CN114944860B - 卫星网络数据传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种卫星网络数据传输方法及装置，方法包括：根据用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域算法，对基于多路径数据传输的卫星网络进行分域；基于预设的位置编码策略，在分域后的所述卫星网络中对目标数据进行网络编码以使得该目标数据在所述卫星网络中的各卫星节点之间传输。本申请能够有效平衡卫星网络中网络编码可靠性和网络开销，并能够在保证卫星网络采用网络编码实现数据传输可靠性的基础上，还能够有效降低卫星网络的网络开销及计算复杂度，进而能够提高卫星网络数据传输的可靠性、效率及传输性能等。

Description

卫星网络数据传输方法及装置

技术领域

本申请涉及卫星网络技术领域，尤其涉及卫星网络数据传输方法及装置。

背景技术

卫星网络本质上是多跳无线网络。因此，为卫星网络设计的路由策略是无线多跳网络的扩展。在采用多路径传输方案的卫星网络中，目的地的数据包可能从几个相邻节点到达，网络编码可用于提高可靠性或改善总带宽。

传统的网络编码方式的实施使得网络开销非常大且计算复杂度很高，易造成网络性能的急剧下降。但是若只在源节点编码、目的节点解码，网络传输的可靠性又不能得到很好的改善，一旦网络发生故障或误码使得数据包丢失，那么数据将无法恢复。另外，网络性能与多路径条数也有一定的关系。如果路径太多，网络传输需要同时维护复杂的端到端连接，且每条路径的资源状况和传输容量都非常不同，这给网络的管理和控制带来了极大的难度。但是条数太少则无法达到较好的性能。也就是说，现有的卫星网络的数据传输方式中，网络编码和多路径场景下的网络控制开销大、网络编码复杂度高，无法在不增加额外网络资源消耗的情况下改善数据传输的可靠性。

发明内容

鉴于此，本申请实施例提供了卫星网络数据传输方法及装置，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

本申请的一个方面提供了一种卫星网络数据传输方法，包括：

根据用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域算法，对基于多路径数据传输的卫星网络进行分域；

基于预设的位置编码策略，在分域后的所述卫星网络中对目标数据进行网络编码以使得该目标数据在所述卫星网络中的各卫星节点之间传输。

在本申请的一些实施例中，在所述根据用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域算法，对基于多路径数据传输的卫星网络进行分域之前，还包括：

生成用于表示所述卫星网络的网络编码可靠性的可靠性参数，以及，生成用于表示在所述卫星网络中以网络编码的方式进行数据传输的总路由控制开销的网络开销参数；

根据所述可靠性参数和所述总路由控制开销参数生成用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域公式。

在本申请的一些实施例中，所述根据用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域算法，对基于多路径数据传输的卫星网络进行分域，包括：

求解所述卫星网络的所述可靠性参数，以及，求解所述卫星网络的所述总路由控制开销参数；

基于所述可靠性参数和所述总路由控制开销参数的解求解所述分域公式，并根据该分域公式的解获取所述卫星网络的最优域划分结果；

根据所述最优域划分结果对所述卫星网络进行分域。

在本申请的一些实施例中，所述可靠性参数满足伯努利分布；

相对应的，所述求解所述卫星网络的所述可靠性参数，包括：

基于预设的平均分布方式求解所述卫星网络的所述可靠性参数。

在本申请的一些实施例中，所述总路由控制开销参数包括：网络编码开销、域建立开销和域间路由控制开销；

其中，所述求解所述卫星网络的所述总路由控制开销参数，包括：

分别求解网络编码开销、域建立开销和域间路由控制开销的值；

根据所述网络编码开销、域建立开销和域间路由控制开销的总和确定所述卫星网络的所述总路由控制开销参数。

在本申请的一些实施例中，在所述基于预设的位置编码策略，在分域后的所述卫星网络中对目标数据进行网络编码以使得该目标数据在所述卫星网络中的各卫星节点之间传输之前，还包括：

生成针对基于多路径数据传输的卫星网络的位置编码策略；

其中，该位置编码策略包括：在所述卫星网络的源节点和各个域的边界节点执行网络编码操作，并在各个所述域的边界节点和目的节点执行网络解码操作。

在本申请的一些实施例中，所述在所述卫星网络的源节点和各个域的边界节点执行网络编码操作，并在各个所述域的边界节点和目的节点执行网络解码操作，包括：

接收到目标数据的所述源节点，对所述目标数据分组并添加所属组的标识，以随机线性网络编码方式对所述目标数据进行网络编码，并将对应的随机编码系数及所属组的标识添加至所述数据包的报头；

接收到所述数据包的边界节点，根据所述随机编码系数将所述数据包解码以转换为新消息，并以随机线性网络编码方式对所述新消息进行网络编码，并将对应的随机编码系数及所属组的标识添加至所述数据包的报头；

接收到所述目标数据对应的各个数据包的目的节点，根据对应的随机编码系数及所属组的标识对所述数据包进行解码，以得到对应的目标数据。

本申请的另一个方面提供了一种卫星网络数据传输装置，包括：

网络分域模块，用于根据用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域算法，对基于多路径数据传输的卫星网络进行分域；

网络编码模块，用于基于预设的位置编码策略，在分域后的所述卫星网络中对目标数据进行网络编码以使得该目标数据在所述卫星网络中的各卫星节点之间传输。

本申请的另一个方面提供了一种电子设备，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计算机程序时实现所述的卫星网络数据传输方法。

本申请的另一个方面提供了一种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卫星网络数据传输方法。

本申请提供的卫星网络数据传输方法，根据用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域算法，对基于多路径数据传输的卫星网络进行分域；基于预设的位置编码策略，在分域后的所述卫星网络中对目标数据进行网络编码以使得该目标数据在所述卫星网络中的各卫星节点之间传输，通过采用分域算法来平衡编码可靠性和网络开销，使得卫星网络具有较高的数据包传递成功率和较低的开销，并且能够根据实际场景要求，调整对网络开销或者网络可靠性的平衡或偏好，在不同的场景下都具有普适性；通过提出一种在分域架构下基于位置策略的网络编码方案，既可以发挥网络编码给网络可靠性带来的优势，又不至于给网络带来巨大的开销，并且能够和分域架构进行很好的融合。这样将网络编码与分域架构进行有机的结合，能够充分利用多路径聚合网络带宽，减少丢包之后的重传次数，避免长时间的重传延迟，进而能够提高卫星网络数据传输的可靠性、效率及传输性能等。

