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一种适用于GEO/LEO双层星座网络的路由交换方法

阅读：517发布：2024-02-20

专利汇可以提供一种适用于GEO/LEO双层星座网络的路由交换方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种适用于GEO/LEO双层卫星星座网络的路由交换方法。该方法基于动态边界值等长时间段划分系统周期；利用星上处理能力较强的GEO层卫星为每颗LEO卫星计算最优路径和次优路径；在信息传输和交换过程中，当LEO卫星负荷较重时，GEO卫星及时为其分担部分低优先级业务，保证重要信息实时可靠传输；当卫星网络中发生链路拥塞、节点失效等突发情况时，为避免全网重路由，GEO卫星仅为受影响的路径进行重路由计算；链路拥塞消除后，为避免网络中链路资源浪费，LEO卫星及时恢复拥塞前路由信息。在拓扑时变、链路易拥塞、星上资源受限、特殊时期易产生持续高负载流量和节点易失效的卫星网络中，该方法能够降低星座系统开销，缩短收敛时间，节约星上资源，提高链路资源利用率，保证重要信息实时可靠传输，增强了卫星网络的抗毁性和鲁棒性。，下面是一种适用于GEO/LEO双层星座网络的路由交换方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种适用于GEO/LEO双层卫星星座网络的路由交换方法，分为三个阶段：路由表生成阶段、信息传输与交换阶段、路由表更新阶段，其特征在于各阶段实现步骤如下：
（一）路由表生成阶段
步骤（1），系统周期内拓扑快照的划分
基于动态边界值思想，将星座系统周期划分为2NL个等长时间段，其中NL为LEO星座单条轨道上卫星颗数；
步骤（2），链路状态信息库的生成
步骤（2.1），每个快照起始时刻，GEO卫星向管理组内LEO卫星下达链路状态信息（LMR）收集指令；
步骤（2.2），LEO卫星测量其出口链路的状态信息，并生成LMR（Li,j），LEO卫星出口链路包括：与地面网关/终端相连的用户数据链路（UDL）、与相邻LEO卫星相连的星间链路（ISL）、与管理卫星GEO相连的层间链路（IOL）；
步骤（2.3），LEO卫星将生成的LMR（Li,j）经IOL递交给其管理卫星Gi，Gi等待时间δ，若在时间δ内收到的LMR数量与组成员数量相等，转步骤（2.4），否则Gi向地面控制中心发送卫星节点失效报告alert（Y），并转步骤（2.4）；
步骤（2.4），GEO卫星在每个快照起始时刻，测量其出口链路的状态信息，并生成LMR（Gi）；
步骤（2.5），GEO卫星将收到的LMR（Li,j）以及自身LMR（Gi）在GEO层内洪泛；
至此，GEO层卫星生成整个网络的链路状态信息库，记为LMRwhole；
步骤（3），路由表的生成与分发
步骤（3.1），GEO层卫星在生成整个网络的LMRwhole之后，采用Dijkstra 算法，以路径传输时延为优化目标，为组内每一颗LEO卫星计算到其余所有LEO卫星的最优路径PX→Y和次优路径P'X→Y，并将结果添加到原始路由表LOT（Gi｜X）中；
步骤（3.2），GEO卫星采用Dijkstra算法，以最小跳数为优化目标，为自己计算到其余所有LEO/GEO卫星的最优路径，将计算结果添加到GEO卫星路由转发表GRT（Gi）中；
步骤（3.3），GEO卫星将生成的LOT和GRT发送到地面控制中心进行备份；
步骤（3.4），GEO卫星依据LOT（Gi｜X）为管理组内每颗LEO卫星计算到目的节点的首选下一跳、备选下一跳，生成路由转发表LRT（X），并通过IOL将其分发给相关LEO卫星；
（二）信息传输与交换阶段
步骤（1），接口LEO卫星接收到地面网关/终端发送来的分组数据；
步骤（2），LEO卫星缓存利用率（BU）判断与分组数据转发；
步骤（2.1），当BU<α时，高、低优先级分组数据均由LEO卫星数据转发模块处理，其中α表示缓存利用率阈值，由地面控制中心根据卫星网络实际情况设定；
步骤（2.2），当α≤BU步骤（2.3），当BU≥MBU时，分组数据均转交GEO卫星处理；
步骤（3），依据分组数据中目的IP地址查找LRT，选择转发路径；
