。
在一个可选的实施方式中，权重计算因子包括：全局计算能力使用状况成本因子，全局节点能量使用状况成本因子和全局缓存空间使用状况成本因子。
SDN控制器从INT服务器收集到网络状态信息后，即可根据全局网络状态制定权重计算因子，可选地，上述步骤S104，基于网络状态信息，确定目标网域内路由成本的权重计算因子，具体包括如下内容：
利用算式
Figure P_220124121418359_359986001
计算全局计算能力使用状况成本因子；其中，
Figure P_220124121418391_391254002
表示全局计算能力使用状况成本因子，
Figure P_220124121418406_406868003
表示目标网域内交换机
Figure P_220124121418422_422505004
的节点计算能力，
Figure P_220124121418438_438132005
表示交换机
Figure P_220124121418469_469379006
已使用的节点计算能力。
利用算式
Figure P_220124121418484_484979001
计算全局节点能量使用状况成本因子；其中，
Figure P_220124121418502_502060002
表示全局节点能量使用状况成本因子，
Figure P_220124121418533_533805003
表示交换机
Figure P_220124121418549_549451004
的节点剩余能量，
Figure P_220124121418580_580689005
表示交换机
Figure P_220124121418596_596319006
的已使用节点能量。
利用算式
Figure P_220124121418611_611954001
计算全局缓存空间使用状况成本因子；其中，
Figure P_220124121418643_643206002
表示全局缓存空间使用状况成本因子，
Figure P_220124121418658_658856003
表示交换机
Figure P_220124121418690_690058004
的节点剩余缓存，
Figure P_220124121418706_706632005
表示交换机
Figure P_220124121418722_722749006
的已使用缓存空间。
基于以上三种权重计算因子的具体算式可知，本发明实施例将资源使用率作为影响路径成本的因素，能够根据网络实时状态动态地进行转发调整，不必预先配置，与针对单一资源的负载均衡和需要预先进行网络配置的静态负载均衡相比，本发明实施例能够实现动态负载均衡的效果，避免单一资源的过载导致的转发失败和丢包，使网络维持在资源总体平衡的状态。
在一个可选的实施方式中，每个交换机在对数据流进行转发时基于控制信息确定相应的目标下一跳节点，具体包括如下步骤：
步骤S201，获取数据流的目的节点信息。
步骤S202，基于目的节点信息和控制信息中的网络拓扑，确定所有可选下一跳节点。
图4为本发明实施例提供的一种交换机在进行选路时的示意图，图5为本发明实施例提供的一种交换机进行数据转发的流程图，具体的，当目标网域中的交换机Vi对数据流fk进行路由时，根据SDN控制器下发的控制信息中的网络拓扑结构，以及数据流fk的目的节点信息，交换机Vi可查询到所有可选下一跳节点集合，图4中，交换机Vi的相邻交换机为V1至Vn。V1，V2，…Vn∈
Figure P_220124121418754_754020001
，
Figure P_220124121418769_769666002
表示交换机Vi的相邻交换机的集合。
步骤S203，利用算式
Figure P_220124121418785_785291001
计算每个可选下一跳节点的路由成本。
步骤S204，将所有可选下一跳节点的路由成本中最小路由成本对应的节点作为目标下一跳节点。
在本发明实施例中，为了便于交换机进行路由成本的计算，每个交换机在接收到SDN控制器发送的控制信息之后，可以各自维护一个相应的资源表，下述表1为交换机Vi所维护的资源表，在交换机确定出其所有可选的下一跳节点之后，使用权重计算因子对数据流消耗的资源和下一跳节点的状态进行加权，具体的，查询其维护的资源表信息，并结合成本计算公式
Figure P_220124121418816_816540001
计算每个可选下一跳节点的路由成本，最后将路由成本最低的节点作为目标下一跳节点。
表1
Figure T_220124121418832_832165001
其中，
Figure P_220124121418974_974243001
表示交换机
Figure P_220124121419005_005497002
路由至可选下一跳节点
Figure P_220124121419021_021139003
的路由成本，
Figure P_220124121419036_036743004
，
Figure P_220124121419068_068009005
，
Figure P_220124121419083_083627006
，
Figure P_220124121419119_119254007
，
Figure P_220124121419134_134893008
表示
Figure P_220124121419166_166137009
处理数据流
Figure P_220124121419181_181747010
的算力成本，
Figure P_220124121419213_213017011
表示数据流
Figure P_220124121419228_228650012
所需的CPU算力，
Figure P_220124121419259_259901013
表示
Figure P_220124121419275_275505014
的节点计算能力，
Figure P_220124121419292_292582015
表示
Figure P_220124121419324_324358016
处理数据流
Figure P_220124121419339_339993017
的能耗成本，
Figure P_220124121419355_355595018