本申请的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本申请的实践而获知。本申请的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本申请实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本申请能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本申请的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本申请的原理。为了便于示出和描述本申请的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本申请实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本申请一实施例中的卫星网络数据传输方法的总流程示意图。

图2为本申请一实施例中的卫星网络数据传输方法的具体流程示意图。

图3为本申请另一实施例中的卫星网络数据传输装置的结构示意图。

图4为本申请应用实例提供的分域架构下网络编码方案举例示意图。

图5为本申请应用实例提供的纯多径路由与融合网络编码的多径路由的比较示意图。

图6为本申请应用实例提供的卫星网络中的主控制器和域控制器之间的关系示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本申请做进一步详细说明。在此，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本申请，在附图中仅仅示出了与根据本申请的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本申请关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

在下文中，将参考附图描述本申请的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

多路径传输控制协议已经在地面网络中得到了广泛的应用，网络中的数据流可以通过多路径进行数据备份或并行传输，这样能够提高网络的鲁棒性、提高网络效率，比如MPTCP(Multi-path TCP)、MPQUIC(Multi-path QUIC)协议等等。MPTCP在TCP协议的基础上，面向确定的端到端连接，每条连接分为多个子流，在不同路径上传输。MPTCP一般用在多路径资源差异性较小的场景。MPQUIC是在传输层使用多个用户数据报协议(User DatagramProtocol,UDP)子流来实现多路径传输，它相较于MPTCP更适合在链路差异大的路径上传输，能够更好的适应链路的异构性。添加多路径功能的主要动机是聚合不同卫星信道的带宽并汇集不同路径的资源以丰富单个连接的数据传输，网络多径传输还允许网络在链接质量不同时自动选择最佳路径，或者利用多路径做数据备份，避免网络在故障时瘫痪。

网络编码NC技术被提议通过在数据传输期间在中间节点混合数据包来提高网络吞吐量，并且通过引入冗余，提高数据传输的可靠性。它可以应用于OSI堆栈的不同层，例如传输层、网络层和MAC层。由于多径传输存在数据包乱序的问题，网络编码技术能够消除网络中数据包的相关性，使得接收端的数据恢复与到达数据包的顺序无关。

软件定义网络SDN技术能够辅助对网络进行控制和管理，实现数据平面和控制平面的分离。在卫星网络中，卫星节点组成数据平面，通过将控制平面集中到逻辑控制器上，提供全局网络信息，收集并监测网络状态数据。卫星节点不需要知道整个网络中的其他信息，只需要进行数据转发，按照控制器下发的流表和指令工作。

如果将网络划分为多个域来进行控制，那么利用SDN技术的以上特点，能够显著提高网络的灵活性和可编程性。即使加入或减少部分卫星节点，也不会对底层卫星节点造成任何影响，这样一来，网络会具有较强的可扩展性。另外，将控制器部署在每个域内，可以进行更细粒度的控制和管理，出现故障等情况可以明显缩短收敛时间，提高网络的效率。

卫星网络本质上是多跳无线网络。因此，为卫星网络设计的路由策略是无线多跳网络的扩展。在这样的网络中，网络编码NC允许中间节点重新编码，目的地的数据包可能从几个相邻节点到达，并可用于提高可靠性或改善总带宽。网络编码NC也可以实现为传输层和网络层之间的垫片层。已有技术人员建议在网络层执行网络编码NC，在这种情况下，只有解码的数据包将被传送到接收器。

人们已经努力将网络编码和多路径技术结合起来，以最大限度地提高网络性能。已有研究人员解决了在融合卫星云网络的帮助下，增强移动自组织网络覆盖紧急应用的问题。还有研究人员通过在卫星系统的不同路径上发送编码包，利用了路径多样性。另外研究人员证明了卫星网络中网络编码的好处。也有人提出了NCMP路由算法，该算法通过设置TTL值并使用前导码和ACK过程来优化MEO/LEO混合卫星网络的性能，从而减少额外的网络开销。

传统的网络编码NC采用逐跳编码和确认机制，需要有逐跳的控制信息确保传输正确，还有接收后续节点回传的反馈确认信息，这种机制实现起来网络开销非常大，会占用不少宝贵的网络资源。另外，逐跳网络编码、解码的计算复杂度很高，每个节点都需要对传输来的数据包进行解码，然后再重新编码，并将编码系数打进包头，一起往下传输，这会让本就需要长时间的卫星网络传播时延变本加厉，网络业务质量急剧下降。但是如果只在源节点编码、目的节点解码，网络传输的可靠性并不能得到很好的改善，一旦网络故障或者数据包丢失，那么数据将无法恢复。由于卫星计算和存储资源有限，需要采用有策略的编码方案来降低网络编码方案的复杂性。

另外，网络性能与多路径条数也有一定的关系。如果路径太多，网络传输需要同时维护复杂的端到端连接，且每条路径的资源状况和传输容量都非常不同，这给网络的管理和控制带来了极大的难度。但是条数太少则无法达到较好的性能。若想在大规模卫星网络中同时使用网络编码和多径传输，可以对大规模卫星网络进行重组，在减轻路由和NC开销的同时，尽可能提高传输的可靠性。在不增加额外网络资源消耗的情况下改善数据的可靠传输是具有挑战性的问题之一。

随着卫星网络的发展，卫星拓扑呈现出多样性和复杂性。为了解决网络编码和多路径场景下网络控制开销大、网络编码复杂度高的挑战，本申请首先提出一种多径传输背景下基于位置策略的编码方案。为了抑制卫星网络编码在路由方案实施过程中可能产生的影响，平衡网络开销和网络可靠性，需要对相应的卫星星座进行更为精细的设计，本申请提出一种面向大规模卫星网络的低开销高可靠分域算法。