步骤（3.1），最优路径链路利用率（LU）判断及分组数据转发；
步骤（3.1.1），当LU<β时，高、低优先级分组数据均经最优路径转发，其中β表示最优路径LU阈值，由地面控制中心设定，在特殊时期可将特定区域内卫星LU的β值适当降低或者设置为0；
步骤（3.1.2），当β≤LU步骤（3.1.3），当LU≥MLU时，高优先级分组数据转交次优路径，低优先级分组数据转交GEO处理；
步骤（3.2），次优路径LU判断及分组数据转发；
步骤（3.2.1），当LU<β'时，高、低优先级分组数据均经次优路径转发，其中β'表示次优路径LU阈值，由地面控制中心设定；
步骤（3.2.2），当β'≤LU步骤（3.2.3），当LU≥MLU时，分组数据均转交GEO处理；
步骤（4），出口LEO卫星接收到卫星网络发送来的分组数据，依据LRT将其递交给地面网关/终端；
步骤（5），GEO卫星接收到管理组内LEO卫星转交的分组数据时，依据其GRT为分组数据选择合适路径；
（三）路由表更新阶段
步骤（1），当LEO卫星监测到其出口链路的LU值或自身BU值达到阈值之后，向其管理卫星GEO发送链路拥塞报告alert（ISL），当监听到相邻LEO卫星失效时，向其管理卫星GEO发送卫星节点失效报告alert（L）；
步骤（2），GEO卫星收到管理组内LEO卫星发送来的故障报告，首先判断故障类型，若为链路拥塞则转步骤（3），若为卫星节点失效则转步骤（4）；
步骤（3），链路拥塞时路由表更新
步骤（3.1），GEO卫星根据alert（ISL）报告，计算拥塞区域，并在GEO层内广播，接收到通告的GEO卫星将拥塞区域内的链路时延设置为无穷大；
步骤（3.2），为避免全网重路由计算，GEO卫星仅对受拥塞区域影响的路径进行重路由计算，分别生成GRT、LOT和LRT；
步骤（3.3），GEO将生成后的LRT发送给受拥塞区域影响的LEO卫星；
步骤（3.4），受拥塞区域影响的LEO卫星依据更新后的LRT进行分组数据传输与交换；
步骤（3.5），当LEO卫星监测到链路拥塞消除或者其自身BU值降到阈值之下时，向GEO卫星发送恢复报告resume（ISL）；
步骤（3.6），GEO卫星收到恢复报告resume（ISL）后，解除拥塞区域并恢复链路拥塞前的路由信息；
步骤（4），卫星节点失效时路由表更新
步骤（4.1），GEO卫星收到alert（L）之后，将该节点所有链路时延设置为无穷大，并在GEO层内广播，同时通告地面控制中心进行修复；
步骤（4.2），为避免全网重路由计算，GEO卫星仅对受失效卫星影响的路径进行重路由计算，生成GRT、LOT和LRT；
步骤（4.3），GEO将生成后的LRT发送给受失效卫星影响的LEO卫星；
步骤（4.3），GEO卫星临时补充、替代失效LEO卫星，依据GRT为其转发覆盖域内的分组数据；
步骤（4.4），受拥塞区域影响的LEO卫星依据更新后的LRT进行分组数据传输与交换。
2.根据权利要求1所述的一种适用于GEO/LEO双层卫星星座网络的路由交换方法，其特征在于双层卫星星座网络包括GEO星座、LEO星座和地面系统，其中地面系统包括地面网关、地面控制中心、军用终端用户和民用终端用户；
（1）GEO星座承担整个卫星网络的路由计算、网络状态监控、LEO卫星管理任务，当管理组内LEO卫星工作负荷过重时，及时为其分流部分非实时数据业务；
（2）LEO星座为极轨道或类极轨道星座，承担地面网关及终端用户接入、分组数据的传输与交换、链路状态信息收集任务；
（3）地面控制中心通过GEO卫星对整个卫星网络进行监控，通过注入功能修改或控制卫星网络的管理模式，以适应技术发展和应用需求的实时变化。
3.根据权利要求1所述的一种适用于GEO/LEO双层卫星星座网络的路由交换方法，其特征在于，信息传输与交换阶段分组数据优先级设置如下：
（1）地面网关及军用终端具有设置分组数据高、低优先级权限，军用终端将实时性或可靠性要求较高的分组数据设置为高优先级，对实时性、可靠性要求较低的分组数据设置为低优先级；
（2）民用终端默认为低优先级权限，所发分组数据自动设置为低优先级；
（3）民用终端需发送高优先级分组数据时，可通过地面网关进行转发；
（4）在特殊时期，地面控制中心可对特定区域内的GEO、LEO卫星发送控制指令，使其仅转发高优先级分组数据，低优先级分组数据全部丢弃。