表示处理数据流
Figure P_220124121419386_386852019
所需的能耗，
Figure P_220124121419402_402488020
表示
Figure P_220124121419433_433730021
的节点剩余能量，
Figure P_220124121419449_449365022
表示
Figure P_220124121419480_480600023
处理数据流
Figure P_220124121419497_497169024
的缓存成本，
Figure P_220124121419513_513310025
表示数据流
Figure P_220124121419544_544582026
所需的缓存空间，
Figure P_220124121419560_560180027
表示
Figure P_220124121419591_591421028
的节点剩余缓存，
Figure P_220124121419607_607039029
表示
Figure P_220124121419638_638339030
路由至
Figure P_220124121419685_685203031
的时延成本，
Figure P_220124121419794_794589032
表示
Figure P_220124121419810_810196033
与可选下一跳节点
Figure P_220124121419841_841458034
之间的链路
Figure P_220124121419857_857088035
的时延（链路时延），
Figure P_220124121419872_872709036
表示数据流
Figure P_220124121419904_904885037
的总数据量，
Figure P_220124121419921_921030038
表示链路
Figure P_220124121419936_936651039
的链路带宽，
Figure P_220124121419967_967905040
表示传输时延。
在本发明实施例中，每个交换机在对数据流进行转发时基于控制信息确定相应的目标下一跳节点的约束条件包括：链路容量约束，计算能力约束，能量消耗约束和缓存容量约束。
具体的，在T时间内K个交换机的转发场景下，优化目标为网络平均吞吐量
Figure P_220124121419983_983566001
，其中，
Figure P_220124121420014_014786002
表示数据流
Figure P_220124121420030_030430003
在t时间传输的数据量。根据流量守恒，流入所有交换机的流量等于流出所有交换机的流量，也即，
Figure P_220124121420046_046049004
，其中，
Figure P_220124121420077_077313005
表示从交换机
Figure P_220124121420093_093841006
的相邻节点
Figure P_220124121420125_125627007
的流入交换机
Figure P_220124121420141_141246008
的数据量，
Figure P_220124121420156_156891009
表示从交换机
Figure P_220124121420188_188151010
的流入交换机
Figure P_220124121420203_203764011
的数据量。对于链路
Figure P_220124121420235_235021012
和交换机
Figure P_220124121420266_266261013
，链路负载不应超过链路容量限制
Figure P_220124121420299_299426014
，
Figure P_220124121420315_315583015
处理的总数据量不超过其CPU计算能力
Figure P_220124121420346_346821016
，
Figure P_220124121420362_362461017
累积能量消耗不超过其总能量
Figure P_220124121420378_378077018
，
Figure P_220124121420409_409344019
的缓存队列不超过其缓存容量
Figure P_220124121420424_424971020
。
在交换机
Figure P_220124121420440_440597001
确定出其目标下一跳节点之后，将进行数据流的转发，且在转发数据流时进行带内遥测，并将带内遥测的本地网络信息上报INT服务器。在数据流传输过程中，每一跳交换机都会向元数据增加本地网络状态信息，在数据流到达目的交换机后，目的交换机将业务消息交付给用户设备，并分离出链路上累积的遥测信息上报给INT服务器进行解析。
INT服务器每次接收到交换机上报的遥测信息之后，将对遥测信息进行解析，从而得到更新后的网络状态信息，为了能够根据网络实时状态动态地进行转发调整，因此，在一个可选的实施方式中，在每个交换机在对数据流进行转发时基于控制信息确定相应的目标下一跳节点之后，本发明方法还包括如下步骤：
步骤S1071，接收目标网域内带内网络遥测服务器发送的更新后的网络状态信息。
步骤S1072，基于更新后的网络状态信息，确定目标网域内路由成本的目标权重计算因子。
步骤S1073，在目标权重计算因子满足预设更新条件的情况下，更新控制信息中的权重计算因子。
通过上文中的描述可知，每一跳交换机在进行数据流转发后都会将其最新的本地网络信息上报INT服务器，INT服务器将更新后的网络状态信息发送至SDN控制器，此时，SDN控制器可根据上文中所提供的多个成本因子的计算公式重新计算当前时刻目标网域内的路由成本的目标权重计算因子。
为了避免权重计算因子的频繁更新导致数据资源的过度占用，本发明实施例为权重计算因子的更新设置了预设更新条件，也即，只有在满足预设更新条件时，SDN控制器才通知各个交换机更改路由成本的权重计算因子。可选的，预设更新条件可以为：权重计算因子中，所有成本因子的最大值发生变化；或者所有成本因子的相对大小关系发生变化。本发明实施例不对预设更新条件进行具体的限定，用户可以根据实际需求进行设置。