多路径场景中的最大问题之一是，由于链路异构性，数据包在接收节点需要被重新排序，这样会让占用大量接收端的存储资源。此外，由于卫星拓扑是高度动态的，网络需要一直维护链路、节点、端到端路径的状态，加入编码后，还需要检查网络编码系数、网络编码差错控制情况，这些将给资源紧张的卫星网络带来巨大的计算开销、存储资源消耗和管理开销。如果有网络中有任何的突发情况，那么还需要对数据包进行重传，这样又会消耗大量的网络资源，增加业务传输时延，降低用户体验。

本申请首先介绍网络中的分域架构下基于位置策略的编码方案，再介绍一种结合网络编码和多径的低开销高可靠分域算法。

基于此，本申请实施例提供一种卫星网络数据传输方法，参见图1，所述卫星网络数据传输方法具体包含有如下内容：

步骤100：根据用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域算法，对基于多路径数据传输的卫星网络进行分域。

在步骤100中，在融合多径和网络编码技术之后，采用SDN技术对大规模星座进行分域，能够为卫星网络减轻计算和存储负担，还能在一定程度上减轻网络管理和控制开销。但是怎么分域、域的大小如何、域的大小与网络开销、域的大小与网络可靠性都有怎样的关系，本申请都给出了具体的算法和公式。在具体的场景中，可以根据实际需求进行调整，有良好的适应性和普遍性。

步骤200：基于预设的位置编码策略，在分域后的所述卫星网络中对目标数据进行网络编码以使得该目标数据在所述卫星网络中的各卫星节点之间传输。

可以理解的是，由于卫星星座规模的急剧扩大，可以采用多径路由可以显著提高网络吞吐量、减小端到端延迟。基于NC的多路径路由又可以帮助消除多条路径之间的协调，这两者结合使用在优势中明显，但与此同时需要对大规模星座的编码方案进行更为精细、新颖的设计。本申请提出基于卫星节点的位置来选择是否进行编码，尽可能的减少网络编码的次数，以减少网络编码带来的开销。同时，又要保证网络编码带来的网络可靠性效益，才有在卫星网络引入网络编码的意义。

从上述描述可知，本申请实施例提供的卫星网络数据传输方法，通过采用分域算法来平衡编码可靠性和网络开销，使得卫星网络具有较高的数据包传递成功率和较低的开销，并且能够根据实际场景要求，调整对网络开销或者网络可靠性的平衡或偏好，在不同的场景下都具有普适性；通过提出一种在分域架构下基于位置策略的网络编码方案，既可以发挥网络编码给网络可靠性带来的优势，又不至于给网络带来巨大的开销，并且能够和分域架构进行很好的融合。这样将网络编码与分域架构进行有机的结合，能够充分利用多路径聚合网络带宽，减少丢包之后的重传次数，避免长时间的重传延迟，进而能够提高卫星网络数据传输的可靠性、效率及传输性能等。

为了提高分域算法的应用便捷性及效率，在本申请实施例提供的一种卫星网络数据传输方法中，参见图2，所述卫星网络数据传输方法中的步骤100之前还具体包含有如下内容：

步骤010：生成用于表示所述卫星网络的网络编码可靠性的可靠性参数，以及，生成用于表示在所述卫星网络中以网络编码的方式进行数据传输的总路由控制开销的网络开销参数。

可以理解的是，假设对于LEO网络，NC的编码可靠性为r。在源节点传输数据之前，可以根据当前链路的错误率、从源节点到域中的边界节点的跳数、路径条数、编码包数目等信息计算网络编码的可靠性r。

可以理解的是，在路由设计中，每个域都由一个域控制器控制，所有域控制器又由主控制器管控。根据域控制器汇总的信息计算域间的路由表。一个域的拓扑细节对其他域的域控制器隐藏。每个域中的特定信息也对地面主控制器隐藏。因此，通过减少状态收集和路由过程开销，路由协议可以更好地响应动态拓扑变化，基于此，设置总路由控制开销η_total。

步骤020：根据所述可靠性参数和所述总路由控制开销参数生成用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域公式。

可以理解的是，考虑低轨卫星网络中高网络编码可靠性和低开销的分域优化问题。由于卫星网络的大规模和拓扑结构的高度动态性，分布式策略将带来巨大的开销。

问题的目标是找到最佳的域划分Dom＝{D₁,D₂,...,D_i}。好处是以较低的控制开销实现网络编码的可靠通信，使两个参数的加权和最小化。一个是网络编码的可靠性，即数据包传递的成功率，另一个是网络管理开销。此外，考虑到实际部署能力，卫星控制器的数量和域的大小应该受到限制。

在步骤020中，分域公式如下：

上述分域公式的约束条件如下：

M≥m

其中，权重λ∈(0,1)，实际中，可以根据需要选择λ的大小。此外，η_max用于规范化，当网络中的每个节点形成一个独立的域时，它代表了最大的开销。。是整个网络中的卫星节点数，/>是预先设置的依赖于部署的域控制器的数目阈值。在极端情况下，整个网络可以被视为一个域，或者每个卫星节点都是一个域。

从上述描述可知，本申请实施例提供的卫星网络数据传输方法，通过预先根据可靠性参数和总路由控制开销参数生成用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域公式，能够有效提高分域算法的应用便捷性及效率，进而能够进一步使得卫星网络具有较高的数据包传递成功率和较低的开销。

为了使得最优域划分结果有效适用于当前的卫星网络，在本申请实施例提供的一种卫星网络数据传输方法中，参见图2，所述卫星网络数据传输方法中的步骤100还具体包含有如下内容：