说明书全文

一种适用于GEO/LEO双层星座网络的路由交换方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种GEO/LEO双层卫星网络路由交换方法，属于通信技术领域。

背景技术

[0002] 路由交换技术是网络正常运行的关键技术之一，也是信息传输与交换的基础。而卫星网络因存在拓扑实时变化、链路频繁切换、节点分布稀疏、流量动态变化、传输时延不可省略、星上处理能力有限等问题，使得地面固定网络以及Ad hoc等网络中现有的路由交换技术不能直接应用。目前多层卫星网络路由交换技术研究大多基于某种或某些特定条件下，解决特定路由交换问题，离实际应用要求还存在一定差距。

[0003] 多层卫星网络具有较强的军事应用背景，对重要信息传输实时性、可靠性以及卫星网络的抗毁性和鲁棒性具有较高要求。卫星网络具有传输时延长且时延抖动、信道误码率高等特点，链路拥塞概率高于地面网络，拥塞处理不及时将极易造成“拥塞扩散”现象；特殊时期，卫星网络需要持续将大容量的多媒体信息从特定区域传送到本土指定位置，对信息传递的时效性、可靠性要求较高；随着激光武器及导弹精确打击技术的不断发展，特殊时期敌对势力极有可能对我卫星或者地面系统进行锁定摧毁或者临时性干扰，若不及时进行重路由计算，将严重影响特定区域内的信息实时传输以及卫星网络整体性能。

[0004] 根据路由计算承担对象，可将现有路由交换技术分为基于地面网关的“离线式”路由和基于星上计算的“分布式”路由。其中，基于地面网关的“离线式”路由利用卫星网络的周期性和可预测性，通过地面网关为整个卫星网络计算、分发路由表并依此转发分组数据，优点是星上开销小、算法快速收敛，缺点是自治能力较差、对地面控制中心依赖性较强。当卫星网络出现链路拥塞、节点失效等突发情况或地面控制中心发生故障、失效时，因路由表更新不及时，分组数据大量丢失，严重时整个卫星网络陷入瘫痪状态，信息传输可靠性和卫星网络抗毁性、鲁棒性均难以保证。基于星上计算的“分布式”路由通过路由计算卫星收集链路状态信息，为整个卫星网络计算、分发路由表并依此转发分组数据，优点是实现简单、对拓扑变化能够及时做出反应；缺点是对星上处理能力要求较高、系统开销较大、算法收敛较慢。当卫星网络拓扑频繁变化或者出现链路拥塞、卫星失效等突发情况时，频繁进行全网重路由计算，且算法收敛较慢，严重影响信息传输实时性和可靠性，降低了卫星网络的抗毁性和鲁棒性。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种适用于GEO/LEO双层星座网络的路由交换方法，该方法能够充分利用各层卫星优势，保证信息传输的可靠性和实时性，提高卫星网络的抗毁性和鲁棒性。可用于解决卫星通信中因链路拥塞、节点失效、持续高负载流量等问题而导致的路由表频繁更新、信息易丢失等问题。