综上所述，本发明实施例提供的空天地一体化网络的路由方法，在SAGIN网络中引入SDN控制与转发解耦的设计思想和带内网络遥测的细粒度感知方式，针对协议和资源两方面，通过带内网络遥测的方式采集多种网络资源状态信息，发现网络资源使用特点，相比于传统网络具有更好的网络环境感知能力，SDN控制器根据网络资源状态计算向交换机下发的权重计算因子，实现了网络转发行为随网络资源状况的动态调整，平衡各网段间的资源负载。通过网络控制和路由策略的统一化，取代不同网段不同的路由协议和复杂的协议转换机制，相比于在SAGIN不同网段间使用不同协议，降低了协议复杂性和协议转化复杂性。
进一步的，本发明实施例将资源使用率作为影响路径成本的因素，能够根据网络实时状态动态地进行转发调整。相比于针对单一资源的负载均衡和需要预先进行网络配置的静态负载均衡，本发明实施例能够实现动态负载均衡的效果，避免单一资源的过载导致的转发失败和丢包，使网络维持在资源总体平衡的状态。并且，本发明实施例使用成本因子来表征网络状态并调整数据转发，对于新增的网络属性和资源，可以通过增加权重计算因子的方式实现，对资源属性具有良好的可扩展性。
实施例二
本发明实施例还提供了一种空天地一体化网络的路由装置，该空天地一体化网络的路由装置主要用于执行上述实施例一所提供的空天地一体化网络的路由方法，以下对本发明实施例提供的空天地一体化网络的路由装置做具体介绍。
图6是本发明实施例提供的一种空天地一体化网络的路由装置的功能模块图，如图6所示，该装置主要包括：获取模块10，第一确定模块20，发送模块30，其中：
获取模块10，用于获取空天地一体化网络中目标网域的网络拓扑和网络拓扑的网络状态信息；其中，空天地一体化网络中的空域网段、天域网段和地面域网段均采用SDN网络体系；目标网域为空天地一体化网络中的任一网域。
第一确定模块20，用于基于网络状态信息，确定目标网域内路由成本的权重计算因子；其中，权重计算因子用于表征目标网域内的资源使用状态。
发送模块30，用于将控制信息发送至目标网域内的所有交换机，以使每个交换机在对数据流进行转发时基于控制信息确定相应的目标下一跳节点；其中，控制信息包括：网络拓扑、网络状态信息和权重计算因子。
本发明提供的空天地一体化网络的路由装置，在空天地一体化网络中使用统一的SDN网络体系，使得数据流在进行跨域路由时不需要进行协议适配，避免域间指标转换，减轻了协议复杂性，且通过收集目标网域网络拓扑的网络状态信息来计算路由成本的权重计算因子，能够动态地将使用率高的资源作为影响路由成本的主要因素，进而平衡过载资源，提高整体资源平衡率。
可选地，获取模块10包括：
发送单元，用于向目标交换机发送携带LLDP数据包的Packet_out消息，以使目标交换机向所有与其相连接的下一跳交换机转发LLDP数据包；其中，目标交换机为与目标网域内的SDN控制器相连接的交换机。
接收单元，用于接收下一跳交换机反馈的Packet_in消息；其中，Packet_in消息为下一跳交换机基于LLDP数据包确定的消息。
确定单元，用于基于目标网域内所有交换机反馈的Packet_in消息确定网络拓扑。
可选地，权重计算因子包括：全局计算能力使用状况成本因子，全局节点能量使用状况成本因子和全局缓存空间使用状况成本因子。
可选地，第一确定模块20包括：
第一计算单元，用于利用算式
Figure P_220124121420471_471824001
计算全局计算能力使用状况成本因子；其中，
Figure P_220124121420487_487447002
表示全局计算能力使用状况成本因子，
Figure P_220124121420505_505484003
表示目标网域内交换机
Figure P_220124121420537_537258004
的节点计算能力，
Figure P_220124121420552_552871005
表示交换机
Figure P_220124121420568_568515006
已使用的节点计算能力。
第二计算单元，用于利用算式
Figure P_220124121420599_599761001
计算全局节点能量使用状况成本因子；其中，
Figure P_220124121420615_615402002
表示全局节点能量使用状况成本因子，
Figure P_220124121420646_646651003
表示交换机
Figure P_220124121420663_663685004
的节点剩余能量，
Figure P_220124121420679_679833005
表示交换机
Figure P_220124121420696_696400006
的已使用节点能量。
第三计算单元，用于利用算式
Figure P_220124121420728_728171001
计算全局缓存空间使用状况成本因子；其中，
Figure P_220124121420743_743801002
表示全局缓存空间使用状况成本因子，
Figure P_220124121420775_775050003
表示交换机
Figure P_220124121420790_790676004
的节点剩余缓存，
Figure P_220124121420821_821928005
表示交换机
Figure P_220124121420853_853165006
的已使用缓存空间。
可选地，所述装置还用于：
获取数据流的目的节点信息。
基于目的节点信息和控制信息中的网络拓扑，确定所有可选下一跳节点。
利用算式
Figure P_220124121420868_868790001
计算每个可选下一跳节点的路由成本；其中，
Figure P_220124121420901_901960002
表示交换机
Figure P_220124121420918_918123003
路由至可选下一跳节点
Figure P_220124121421058_058717004
的路由成本，
Figure P_220124121421089_089985005
，
Figure P_220124121421107_107025006
，
Figure P_220124121421138_138807007