步骤110：求解所述卫星网络的所述可靠性参数，以及，求解所述卫星网络的所述总路由控制开销参数。

步骤120：基于所述可靠性参数和所述总路由控制开销参数的解求解所述分域公式，并根据该分域公式的解获取所述卫星网络的最优域划分结果。

步骤130：根据所述最优域划分结果对所述卫星网络进行分域。

从上述描述可知，本申请实施例提供的卫星网络数据传输方法，通过求解所述卫星网络的所述可靠性参数和所述总路由控制开销参数，基于所述可靠性参数和所述总路由控制开销参数的解求解所述分域公式，能够根据当前的卫星网络的实际场景要求，获取对应的可靠性参数和所述总路由控制开销参数的解，进而能够使得最优域划分结果有效适用于当前的卫星网络，实现对网络可靠性的平衡或偏好，进而能够进一步提高卫星网络数据传输方法在不同的场景下的适用广泛性。

为了确保伯努利模型的解具有一定的精度，在本申请实施例提供的一种卫星网络数据传输方法中，所述可靠性参数满足伯努利分布；所述卫星网络数据传输方法中的步骤110中的所述求解所述卫星网络的所述可靠性参数具体包含有如下内容：

步骤111：基于预设的平均分布方式求解所述卫星网络的所述可靠性参数。

可以理解的是，跳数的链路质量由链路丢失率p表示。每个跃点上的数据包传输是一个独立的事件，每个节点操作的成功概率为1-p。然后，在k跳之后，到达边界节点的一个数据包的成功传递概率为p_k：

p_k＝(1-p)^k

假设编码节点将m消息编译成一个组。为了实现m个原始数据包的成功传输，需要m条路径来确保NC的可靠性r。传输的成功路径数应至少为M，以保证在边界节点正确恢复。所以，r满足伯努利分布如下：

这里，为了简化问题，假设每条路径中的跳数k相等，链路丢失率相同。

从上述描述可知，本申请实施例提供的卫星网络数据传输方法，通过求解满足伯努利分布的所述卫星网络的所述可靠性参数，能够有效保证卫星网络中数据的成功传输，提高数据包在卫星网络中传输的可靠性及有效性，同时通过采用预设的平均分布方式求解可靠性参数，能够有效确保伯努利模型的解具有一定的精度，进而能够更近一步地提高数据包在卫星网络中传输的可靠性及有效性。

为了进一步使得最优域划分结果专门适用于当前的卫星网络，在本申请实施例提供的一种卫星网络数据传输方法中，所述总路由控制开销参数包括：网络编码开销、域建立开销和域间路由控制开销；所述卫星网络数据传输方法中的步骤110中的所述求解所述卫星网络的所述总路由控制开销参数还具体包含有如下内容：

步骤112：分别求解网络编码开销、域建立开销和域间路由控制开销的值。

域控制器的数目表示为N_DC，域成员的数目表示为N_DM。

将总路由控制开销分为以下三项：i)网络编码开销η_cod。ii)域建立开销η_e，表示构建由域控制器和域成员组成的域所需的消息信令。iii)域间路由控制开销η_gm，表示地面主控制器在域间交换的路由消息。因此，总路由控制开销η_total由下式给出：

η_total＝η_cod+η_e+η_gm

这里，我们使用基于SDN控制的路由协议。该协议已得到广泛应用。在通常基于SDN的路由中，控制器将收集域中所有域成员的位置和状态信息，以形成拓扑和计算路由表条目。然后域控制器将向所有域成员发出相应的路由表条目。同时，域控制器还需要向相邻域控制器发送域中的摘要信息。对于地面主控制器，经过协商后，可以获得整个网络的拓扑信息来计算路由。

首先，网络编码不可避免地会增加基于路由协议的开销。我们以最小化编码节点为优化目标，“数目越小”意味着编码开销越小。如果选择M条路径，则每个域中需要M个编码节点，编码开销可以表示为：

η_cod＝ρ_cod*M*N_DC

这里，ρ_cod是每个编码节点对消息进行编码的速率(以pkt/s为单位)。

第二，需要建立域。给定一个域，每个域成员在路由周期开始时向其域控制器发送一条消息，其中包含关于自身的关键消息(包括容量、位置、资源情况)。一旦所有域成员收到密钥消息，每个域控制器将回复并向所有域成员发出路由表。这个过程允许每个域控制器了解其成员，每个域成员了解其域控制器。我们假设每个域成员都需要一个数据包来传递给域控制器并进行密钥消息，而域控制器对回复消息的平均开销为N_DM。因此，域建立开销如下所示：

这里，ρ_e是每个域控制器的信息速率(以pkt/s为单位)。

第三，对于η_gm，地面主控制器将从其域控制器收集每个域的信息，然后向所有域控制器广播域间拓扑信息。通过本过程，每个域控制器都可以获得与本域有关的域间路由信息。因此，域间路由控制开销如下所示：

这里，ρ_gm是地面主控制器的消息速率(以pkt/s为单位)。

步骤113：根据所述网络编码开销、域建立开销和域间路由控制开销的总和确定所述卫星网络的所述总路由控制开销参数。

整个网络的管理开销由下式给出：

从上述描述可知，本申请实施例提供的卫星网络数据传输方法，通过根据所述网络编码开销、域建立开销和域间路由控制开销的总和确定所述卫星网络的所述总路由控制开销参数，能够有效提高总路由控制开销参数的应用可靠性及有效性，进而能够有效提高对基于多路径数据传输的卫星网络进行分域的可靠性及有效性，同时，针对当前的卫星网络求解对应的网络编码开销、域建立开销和域间路由控制开销的值，能够进一步使得最优域划分结果专门适用于当前的卫星网络，实现对网络开销的平衡或偏好，进而能够进一步提高卫星网络数据传输方法在不同的场景下的适用广泛性。

为了提高在分域后的所述卫星网络中对目标数据进行网络编码的效率及可靠性，在本申请实施例提供的一种卫星网络数据传输方法中，参见图2，所述卫星网络数据传输方法中的步骤200之前还具体包含有如下内容：

步骤030：生成针对基于多路径数据传输的卫星网络的位置编码策略；其中，该位置编码策略包括：在所述卫星网络的源节点和各个域的边界节点执行网络编码操作，并在各个所述域的边界节点和目的节点执行网络解码操作。

