一種具有導向功能的LEO網(wǎng)絡源路由改進算法

Step 2：源衛(wèi)星節(jié)點Sat-S根據(jù)接收的呼叫請求，判斷目的用戶所在的邏輯覆蓋區(qū)域以及具體方位，并依據(jù)呼叫請求的業(yè)務類型產(chǎn)生具有特定要求的路由連接請求；
Step 3：根據(jù)目的節(jié)點的方位，按照導向策略，選擇同方向能夠滿足設定要求的星間鏈路；
Step 4：源衛(wèi)星節(jié)點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(wèi)星節(jié)點，然后這些衛(wèi)星節(jié)點以相同的方式將請求分組轉發(fā)到其他相鄰衛(wèi)星，直至到達目的用戶所在邏輯區(qū)域上空的目的衛(wèi)星節(jié)點Sat-D；
Step 5：目的節(jié)點衛(wèi)星Sat-D通知目的用戶D有呼叫到達，并且在到達的多條候選鏈路中，選擇滿足呼叫業(yè)務要求(比如最小跳數(shù))且最長壽命時間的鏈路作為最終的傳輸路徑；
Step 6：Sat-D衛(wèi)星沿著選擇的路徑，向Sat-S衛(wèi)星反饋路由信息分組，同時獲得通信資源的預留。當源衛(wèi)星節(jié)點Sat-S獲得該路由信息分組時，該通信鏈路就成功建立了。源用戶S開始向目的用戶D傳輸數(shù)據(jù)；
Step 7：已建立通信鏈路的壽命時間到達時，如果通信業(yè)務還未結束，回到Step 3，提前重新路由，并進行鏈路的切換。
2．4 i-SRA算法性能分析
改進算法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(jié)點方向一致的星間鏈路上，沒有在全網(wǎng)上傳輸。雖然與目的節(jié)點方向相反鏈路上傳輸?shù)恼埱蠓纸M最終也可能到達目的節(jié)點，但是由于星間鏈路延時本身就比較大，其經(jīng)歷的衛(wèi)星節(jié)點又很多，結果獲得傳輸路徑的延時非常大，在眾多候選路徑中最終也會被淘汰。
所以，i-SRA算法利用了網(wǎng)絡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)絡中路由請求分組的傳輸數(shù)量，節(jié)約了處理這些分組所耗費的星上功率，提高了網(wǎng)絡資源的利用率。

3 仿真驗證
使用STK軟件構建了參數(shù)T／P／F為30／5／O(其中表示衛(wèi)星數(shù)目為30顆，軌道數(shù)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)絡中衛(wèi)星軌道高度為l 375 km，軌道傾角為84．7°。并且采用0PNET網(wǎng)絡分析工具仿真了LEO衛(wèi)星網(wǎng)絡運行12 h期間路由負載的情況。

如圖2所示為LEO網(wǎng)絡源路由SRA算法和改進算法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個路由請求分組，而i-SRA算法大約為8個路由請求分組。相比之下，i-SRA算法將路由選擇的請求分組數(shù)量降低了近27．3%，減少了多余的無用分組。

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

4 結 語
根據(jù)衛(wèi)星網(wǎng)絡周期性和預知性的特點，針對LEO網(wǎng)絡源路由算法SRA采用全網(wǎng)廣播路由方式導致系統(tǒng)開銷大的缺陷，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算法i-SRA。由于減小了路由請求分組傳輸?shù)拿つ啃?，i-SRA算法從源頭上降低了衛(wèi)星網(wǎng)絡中建立通信路徑所需的請求分組傳播數(shù)量，節(jié)約了星上處理資源。
在OPNET平臺上建立了Walker圓形極軌衛(wèi)星網(wǎng)絡，并對改進算法的性能進行了分析驗證。仿真結果表明，改進的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銷，提高衛(wèi)星網(wǎng)絡資源的利用率。