[0006] 本发明的技术方案是：一种适用于GEO/LEO双层星座网络的路由交换方法，[0007] 该方法基于动态边界值等长时间段划分系统周期；利用星上处理能力较强的GEO层卫星为每颗LEO卫星计算最优路径和次优路径；在信息传输和交换过程中，当LEO卫星负荷较重时，GEO卫星及时为其分担部分低优先级业务，保证重要信息实时可靠传输；当卫星网络中发生链路拥塞、节点失效等突发情况时，为避免全网重路由，GEO卫星仅为受影响的路径进行重路由计算；链路拥塞消除后，为避免网络中链路资源浪费，LEO卫星及时恢复拥塞前路由信息。

[0008] 该方法分为三个阶段：路由表生成阶段、信息传输与交换阶段、路由表更新阶段。各阶段实现步骤如下：

[0009] 路由表生成阶段

[0010] 步骤（1），系统周期内拓扑快照的划分

[0011] 基于动态边界值思想，将星座系统周期划分为2NL个等长时间段，其中NL为LEO星座单条轨道上卫星颗数；

[0012] 步骤（2），链路状态信息库的生成

[0013] 步骤（2.1），每个快照起始时刻，GEO卫星向管理组内LEO卫星下达链路状态信息（LMR）收集指令；

[0014] 步骤（2.2），LEO卫星测量其出口链路的状态信息，并生成LMR（Li,j）。LEO卫星出口链路包括：与地面网关/终端相连的用户数据链路（UDL）、与相邻LEO卫星相连的星间链路（ISL）、与管理卫星GEO相连的层间链路（IOL），即：

[0015]

[0016] U{B,C(ISLLi,j→B)｜B=Li,k0,...,Li,k3} ；

[0017] U{C,C(IOLLi,j→C)｜C=Ci}

[0018] 步骤（2.3），LEO卫星将生成的LMR（Li,j）经IOL递交给其管理卫星Gi，Gi等待时间δ，若在时间δ内收到的LMR数量与组成员数量相等，转步骤（2.4），否则Gi向地面控制中心发送卫星节点失效报告alert（Y），并转步骤（2.4）；

[0019] 步骤（2.4），GEO卫星在每个快照起始时刻，测量其出口链路的状态信息，并生成LMR（Gi）；

[0020] 步骤（2.5），GEO卫星将收到的LMR（Li,j）以及自身LMR（Gi）在GEO层洪泛；

[0021] 至此，GEO层卫星生成整个网络的链路状态信息库，记为LMRwhole；

[0022] 步骤（3），路由表的生成与分发

[0023] 步骤（3.1），GEO层卫星在生成整个网络LMRwhole之后，采用Dijkstra算法，以路径传输时延为优化目标，为组内每一颗LEO卫星计算到其余所有LEO卫星的最优路径PX→Y和次优路径P'X→Y，并将结果添加到LEO卫星原始路由表LOT（Gi｜X）中；

[0024] 步骤（3.2），GEO卫星采用Dijkstra算法，以最小跳数为优化目标，为自己计算到其余所有LEO/GEO卫星的最优路径，将计算结果添加到GEO卫星路由转发表GRT（Gi）中；

[0025] 步骤（3.3），GEO卫星将生成的LOT和GRT发送到地面控制中心进行备份；

[0026] 步骤（3.4），GEO卫星依据LOT（Gi｜X）为管理组内每颗LEO卫星计算到目的节点的首选下一跳、备选下一跳，生成路由转发表LRT（X），并通过IOL将其分发给相关LEO卫星。

[0027] 信息传输与交换阶段

[0028] 步骤（1），接口LEO卫星接收到地面网关/终端发送来的分组数据；

[0029] 步骤（2），LEO卫星缓存利用率（BU）判断与分组数据转发；

[0030] 步骤（2.1），当BU<α时，高、低优先级分组数据均由LEO卫星数据转发模块处理，其中α表示缓存利用率阈值，由地面控制中心根据卫星网络实际情况设定；