可以理解的是，网络编码应用于数据包级别：编码器的输出是具有合适报头的数据包，其中包含解码过程中的重要信息。我们将采用随机线性网络编码的方法(RLNC)，其中分组根据分组报头中需要提供的随机系数以块的形式编码，以便接收机能够解码分组。我们提出在源节点和每个域的边界节点执行网络编码操作，这种基于位置策略的编码方式，可以减少由NC产生的对卫星节点计算能力的负担。

编码节点将m消息编译成一个组，表示为X₁，X₂，X_m，并分配相同的组标识符a，其中a从零开始，在达到某个上限后设置为零。假设每个边界节点接收k数据包，并将所有N个数据包转换为大小相同的N个新消息，转发时，从Fq＝2⁸字段中选择m随机数作为编码系数，并将它们编译成相同大小的编码消息Y_i。同时，将编码系数和组标识符添加到消息的报头：

当解码节点和目的地接收到m个编码数据时，可以恢复原始数据：

网络中的编码需要始终满足：

这是因为编码前后信息熵和系数矩阵不变，满足这样的条件才能保证接收端能正确恢复原始数据。

从上述描述可知，本申请实施例提供的卫星网络数据传输方法，通过预先生成针对基于多路径数据传输的卫星网络的位置编码策略，能够有效提高在分域后的所述卫星网络中对目标数据进行网络编码的效率及可靠性，并能够减少由NC产生的对卫星节点计算能力的负担。

为了提高位置编码策略的应用可靠性及智能化程度，在本申请实施例提供的一种卫星网络数据传输方法中，所述卫星网络数据传输方法中的位置编码策略具体包含有如下内容：

(1)接收到目标数据的所述源节点，对所述目标数据分组并添加所属组的标识，以随机线性网络编码方式对所述目标数据进行网络编码，并将对应的随机编码系数及所属组的标识添加至所述数据包的报头。

(2)接收到所述数据包的边界节点，根据所述随机编码系数将所述数据包解码以转换为新消息，并以随机线性网络编码方式对所述新消息进行网络编码，并将对应的随机编码系数及所属组的标识添加至所述数据包的报头。

(3)接收到所述目标数据对应的各个数据包的目的节点，根据对应的随机编码系数及所属组的标识对所述数据包进行解码，以得到对应的目标数据。

从上述描述可知，本申请实施例提供的卫星网络数据传输方法，通过明确不同类型的卫星节点执行的位置编码策略，能够有效提高位置编码策略的应用可靠性及智能化程度，使得在执行基于预设的位置编码策略在分域后的所述卫星网络中对目标数据进行网络编码的过程中，源节点、目的节点和各条路径中涉及的各个域内的边界节点均可以基于各自对应的位置编码策略执行针对目标数据的网络编码操作，以在保证卫星网络采用网络编码实现数据传输可靠性的基础上，进一步降低卫星网络的网络开销及计算复杂度。

从软件层面来说，本申请还提供一种用于执行所述卫星网络数据传输方法中全部或部分内的卫星网络数据传输装置，所述卫星网络数据传输装置具体可以为一种主控制器，参见图3，所述卫星网络数据传输装置具体包含有如下内容：

网络分域模块10，用于根据用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域算法，对基于多路径数据传输的卫星网络进行分域；

网络编码模块20，用于基于预设的位置编码策略，在分域后的所述卫星网络中对目标数据进行网络编码以使得该目标数据在所述卫星网络中的各卫星节点之间传输。

本申请提供的卫星网络数据传输装置的实施例具体可以用于执行上述实施例中的卫星网络数据传输方法的实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述卫星网络数据传输方法实施例的详细描述。

所述卫星网络数据传输装置进行卫星网络数据传输的部分可以在服务器中执行，而在另一种实际应用情形中，也可以所有的操作都在客户端设备中完成。具体可以根据所述客户端设备的处理能力，以及用户使用场景的限制等进行选择。本申请对此不作限定。若所有的操作都在所述客户端设备中完成，所述客户端设备还可以包括处理器，用于卫星网络数据传输的具体处理。

上述的客户端设备可以具有通信模块(即通信单元)，可以与远程的服务器进行通信连接，实现与所述服务器的数据传输。所述服务器可以包括任务调度中心一侧的服务器，其他的实施场景中也可以包括中间平台的服务器，例如与任务调度中心服务器有通信链接的第三方服务器平台的服务器。所述的服务器可以包括单台计算机设备，也可以包括多个服务器组成的服务器集群，或者分布式装置的服务器结构。

上述服务器与所述客户端设备端之间可以使用任何合适的网络协议进行通信，包括在本申请提交日尚未开发出的网络协议。所述网络协议例如可以包括TCP/IP协议、UDP/IP协议、HTTP协议、HTTPS协议等。当然，所述网络协议例如还可以包括在上述协议之上使用的RPC协议(Remote Procedure Call Protocol，远程过程调用协议)、REST协议(Representational State Transfer，表述性状态转移协议)等。

从上述描述可知，本申请实施例提供的卫星网络数据传输装置，通过采用分域算法来平衡编码可靠性和网络开销，使得卫星网络具有较高的数据包传递成功率和较低的开销，并且能够根据实际场景要求，调整对网络开销或者网络可靠性的平衡或偏好，在不同的场景下都具有普适性；通过提出一种在分域架构下基于位置策略的网络编码方案，既可以发挥网络编码给网络可靠性带来的优势，又不至于给网络带来巨大的开销，并且能够和分域架构进行很好的融合。这样将网络编码与分域架构进行有机的结合，能够充分利用多路径聚合网络带宽，减少丢包之后的重传次数，避免长时间的重传延迟，进而能够提高卫星网络数据传输的可靠性、效率及传输性能等。