，
Figure P_220124121421154_154460008
，
Figure P_220124121421185_185682009
表示
Figure P_220124121421201_201321010
处理数据流
Figure P_220124121421216_216949011
的算力成本，
Figure P_220124121421248_248180012
表示数据流
Figure P_220124121421263_263817013
所需的CPU算力，
Figure P_220124121421279_279454014
表示
Figure P_220124121421312_312148015
的节点计算能力，
Figure P_220124121421327_327783016
表示
Figure P_220124121421343_343383017
处理数据流
Figure P_220124121421359_359048018
的能耗成本，
Figure P_220124121421390_390294019
表示处理数据流
Figure P_220124121421405_405910020
所需的能耗，
Figure P_220124121421421_421553021
表示
Figure P_220124121421452_452793022
的节点剩余能量，
Figure P_220124121421468_468424023
表示
Figure P_220124121421500_500602024
处理数据流
Figure P_220124121421516_516744025
的缓存成本，
Figure P_220124121421532_532390026
表示数据流
Figure P_220124121421548_548000027
所需的缓存空间，
Figure P_220124121421579_579255028
表示
Figure P_220124121421594_594873029
的节点剩余缓存，
Figure P_220124121421610_610516030
表示
Figure P_220124121421641_641747031
路由至
Figure P_220124121421657_657366032
的时延成本，
Figure P_220124121421673_673000033
表示
Figure P_220124121421688_688627034
与可选下一跳节点
Figure P_220124121421721_721335035
之间的链路
Figure P_220124121421736_736964036
的时延，
Figure P_220124121421752_752598037
表示数据流
Figure P_220124121421783_783832038
的总数据量，
Figure P_220124121421799_799452039
表示链路
Figure P_220124121421815_815108040
的链路带宽。
将所有可选下一跳节点的路由成本中最小路由成本对应的节点作为目标下一跳节点。
可选地，所述装置还包括：
接收模块，用于接收目标网域内带内网络遥测服务器发送的更新后的网络状态信息。
第二确定模块，用于基于更新后的网络状态信息，确定目标网域内路由成本的目标权重计算因子。
更新模块，用于在目标权重计算因子满足预设更新条件的情况下，更新控制信息中的权重计算因子。
可选地，每个交换机在对数据流进行转发时基于控制信息确定相应的目标下一跳节点的约束条件包括：链路容量约束，计算能力约束，能量消耗约束和缓存容量约束。
实施例三
参见图7，本发明实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：处理器60，存储器61，总线62和通信接口63，所述处理器60、通信接口63和存储器61通过总线62连接；处理器60用于执行存储器61中存储的可执行模块，例如计算机程序。
其中，存储器61可能包含高速随机存取存储器（RAM，Random Access Memory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口63（可以是有线或者无线）实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
总线62可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器61用于存储程序，所述处理器60在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器60中，或者由处理器60实现。
处理器60可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器60中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器60可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器61，处理器60读取存储器61中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
本发明实施例所提供的一种空天地一体化网络的路由方法和装置的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以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，可以存储在一个处理器可执行的非易失的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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (8)

1.一种空天地一体化网络的路由方法，其特征在于，包括：
获取所述空天地一体化网络中目标网域的网络拓扑和所述网络拓扑的网络状态信息；其中，所述空天地一体化网络中的空域网段、天域网段和地面域网段均采用SDN网络体系；所述目标网域为所述空天地一体化网络中的任一网域；