[0031] 步骤（2.2），当α≤BU

[0032] 步骤（2.3），当BU≥MBU时，分组数据均转交GEO卫星处理。

[0033] 步骤（3），依据分组数据中目的IP地址查找LRT，选择转发路径；

[0034] 步骤（3.1），最优路径链路利用率（LU）判断及分组数据转发；

[0035] 步骤（3.1.1），当LU<β时，高、低优先级分组数据均经最优路径转发，其中β表示最优路径LU阈值，由地面控制中心设定，在特殊时期可将特定区域内卫星LU的β值适当降低或者设置为0；

[0036] 步骤（3.1.2），当β≤LU

[0037] 步骤（3.1.3），当LU≥MLU时，高优先级分组数据转交次优路径，低优先级分组数据转交GEO处理。

[0038] 步骤（3.2），次优路径LU判断及分组数据转发；

[0039] 步骤（3.2.1），当LU<β'时，高、低优先级分组数据均经次优路径转发，其中β'表示次优路径LU阈值，由地面控制中心设定；

[0040] 步骤（3.2.2），当β'≤LU

[0041] 步骤（3.2.3），当LU≥MLU时，分组数据均转交GEO处理。

[0042] 步骤（4），出口LEO卫星接收到卫星网络发送来的分组数据，依据LRT将其递交给地面网关/终端；

[0043] 步骤（5），GEO卫星接收到管理组内LEO卫星转交的分组数据时，依据GRT为分组数据选择合适路径。

[0044] 路由表更新阶段

[0045] 步骤（1），当LEO卫星监测到其出口链路的LU值或自身BU值达到阈值之后，向其管理卫星GEO发送链路拥塞报告alert（ISL），当监听到相邻LEO卫星失效时，向其管理卫星GEO发送卫星节点失效报告alert（L）；

[0046] 步骤（2），GEO卫星收到管理组内LEO卫星发送来的故障报告，首先判断故障类型，若为链路拥塞则转步骤（3），若为卫星节点失效则转步骤（4）；

[0047] 步骤（3），链路拥塞时路由表更新

[0048] 步骤（3.1），GEO卫星根据alert（ISL）报告，计算拥塞区域，并在GEO层内广播，接收到通告的GEO卫星将拥塞区域内的链路时延设置为无穷大；

[0049] 步骤（3.2），为避免全网重路由计算，GEO卫星仅对受拥塞区域影响的路径进行重路由计算，分别生成GRT、LOT和LRT；

[0050] 步骤（3.3），GEO将生成后的LRT发送给受拥塞区域影响的LEO卫星；

[0051] 步骤（3.4），受拥塞区域影响的LEO卫星依据更新后的LRT进行分组数据传输与交换；

[0052] 步骤（3.5），当LEO卫星监测到链路拥塞消除或者其自身BU值降到阈值之下时，向GEO卫星发送恢复报告resume（ISL）；

[0053] 步骤（3.6），GEO卫星收到恢复报告resume（ISL）后，解除拥塞区域并恢复链路拥塞前的路由信息；

[0054] 步骤（4），卫星节点失效时路由表更新

[0055] 步骤（4.1），GEO卫星收到alert（L）之后，将该节点所有链路时延设置为无穷大，并在GEO层内广播，同时通告地面控制中心进行修复；

[0056] 步骤（4.2），为避免全网重路由计算，GEO卫星仅对受失效卫星影响的路径进行重路由计算，生成GRT、LOT和LRT；

[0057] 步骤（4.3），GEO将生成后的LRT发送给受失效卫星影响的LEO卫星；

[0058] 步骤（4.3），GEO卫星临时补充、替代失效LEO卫星，依据GRT为其转发覆盖域内的分组数据；

[0059] 步骤（4.4），受拥塞区域影响的LEO卫星依据更新后的LRT进行分组数据传输与交换。

[0060] 本发明有益效果：

[0061] 本发明提出了一种适用于GEO/LEO双层星座网络的强鲁棒性路由交换方法，主要解决卫星网络中持续高负载流量、链路拥塞和节点失效等问题，通过该技术可提高信息传输与交换的可靠性和实时性，增强卫星网络的抗毁性和鲁棒性。该技术与现有技术相比具有以下优点：