为了进一步说明本方案，本申请还提供一种卫星网络数据传输方法的具体应用实例，具体为一种融合网络编码的低开销高可靠卫星网络分域算法。提出一种在分域架构下基于位置策略的网络编码方案，在多径路由的背景下，提出在域的边界节点进行编码和解码。域中间的节点屏蔽网络编码信息，只需要对数据进行转发。这样既可以发挥网络编码给网络可靠性带来的优势，又不至于给网络带来巨大的开销，并且能够和分域架构进行很好的融合。这样将网络编码与分域架构进行有机的结合，能够充分利用多路径聚合网络带宽，并解决了网络编码的方法不足缺点，减少丢包之后的重传次数，避免长时间的重传延迟。还提出一种分域算法来平衡编码可靠性和网络开销，提出用两个关键性能指标来衡量LEO网络中的一个域性能的好坏。我们首先介绍了网络编码可靠性，然后描述了网络管理开销。我们的方案使用这两种方法来派生一种特定于域的体系结构，该体系结构具有较高的数据包传递成功率和较低的开销，并且能够根据实际场景要求，调整对网络开销或者网络可靠性的平衡或偏袒，在不同的场景下都具有普适性。

所述融合网络编码的低开销高可靠卫星网络分域算法具体包含有如下内容：

(一)分域架构下基于位置策略的网络编码方案

1、编码

在本申请应用实例中，网络编码应用于数据包级别：编码器的输出是具有合适报头的数据包，其中包含解码过程中的重要信息。我们将采用随机线性网络编码的方法(RLNC)，其中分组根据分组报头中需要提供的随机系数以块的形式编码，以便接收机能够解码分组。我们提出在源节点和每个域的边界节点执行网络编码操作，这种基于位置策略的编码方式，可以减少由NC产生的对卫星节点计算能力的负担。分域架构下网络编码方案举例如图4所示。

参见图5所示的多径与网络编码方案融合。p_n为某流的若干个数据包，可以看到在融合网络编码之后，中间节点将对网络数据进行随机线性编码处理，然后再进行转发。在中间节点发送出去的每个z_xy包内都包含着p_n的部分信息，这样一来，哪怕传输过程中有故障或其他意外情况造成数据包丢失，接收端也可以从已有的信息中获得每个包的信息，通过原系数解码，恢复原数据。

编码节点将m消息编译成一个组，表示为X₁，X₂，X_m，并分配相同的组标识符a，其中a从零开始，在达到某个上限后设置为零。假设每个边界节点接收k数据包，并将所有N个数据包转换为大小相同的N个新消息，转发时，从Fq字段中选择m随机数作为编码系数，并将它们编译成相同大小的编码消息Y_i。同时，将编码系数和组标识符添加到消息的报头：

2、解码

当解码节点和目的地接收到m个编码数据时，可以恢复原始数据：

网络中的编码需要始终满足：

这是因为编码前后信息熵和系数矩阵不变，满足这样的条件才能保证接收端能正确恢复原始数据。

(二)低开销高可靠的网络分域算法及解决方案

1、关键参数

1)网络编码可靠性

假设对于LEO网络，NC的编码可靠性为r。在源节点传输数据之前，可以根据当前链路的错误率、从源节点到域边界节点的跳数、路径条数、编码包数目等信息计算网络编码的可靠性r。

每条链路的质量由链路丢失率p表示。每个跃点上的数据包传输是一个独立的事件，每个节点操作的成功概率为1-p。然后，在k跳之后，到达边界节点的一个数据包的成功传递概率为p_k：

p_k＝(1-p)^k (4)

假设编码节点将m消息编译成一个组。为了实现m个原始数据包的成功传输，需要m条路径来确保NC的可靠性r。传输的成功路径数应至少为M，以保证在边界节点正确恢复。所以，r满足伯努利分布如下：

这里，为了简化问题，假设每条路径中的跳数k相等，链路丢失率相同。

2)管理开销

在路由设计中，每个域都由一个域控制器控制，所有域控制器又由主控制器管控。控制器之间的关系如图6所示。根据域控制器汇总的信息计算域间的路由表。一个域的拓扑细节对其他域的域控制器隐藏。每个域中的特定信息也对地面主控制器隐藏。

因此，通过减少状态收集和路由过程开销，路由协议可以更好地响应动态拓扑变化。域控制器的数目表示为N_DC，域成员的数目表示为N_DM。

我们将总路由控制开销分为以下三项：i)网络编码开销η_cod。ii)域建立开销η_e，表示构建由域控制器和域成员组成的域所需的消息信令。iii)域间路由控制开销η_gm，表示地面主控制器在域间交换的路由消息。因此，总路由控制开销η_total由下式给出：

η_total＝η_cod+η_e+η_gm (6)

这里，我们使用基于SDN控制的路由协议。该协议已得到广泛应用。在通常基于SDN的路由中，控制器将收集域中所有域成员的位置和状态信息，以形成拓扑和计算路由表条目。然后域控制器将向所有域成员发出相应的路由表条目。同时，域控制器还需要向相邻域控制器发送域中的摘要信息。对于地面主控制器，经过协商后，可以获得整个网络的拓扑信息来计算路由。

首先，网络编码不可避免地会增加基于路由协议的开销。我们以最小化编码节点为优化目标，“数目越小”意味着编码开销越小。如果选择M条路径，则每个域中需要M个编码节点，编码开销可以表示为：

η_cod＝ρ_cod*M*N_DC (7)

这里，ρ_cod是每个编码节点对消息进行编码的速率(以pkt/s为单位)。

第二，需要建立域。给定一个域，每个域成员在路由周期开始时向其域控制器发送一条消息，其中包含关于自身的关键消息(包括容量、位置、资源情况)。一旦所有域成员收到密钥消息，每个域控制器将回复并向所有域成员发出路由表。这个过程允许每个域控制器了解其成员，每个域成员了解其域控制器。我们假设每个域成员都需要一个数据包来传递给域控制器并进行密钥消息，而域控制器对回复消息的平均开销为N_DM。因此，域建立开销如下所示：