基于所述网络状态信息，确定所述目标网域内路由成本的权重计算因子；其中，所述权重计算因子用于表征所述目标网域内的资源使用状态；所述权重计算因子包括：全局计算能力使用状况成本因子，全局节点能量使用状况成本因子和全局缓存空间使用状况成本因子；
将控制信息发送至所述目标网域内的所有交换机，以使每个所述交换机在对数据流进行转发时基于所述控制信息确定相应的目标下一跳节点；其中，所述控制信息包括：所述网络拓扑、所述网络状态信息和所述权重计算因子；
其中，所述基于所述网络状态信息，确定所述目标网域内路由成本的权重计算因子，包括：
利用算式
Figure P_220329171059366_366662001
计算全局计算能力使用状况成本因子；其中，
Figure P_220329171059383_383219002
表示所述全局计算能力使用状况成本因子，
Figure P_220329171059414_414996003
表示所述目标网域内交换机
Figure P_220329171059430_430639004
的节点计算能力，
Figure P_220329171059446_446227005
表示所述交换机
Figure P_220329171059477_477487006
已使用的节点计算能力；
利用算式
Figure P_220329171059508_508732001
计算全局节点能量使用状况成本因子；其中，
Figure P_220329171059524_524357002
表示所述全局节点能量使用状况成本因子，
Figure P_220329171059555_555619003
表示所述交换机
Figure P_220329171059571_571236004
的节点剩余能量，
Figure P_220329171059608_608366005
表示所述交换机
Figure P_220329171059623_623975006
的已使用节点能量；
利用算式
Figure P_220329171059655_655242001
计算全局缓存空间使用状况成本因子；其中，
Figure P_220329171059686_686474002
表示所述全局缓存空间使用状况成本因子，
Figure P_220329171059702_702104003
表示所述交换机
Figure P_220329171059733_733339004
的节点剩余缓存，
Figure P_220329171059764_764607005
表示所述交换机
Figure P_220329171059797_797312006
的已使用缓存空间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述空天地一体化网络中目标网域的网络拓扑，包括：
向目标交换机发送携带LLDP数据包的Packet_out消息，以使所述目标交换机向所有与其相连接的下一跳交换机转发所述LLDP数据包；其中，所述目标交换机为与所述目标网域内的SDN控制器相连接的交换机；
接收所述下一跳交换机反馈的Packet_in消息；其中，所述Packet_in消息为所述下一跳交换机基于所述LLDP数据包确定的消息；
基于所述目标网域内所有交换机反馈的所述Packet_in消息确定所述网络拓扑。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个所述交换机在对数据流进行转发时基于所述控制信息确定相应的目标下一跳节点，包括：
获取所述数据流的目的节点信息；
基于所述目的节点信息和所述控制信息中的网络拓扑，确定所有可选下一跳节点；
利用算式
Figure P_220329171059813_813434001
计算每个所述可选下一跳节点的路由成本；其中，
Figure P_220329171059844_844690002
表示所述交换机
Figure P_220329171059875_875934003
路由至可选下一跳节点
Figure P_220329171059907_907215004
的路由成本，
Figure P_220329171059954_954051005
，
Figure P_220329171059989_989183006
，
Figure P_220329171100067_067818007
，
Figure P_220329171100099_099066008
，
Figure P_220329171100130_130343009
表示
Figure P_220329171100161_161576010
处理数据流
Figure P_220329171100177_177187011
的算力成本，
Figure P_220329171100210_210407012
表示数据流
Figure P_220329171100226_226024013
所需的CPU算力，
Figure P_220329171100257_257283014
表示
Figure P_220329171100272_272912015
的节点计算能力，
Figure P_220329171100304_304161016
表示
Figure P_220329171100319_319797017
处理数据流
Figure P_220329171100351_351046018
的能耗成本，
Figure P_220329171100383_383703019
表示处理数据流
Figure P_220329171100399_399858020
所需的能耗，
Figure P_220329171100431_431118021
表示
Figure P_220329171100446_446265022
的节点剩余能量，
Figure P_220329171100477_477985023
表示
Figure P_220329171100493_493630024
处理数据流
Figure P_220329171100524_524877025
的缓存成本，