[0062] （1）降低了星座系统开销，缩短了算法收敛时间

[0063] 本发明基于动态边界值思想将系统周期划分为等长时间段，时间段长度尽可能取得最大值，减少了拓扑快照个数，降低了星上存储开销；将路由计算任务分配给GEO层，由多颗GEO卫星共同承担，降低了星上计算开销；在卫星网络中直接生成链路状态信息库，无需向地面控制中心发送链路状态信息，缩短了算法收敛时间，降低了通信开销。

[0064] （2）增强了卫星网络抗毁性和鲁棒性

[0065] 本发明通过LEO卫星实时监控卫星网络中链路拥塞、节点失效等突发情况，提出了一种部分重路由计算策略，有效避免了路由频繁更新，提高了系统突发情况处置能力，增强了卫星网络抗毁性和鲁棒性。

[0066] （3）提高了信息传输可靠性和实时性

[0067] 本发明在路由表生成阶段为每对节点间生成了最优路径和次优路径，当最优路径发生链路工作较重时，利用次优路径进行分流；在信息传输阶段通过链路利用率和缓存利用率实时监控LEO卫星运行状态，当LEO卫星负荷较重时，GEO卫星及时为其分担部分低优先级业务；当链路拥塞、卫星节点失效时，GEO卫星临时替代LEO卫星工作，避免了信息丢失，提高了信息传输可靠性；在网络中出现持续高负载流量时，基于优先级思想，优先确保高优先级的重要信息实时传输。

[0068] （4）节约了星上资源，提高了链路资源利用率

[0069] 为节约受限的星上资源，本发明在发生链路拥塞、节点失效等突发情况时，仅对受影响的路径进行部分重路由计算，而不是全网重路由；在链路拥塞消除之后，及时恢复拥塞前路由信息，避免了网络中链路资源浪费。附图说明

[0070] 图1是本发明所适用的星座模型。

[0071] 图2是强鲁棒性路由表生成流程。

[0072] 图3是基于优先级信息传输与交换机制。

[0073] 图4是链路拥塞处理策略。

[0074] 图5是卫星节点失效处理策略。

具体实施方式

[0075] 一、星座模型

[0076] 本发明适用的GEO/LEO双层卫星星座模型如图1所示，主要包括GEO星座、LEO星座和地面系统（包括地面控制中心、地面网关和用户终端）。其中，GEO星座承担整个卫星网络的路由计算、网络状态监控、LEO卫星管理等任务，当管理组内LEO卫星工作负荷过重时，及时为其分流部分非实时数据业务；LEO星座为极轨道或类极轨道星座，承担地面网关及终端用户接入、分组数据的传输与交换、链路状态信息收集等任务；地面控制中心通过GEO卫星对整个卫星网络进行监控，也可通过注入功能修改或控制卫星网络的管理模式，以适应技术发展和应用需求的实时变化。

[0077] GEO/LEO双层卫星星座网络为“骨干/接入”模型，为简化网络拓扑变化复杂性，降低层间链路设计难度，层间链路采用“弱连接”思想，即某一时刻每颗LEO卫星仅与覆盖它的GEO卫星中通信质量最优的一颗建立连接关系。

[0078] 二、路由生成与更新

[0079] 本发明提供了一种卫星网络强鲁棒性路由生成与更新、信息传输与交换的方法，主要分为三个阶段：路由表生成、信息传输与交换、路由表更新。具体实现步骤如下：

[0080] 路由表生成阶段

[0081] 本发明采用动态边界值将星座系统周期划分为等长时间段，每个时间段尽可能的取得最大值，在每个拓扑快照起始时刻GEO卫星为整个卫星网络生成路由表，如图2所示。具体步骤如下：