这里，ρ_e是每个域控制器的信息速率(以pkt/s为单位)。

第三，对于η_gm，地面主控制器将从其域控制器收集每个域的信息，然后向所有域控制器广播域间拓扑信息。通过本过程，每个域控制器都可以获得与本域有关的域间路由信息。因此，域间路由控制开销如下所示：

这里，ρ_gm是地面主控制器的消息速率(以pkt/s为单位)。

公式(6)中整个网络的管理开销由公式(10)给出：

2、问题建模

考虑低轨卫星网络中高网络编码可靠性和低开销的分域优化问题。由于卫星网络的大规模和拓扑结构的高度动态性，分布式策略将带来巨大的开销。

问题的目标是找到最佳的域划分Dom＝{D₁,D₂,...,D_i}。好处是以较低的控制开销实现网络编码的可靠通信，使两个参数的加权和最小化。一个是网络编码的可靠性，即数据包传递的成功率，另一个是网络管理开销。此外，考虑到实际部署能力，卫星控制器的数量和域的大小应该受到限制。因此，优化问题可以表述如下。

约束条件：

M≥m (14)

在公式(11)中，权重λ∈(0,1)，实际中，可以根据需要选择λ的大小。此外，η_max用于规范化，当网络中的每个节点形成一个独立的域时，它代表了最大的开销。公式(11)中的r和η_total分别见公式(5)和公式(10)。是整个网络中的卫星节点数，/>是预先设置的依赖于部署的域控制器的数目阈值。在极端情况下，整个网络可以被视为一个域，或者每个卫星节点都是一个域。

3、求解方法

在应用中，有时无法找到上述公式(5)的显式解，因此使用一些估计，例如平均分布N(M,ν)，以确保伯努利模型的解具有一定的精度。平均值由沿每条路径成功交付的概率之和计算得出，如下所示：

avg＝M(1-e)^k (16)

标准方差ν表示为沿每条路径成功交付概率(1-e)^k和错误交付概率(1-(1-e)^k)的乘积运算，如下所示：

ν²＝M(1-e)^k(1-(1-e)^k) (17)

我们用内点罚函数法解决上述问题。内点惩罚函数要求自变量x在迭代过程中不能违反约束，因此它主要用于不等式约束优化问题。对于不等式优化问题，定义对数惩罚函数：

在我们的模型中，问题可以表示为：

等式右端的第二项称为惩罚项，σ＞0称为惩罚因子。x参数对应于N_DM、N_DC和M。c_i(N_DM,N_Dc,M)对应于上述公式(12)-(14)。P_I(x,σ)的可行域是{x∣c_i(x)＜0}。因此，在迭代过程中，自变量x严格在可行区域内。

当x趋向于可行域的边界时，P_I(x,σ)将趋向于正无穷大，这是由于对数罚函数的特性，这表明对数罚函数的最小值严格在可行域内。然而，原问题的最优解通常位于可行域的边界处，且惩罚效应应减小；也就是说，应该调整惩罚因子σ使其趋于0。

注意，初始点x⁰必须是可行点，收敛准则为其中ò＞0是根据需要给定的准确度。

综上，本申请应用实例提供的上述方法，具备如下有益效果：

1)本申请应用实例方案设计的卫星网络分域架构下，基于位置策略的网络编码方案，更能适应实际低轨卫星网络中节点计算能力受限、链路丢包率较高的场景。并且，卫星空间环境复杂、自然现象干扰等情况，会使得卫星网络状况不稳定、发生故障的概率大，在这样的场景下，本申请应用实例具有良好的稳定性和可扩展性，能够提高网络带宽利用率以及网络的可靠性，同时节省有限的卫星网络计算、存储资源，提高信息的传输效率。

2)本申请应用实例设计的低开销高可靠的网络分域算法，能够综合考虑路由开销和网络可靠性，在二者之间做一个良好的平衡。在多径路由可以显著提高网络吞吐量和端到端延迟的情况下，将网络编码技术融合进来，消除了多条路径之间复杂的协调，进一步提高了数据传输效率、保障网络可靠性、提高服务质量，也使网络移动性能、网络稳健性和故障恢复能力得到改善。同时，本申请应用实例提出的卫星星座精细的分域算法，利于卫星在不同应用场景下，采取不同的分域方案，广泛灵活的适用于实际应用场景。例如，可以根据需要选择λ的大小，如果看重网络编码的可靠性，可以牺牲部分网络开销的军事、保密高级别业务；也可以适应需要极小开销，对可靠性要求没那么高，可以多次重传的普通业务。

本申请实施例还提供了一种计算机设备(也即电子设备)，该计算机设备可以包括处理器、存储器、接收器及发送器，处理器用于执行上述实施例提及的卫星网络数据传输方法，其中处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接，以通过总线连接为例。该接收器可通过有线或无线方式与处理器、存储器连接。所述计算机设备与卫星网络数据传输装置之间通信连接，以自所述无线多媒体传感器网络中的传感器接收实时运动数据，并自所述视频采集装置接收原始视频序列。

处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的卫星网络数据传输方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的卫星网络数据传输方法。

存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器中，当被所述处理器执行时，执行实施例中的卫星网络数据传输方法。

在本申请的一些实施例中，用户设备可以包括处理器、存储器和收发单元，该收发单元可包括接收器和发送器，处理器、存储器、接收器和发送器可通过总线系统连接，存储器用于存储计算机指令，处理器用于执行存储器中存储的计算机指令，以控制收发单元收发信号。

作为一种实现方式，本申请中接收器和发送器的功能可以考虑通过收发电路或者收发的专用芯片来实现，处理器可以考虑通过专用处理芯片、处理电路或通用芯片实现。

作为另一种实现方式，可以考虑使用通用计算机的方式来实现本申请实施例提供的服务器。即将实现处理器，接收器和发送器功能的程序代码存储在存储器中，通用处理器通过执行存储器中的代码来实现处理器，接收器和发送器的功能。

本申请实施例还提供一种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以实现前述卫星网络数据传输方法的步骤。该计算机可读存储介质可以是有形存储介质，诸如随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、软盘、硬盘、可移动存储盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。

