一種具有導(dǎo)向功能的LEO網(wǎng)絡(luò)源路由改進(jìn)算法
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i-SRA算法就是采用方向性指導(dǎo)策略，對(duì)LEO網(wǎng)絡(luò)源路由SRA算法進(jìn)行改進(jìn)，以期降低路由算法的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)，提高資源利用率。
具有導(dǎo)向功能的源路由改進(jìn)算法i-SRA的基本思想是：基于源路由SRA算法，根據(jù)方向性指導(dǎo)策略，對(duì)每次呼叫連接的路由請(qǐng)求分組以部分廣播的形式傳輸。所謂的部分廣播，就是在預(yù)知目的節(jié)點(diǎn)具體方位后，只將請(qǐng)求分組傳播到那些與目的節(jié)點(diǎn)方向一致的星間鏈路上。也就是說(shuō)，如果目的節(jié)點(diǎn)在東南方向，請(qǐng)求分組就不會(huì)被發(fā)送到通向西北方向的星間鏈路上。
具體算法描述如下：
Step 1：需要與遠(yuǎn)程目的用戶D通信的源用戶S向覆蓋域內(nèi)過(guò)頂間最長(zhǎng)的衛(wèi)星sat-S發(fā)送呼叫請(qǐng)求；本文引用地址：http://www.antipu.com.cn/article/158052.htm
Step 2：源衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)Sat-S根據(jù)接收的呼叫請(qǐng)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(qǐng)求的業(yè)務(wù)類(lèi)型產(chǎn)生具有特定要求的路由連接請(qǐng)求；
Step 3：根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的方位，按照導(dǎo)向策略，選擇同方向能夠滿足設(shè)定要求的星間鏈路；
Step 4：源衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)Sat―S將路由請(qǐng)求分組在已選鏈路ISL上傳輸，轉(zhuǎn)發(fā)給相鄰衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)，然后這些衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)以相同的方式將請(qǐng)求分組轉(zhuǎn)發(fā)到其他相鄰衛(wèi)星，直至到達(dá)目的用戶所在邏輯區(qū)域上空的目的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)Sat-D；
Step 5：目的節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星Sat-D通知目的用戶D有呼叫到達(dá)，并且在到達(dá)的多條候選鏈路中，選擇滿足呼叫業(yè)務(wù)要求(比如最小跳數(shù))且最長(zhǎng)壽命時(shí)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(shí)獲得通信資源的預(yù)留。當(dāng)源衛(wèi)星節(jié)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S開(kāi)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(shí)間到達(dá)時(shí)，如果通信業(yè)務(wù)還未結(jié)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(qǐng)求分組傳播到與目的節(jié)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(jié)點(diǎn)方向相反鏈路上傳輸?shù)恼?qǐng)求分組最終也可能到達(dá)目的節(jié)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(wèi)星節(jié)點(diǎn)又很多，結(jié)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可預(yù)知性，減少請(qǐng)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(qǐng)求分組的傳輸數(shù)量，節(jié)約了處理這些分組所耗費(fèi)的星上功率，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。
3 仿真驗(yàn)證
使用STK軟件構(gòu)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(luò)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(luò)分析工具仿真了LEO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行12 h期間路由負(fù)載的情況。
如圖2所示為L(zhǎng)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(fù)載結(jié)果。源路由算法SRA每次路由的平均負(fù)載大約為11個(gè)路由請(qǐng)求分組，而i-SRA算法大約為8個(gè)路由請(qǐng)求分組。相比之下，i-SRA算法將路由選擇的請(qǐng)求分組數(shù)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(dǎo)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(jié) 語(yǔ)
根據(jù)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)周期性和預(yù)知性的特點(diǎn)，針對(duì)LEO網(wǎng)絡(luò)源路由算法SRA采用全網(wǎng)廣播路由方式導(dǎo)致系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)大的缺陷，結(jié)合方向性指導(dǎo)策略，提出了具有導(dǎo)向功能的星上源路由改進(jìn)算法i-SRA。由于減小了路由請(qǐng)求分組傳輸?shù)拿つ啃裕琲-SRA算法從源頭上降低了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中建立通信路徑所需的請(qǐng)求分組傳播數(shù)量，節(jié)約了星上處理資源。
在OPNET平臺(tái)上建立了Walker圓形極軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)改進(jìn)算法的性能進(jìn)行了分析驗(yàn)證。仿真結(jié)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(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。
評(píng)論