Figure P_220329171100540_540491026
表示数据流
Figure P_220329171100571_571734027
所需的缓存空间，
Figure P_220329171100588_588799028
表示
Figure P_220329171100620_620572029
的节点剩余缓存，
Figure P_220329171100636_636190030
表示
Figure P_220329171100667_667445031
路由至
Figure P_220329171100698_698703032
的时延成本，
Figure P_220329171100714_714323033
表示
Figure P_220329171100745_745572034
与可选下一跳节点
Figure P_220329171100776_776814035
之间的链路
Figure P_220329171100793_793869036
的时延，
Figure P_220329171100825_825662037
表示数据流
Figure P_220329171100841_841271038
的总数据量，
Figure P_220329171100872_872519039
表示链路
Figure P_220329171100888_888150040
的链路带宽；
将所有所述可选下一跳节点的路由成本中最小路由成本对应的节点作为所述目标下一跳节点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在每个所述交换机在对数据流进行转发时基于所述控制信息确定相应的目标下一跳节点之后，所述方法还包括：
接收所述目标网域内带内网络遥测服务器发送的更新后的网络状态信息；
基于所述更新后的网络状态信息，确定所述目标网域内路由成本的目标权重计算因子；
在所述目标权重计算因子满足预设更新条件的情况下，更新所述控制信息中的权重计算因子。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述交换机在对数据流进行转发时基于所述控制信息确定相应的目标下一跳节点的约束条件包括：链路容量约束，计算能力约束，能量消耗约束和缓存容量约束。
6.一种空天地一体化网络的路由装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取所述空天地一体化网络中目标网域的网络拓扑和所述网络拓扑的网络状态信息；其中，所述空天地一体化网络中的空域网段、天域网段和地面域网段均采用SDN网络体系；所述目标网域为所述空天地一体化网络中的任一网域；
第一确定模块，用于基于所述网络状态信息，确定所述目标网域内路由成本的权重计算因子；其中，所述权重计算因子用于表征所述目标网域内的资源使用状态；所述权重计算因子包括：全局计算能力使用状况成本因子，全局节点能量使用状况成本因子和全局缓存空间使用状况成本因子；
发送模块，用于将控制信息发送至所述目标网域内的所有交换机，以使每个所述交换机在对数据流进行转发时基于所述控制信息确定相应的目标下一跳节点；其中，所述控制信息包括：所述网络拓扑、所述网络状态信息和所述权重计算因子；
其中，所述第一确定模块包括：
第一计算单元，用于利用算式
Figure P_220329171100919_919412001
计算全局计算能力使用状况成本因子；其中，
Figure P_220329171100934_934597002
表示所述全局计算能力使用状况成本因子，
Figure P_220329171100966_966264003
表示所述目标网域内交换机
Figure P_220329171100984_984294004
的节点计算能力，
Figure P_220329171101016_016089005
表示所述交换机
Figure P_220329171101031_031688006
已使用的节点计算能力；
第二计算单元，用于利用算式
Figure P_220329171101062_062970001
计算全局节点能量使用状况成本因子；其中，
Figure P_220329171101078_078589002
表示所述全局节点能量使用状况成本因子，
Figure P_220329171101109_109869003
表示所述交换机
Figure P_220329171101125_125477004
的节点剩余能量，
Figure P_220329171101156_156687005
表示所述交换机
Figure P_220329171101172_172307006
的已使用节点能量；
第三计算单元，用于利用算式
Figure P_220329171101205_205041001
计算全局缓存空间使用状况成本因子；其中，
Figure P_220329171101220_220662002
表示所述全局缓存空间使用状况成本因子，
Figure P_220329171101251_251911003
表示所述交换机
Figure P_220329171101283_283166004
的节点剩余缓存，
Figure P_220329171101298_298773005
表示所述交换机
Figure P_220329171101330_330034006
的已使用缓存空间。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述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计算机程序时实现上述权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
8.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行权利要求1至5中任一项所述的方法。