本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。

需要明确的是，本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本申请的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本申请的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

本申请中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种卫星网络数据传输方法，其特征在于，包括：

生成用于表示所述卫星网络的网络编码可靠性的可靠性参数，以及，生成用于表示在所述卫星网络中以网络编码的方式进行数据传输的总路由控制开销的网络开销参数；

根据所述可靠性参数和所述总路由控制开销的网络开销参数生成用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域公式；

根据用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域算法，对基于多路径数据传输的卫星网络进行分域；

基于预设的位置编码策略，在分域后的所述卫星网络中对目标数据进行网络编码以使得该目标数据在所述卫星网络中的各卫星节点之间传输；

其中，所述根据用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域算法，对基于多路径数据传输的卫星网络进行分域，包括：

求解所述卫星网络的所述可靠性参数，以及，分别求解网络编码开销、域建立开销和域间路由控制开销的值；根据所述网络编码开销、域建立开销和域间路由控制开销的总和确定所述卫星网络的所述总路由控制开销的网络开销参数；

基于所述可靠性参数和所述总路由控制开销的网络开销参数的解求解所述分域公式，并根据该分域公式的解获取所述卫星网络的最优域划分结果；

根据所述最优域划分结果对所述卫星网络进行分域；

所述总路由控制开销的网络开销参数包括：网络编码开销、域建立开销和域间路由控制开销；

其中，所述网络编码开销η_cod的计算公式为：

η_cod＝ρ_cod*M*N_DC

ρ_cod是每个编码节点对消息进行编码的速率；M为每个域中的编码节点个数；N_DC为域控制器的数目；

域建立开销η_e的计算公式为：

ρ_e是每个域控制器的信息速率；N_DM是域成员的数目；

域间路由控制开销η_gm的计算公式为：

ρ_gm是地面主控制器的消息速率；

在所述基于预设的位置编码策略，在分域后的所述卫星网络中对目标数据进行网络编码以使得该目标数据在所述卫星网络中的各卫星节点之间传输之前，还包括：

生成针对基于多路径数据传输的卫星网络的位置编码策略；其中，该位置编码策略包括：

接收到目标数据的源节点，对所述目标数据分组并添加所属组的标识，以随机线性网络编码方式对所述目标数据进行网络编码，并将对应的随机编码系数及所属组的标识添加至数据包的报头；

接收到所述数据包的边界节点，根据所述随机编码系数将所述数据包解码以转换为新消息，并以随机线性网络编码方式对所述新消息进行网络编码，并将对应的随机编码系数及所属组的标识添加至所述数据包的报头；

接收到所述目标数据对应的各个数据包的目的节点，根据对应的随机编码系数及所属组的标识对所述数据包进行解码，以得到对应的目标数据。

2.根据权利要求1所述的卫星网络数据传输方法，其特征在于，所述可靠性参数满足伯努利分布；

相对应的，所述求解所述卫星网络的所述可靠性参数，包括：

基于预设的平均分布方式求解所述卫星网络的所述可靠性参数。

3.一种卫星网络数据传输装置，其特征在于，所述卫星网络数据传输装置用于执行下述内容：

生成用于表示所述卫星网络的网络编码可靠性的可靠性参数，以及，生成用于表示在所述卫星网络中以网络编码的方式进行数据传输的总路由控制开销的网络开销参数；

根据所述可靠性参数和所述总路由控制开销的网络开销参数生成用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域公式；

所述卫星网络数据传输装置还包括：

网络分域模块，用于根据用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域算法，对基于多路径数据传输的卫星网络进行分域；

网络编码模块，用于基于预设的位置编码策略，在分域后的所述卫星网络中对目标数据进行网络编码以使得该目标数据在所述卫星网络中的各卫星节点之间传输；

其中，所述根据用于平衡网络编码可靠性和网络开销的分域算法，对基于多路径数据传输的卫星网络进行分域，包括：

求解所述卫星网络的所述可靠性参数，以及，分别求解网络编码开销、域建立开销和域间路由控制开销的值；根据所述网络编码开销、域建立开销和域间路由控制开销的总和确定所述卫星网络的所述总路由控制开销的网络开销参数；

基于所述可靠性参数和所述总路由控制开销的网络开销参数的解求解所述分域公式，并根据该分域公式的解获取所述卫星网络的最优域划分结果；

根据所述最优域划分结果对所述卫星网络进行分域；

所述总路由控制开销的网络开销参数包括：网络编码开销、域建立开销和域间路由控制开销；

其中，所述网络编码开销η_cod的计算公式为：

η_cod＝ρ_cod*M*N_DC

ρ_cod是每个编码节点对消息进行编码的速率；M为每个域中的编码节点个数；N_DC为域控制器的数目；

域建立开销η_e的计算公式为：

ρ_e是每个域控制器的信息速率；N_DM是域成员的数目；

域间路由控制开销η_gm的计算公式为：

ρ_gm是地面主控制器的消息速率；

其中，在所述基于预设的位置编码策略，在分域后的所述卫星网络中对目标数据进行网络编码以使得该目标数据在所述卫星网络中的各卫星节点之间传输之前，还包括：

生成针对基于多路径数据传输的卫星网络的位置编码策略；其中，该位置编码策略包括：

接收到目标数据的源节点，对所述目标数据分组并添加所属组的标识，以随机线性网络编码方式对所述目标数据进行网络编码，并将对应的随机编码系数及所属组的标识添加至数据包的报头；

接收到所述数据包的边界节点，根据所述随机编码系数将所述数据包解码以转换为新消息，并以随机线性网络编码方式对所述新消息进行网络编码，并将对应的随机编码系数及所属组的标识添加至所述数据包的报头；

接收到所述目标数据对应的各个数据包的目的节点，根据对应的随机编码系数及所属组的标识对所述数据包进行解码，以得到对应的目标数据。

4.一种电子设备，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计算机程序时实现如权利要求1或2所述的卫星网络数据传输方法。

5.一种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或2所述的卫星网络数据传输方法。