一種具有導向功能的LEO網(wǎng)絡(luò )源路由改進(jìn)算法

Step 2：源衛星節點(diǎn)Sat-S根據接收的呼叫請求，判斷目的用戶(hù)所在的邏輯覆蓋區域以及具體方位，并依據呼叫請求的業(yè)務(wù)類(lèi)型產(chǎn)生具有特定要求的路由連接請求；
Step 3：根據目的節點(diǎn)的方位，按照導向策略，選擇同方向能夠滿(mǎn)足設定要求的星間鏈路；
Step 4：源衛星節點(diǎn)Sat―S將路由請求分組在已選鏈路ISL上傳輸，轉發(fā)給相鄰衛星節點(diǎn)，然后這些衛星節點(diǎn)以相同的方式將請求分組轉發(fā)到其他相鄰衛星，直至到達目的用戶(hù)所在邏輯區域上空的目的衛星節點(diǎn)Sat-D；
Step 5：目的節點(diǎn)衛星Sat-D通知目的用戶(hù)D有呼叫到達，并且在到達的多條候選鏈路中，選擇滿(mǎn)足呼叫業(yè)務(wù)要求(比如最小跳數)且最長(cháng)壽命時(shí)間的鏈路作為最終的傳輸路徑；
Step 6：Sat-D衛星沿著(zhù)選擇的路徑，向Sat-S衛星反饋路由信息分組，同時(shí)獲得通信資源的預留。當源衛星節點(diǎn)Sat-S獲得該路由信息分組時(shí)，該通信鏈路就成功建立了。源用戶(hù)S開(kāi)始向目的用戶(hù)D傳輸數據；
Step 7：已建立通信鏈路的壽命時(shí)間到達時(shí)，如果通信業(yè)務(wù)還未結束，回到Step 3，提前重新路由，并進(jìn)行鏈路的切換。
2．4 i-SRA算法性能分析
改進(jìn)算法i-SRA采用部分廣播的方式，只將路由請求分組傳播到與目的節點(diǎn)方向一致的星間鏈路上，沒(méi)有在全網(wǎng)上傳輸。雖然與目的節點(diǎn)方向相反鏈路上傳輸的請求分組最終也可能到達目的節點(diǎn)，但是由于星間鏈路延時(shí)本身就比較大，其經(jīng)歷的衛星節點(diǎn)又很多，結果獲得傳輸路徑的延時(shí)非常大，在眾多候選路徑中最終也會(huì )被淘汰。
所以，i-SRA算法利用了網(wǎng)絡(luò )拓撲結構的可預知性，減少請求分組傳播的盲目性，不產(chǎn)生這些易被淘汰的路徑，從源頭上減少網(wǎng)絡(luò )中路由請求分組的傳輸數量，節約了處理這些分組所耗費的星上功率，提高了網(wǎng)絡(luò )資源的利用率。

3 仿真驗證
使用STK軟件構建了參數T／P／F為30／5／O(其中表示衛星數目為30顆，軌道數目為5，相位因子為0)的LEO圓形極軌walker星座，如圖1所示。網(wǎng)絡(luò )中衛星軌道高度為l 375 km，軌道傾角為84．7°。并且采用0PNET網(wǎng)絡(luò )分析工具仿真了LEO衛星網(wǎng)絡(luò )運行12 h期間路由負載的情況。

如圖2所示為L(cháng)EO網(wǎng)絡(luò )源路由SRA算法和改進(jìn)算法i―SRA的平均路由負載結果。源路由算法SRA每次路由的平均負載大約為11個(gè)路由請求分組，而i-SRA算法大約為8個(gè)路由請求分組。相比之下，i-SRA算法將路由選擇的請求分組數量降低了近27．3%，減少了多余的無(wú)用分組。

通過(guò)仿真表明，采用方向指導策略后的i-SRA算法相比源路由SRA算法確實(shí)能夠降低建立傳輸路徑所需要的路由開(kāi)銷(xiāo)，提高網(wǎng)絡(luò )資源利用率。

4 結 語(yǔ)
根據衛星網(wǎng)絡(luò )周期性和預知性的特點(diǎn)，針對LEO網(wǎng)絡(luò )源路由算法SRA采用全網(wǎng)廣播路由方式導致系統開(kāi)銷(xiāo)大的缺陷，結合方向性指導策略，提出了具有導向功能的星上源路由改進(jìn)算法i-SRA。由于減小了路由請求分組傳輸的盲目性，i-SRA算法從源頭上降低了衛星網(wǎng)絡(luò )中建立通信路徑所需的請求分組傳播數量，節約了星上處理資源。
在OPNET平臺上建立了Walker圓形極軌衛星網(wǎng)絡(luò )，并對改進(jìn)算法的性能進(jìn)行了分析驗證。仿真結果表明，改進(jìn)的i―SRA算法相比源路由SRA算法能夠在很大程度上減少路由開(kāi)銷(xiāo)，提高衛星網(wǎng)絡(luò )資源的利用率。