CN202210082839.9A 2022-01-25 2022-01-25 空天地一体化网络的路由方法和装置 Active CN114125987B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210082839.9A CN114125987B (zh) 2022-01-25 2022-01-25 空天地一体化网络的路由方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210082839.9A CN114125987B (zh) 2022-01-25 2022-01-25 空天地一体化网络的路由方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114125987A CN114125987A (zh) 2022-03-01
CN114125987B true CN114125987B (zh) 2022-05-03

Family

ID=80360840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210082839.9A Active CN114125987B (zh) 2022-01-25 2022-01-25 空天地一体化网络的路由方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114125987B (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106533948A (zh) * 2016-11-17 2017-03-22 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种软件定义天基骨干网络中链路拓扑发现方法
CN107040605B (zh) * 2017-05-10 2020-05-01 安徽大学 基于sdn的云平台资源调度与管理系统及其应用方法
CN110972168B (zh) * 2019-12-16 2022-05-03 重庆邮电大学 天地一体化网络sdn控制器按需动态放置方法
CN111342993B (zh) * 2020-02-03 2021-08-13 西安交通大学 一种基于sdn空天地控制器部署架构及控制方法
CN113595915A (zh) * 2020-04-30 2021-11-02 华为技术有限公司 转发报文的方法及相关设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN114125987A (zh) 2022-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. A routing protocol for hierarchical LEO/MEO satellite IP networks
EP2911348B1 (en) Control device discovery in networks having separate control and forwarding devices
CN101065677B (zh) 被配置用于根据规定路由协议输出指定了所连接的活动路径的检测到的属性变化的更新消息的路由器
Caini et al. Application of contact graph routing to LEO satellite DTN communications
KR101001556B1 (ko) 무선 센서 네트워크의 노드의 패킷 전송 장치 및 방법
Chen et al. Satellite grouping and routing protocol for LEO/MEO satellite IP networks
EP1561311B1 (en) Dynamic load distribution using local state information
CN102084689B (zh) 选择性先验反应式路由
CN101473600B (zh) 通过代理应用qos的方法和系统
JP5071165B2 (ja) 経路多重化通信システム、通信ノード及び通信方法
JP2011507378A (ja) 処理メトリック情報のノード間における交換
CN102231896A (zh) 基于负载均衡的卫星网络按需路由方法
US11770347B1 (en) Method of risk-sensitive rate correction for dynamic heterogeneous networks
Marchese et al. A source routing algorithm based on CGR for DTN-nanosatellite networks
CN102427596B (zh) 基于定位信息辅助的节点移动网络的路由方法及调度方法
Jiang et al. A QoS routing strategy using fuzzy logic for NGEO satellite IP networks
CN113840257A (zh) 一种城市环境下的多无人机通信中继方法
CN114125987B (zh) 空天地一体化网络的路由方法和装置
CN113271256B (zh) 一种信息年龄多路径传输方法及系统
CN107548120B (zh) 临空通信网络的路由方法和装置
JP2006197473A (ja) ノード
CN109889929A (zh) 一种基于卫星光突发系统的数据传输方法
Kavitha et al. Queuing in space: Design of message ferry routes in static ad hoc networks
Jiang et al. Fast recovery routing algorithm for software defined network based operationally responsive space satellite networks
US8625624B1 (en) Self-adjusting load balancing among multiple fabric ports

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