[0082] 步骤（1），系统周期内拓扑快照的划分

[0083] 基于动态边界值思想，将星座系统周期划分为2NL个等长时间段，其中NL为LEO星座单条轨道上卫星颗数；

[0084] 步骤（2），链路状态信息库的生成

[0085] 步骤（2.1），每个快照起始时刻，GEO卫星向管理组内LEO卫星下达链路状态信息（LMR）收集指令；

[0086] 步骤（2.2），LEO卫星测量其出口链路的状态信息，并生成LMR（Li,j）。LEO卫星出口链路包括：与地面网关/终端相连的用户数据链路（UDL）、与相邻LEO卫星相连的星间链路（ISL）、与管理卫星GEO相连的层间链路（IOL），即：

[0087]

[0088] U{B,C(ISLLi,j→B)｜B=Li,k0,...,Li,k3}；

[0089] U{C,C(IOLLi,j→C)｜C=Ci}

[0090] 步骤（2.3），LEO卫星将生成的LMR（Li,j）经IOL递交给其管理卫星Gi，Gi等待时间δ，若在时间δ内收到的LMR数量与组成员数量相等，转步骤（2.4），否则Gi向地面控制中心发送卫星节点失效报告alert（Y），并转步骤（2.4）；

[0091] 步骤（2.4），GEO卫星在每个快照起始时刻，测量其出口链路的状态信息，并生成LMR（Gi）；

[0092] 步骤（2.5），GEO卫星将收到的LMR（Li,j）以及自身LMR（Gi）在GEO层洪泛；

[0093] 至此，GEO层卫星生成整个网络的链路状态信息库，记为LMRwhole；

[0094] 步骤（3），路由表的生成与分发

[0095] 步骤（3.1），GEO层卫星在生成整个网络LMRwhole之后，采用Dijkstra算法，以路径传输时延为优化目标，为组内每一颗LEO卫星计算到其余所有LEO卫星的最优路径PX→Y和次优路径P'X→Y，并将结果添加到LEO卫星原始路由表LOT（Gi｜X）中；

[0096] 步骤（3.2），GEO卫星采用Dijkstra算法，以最小跳数为优化目标，为自己计算到其余所有LEO/GEO卫星的最优路径，将计算结果添加到GEO卫星路由转发表GRT（Gi）中；

[0097] 步骤（3.3），GEO卫星将生成的LOT和GRT发送到地面控制中心进行备份；

[0098] 步骤（3.4），GEO卫星依据LOT（Gi｜X）为管理组内每颗LEO卫星计算到目的节点的首选下一跳、备选下一跳，生成路由转发表LRT（X），并通过IOL将其分发给相关LEO卫星。

[0099] LEO卫星收到LRT后，通知其覆盖域内的地面网关/终端可以进行信息传输。

[0100] 信息传输与交换阶段

[0101] 本发明结合GEO卫星星上处理能力较强、业务量较少（仅在拓扑快照起始时刻为整个卫星网络计算路由）的特点，提出一种如图3所示的基于优先级的信息传输与交换机制，主要解决特殊时期卫星网络中持续高负载流量问题，重点保障军事信息实时、可靠传输。

[0102] 在该机制中作如下规定：地面网关及军用终端具有设置分组数据高、低优先级权限，军用终端将实时性或可靠性要求较高的分组数据设置为高优先级，对实时性、可靠性要求较低的分组数据设置为低优先级；民用终端默认为低优先级权限，所发分组数据自动设置为低优先级；民用终端需发送高优先级分组数据时，可通过地面网关进行转发；在特殊时期，地面控制中心可对特定区域内的GEO、LEO卫星发送控制指令，使其仅转发高优先级分组数据，低优先级分组数据全部丢弃。具体实现步骤如下：

[0103] 步骤（1），接口LEO卫星接收到地面网关/终端发送来的分组数据；

[0104] 步骤（2），LEO卫星缓存利用率（BU）判断与分组数据转发；

[0105] 步骤（2.1），当BU<α时，高、低优先级分组数据均由LEO卫星数据转发模块处理，其中α表示缓存利用率阈值，由地面控制中心根据卫星网络实际情况设定；

[0106] 步骤（2.2），当α≤BU

[0107] 步骤（2.3），当BU≥MBU时，分组数据均转交GEO卫星处理。

[0108] 步骤（3），依据分组数据中目的IP地址查找LRT，选择转发路径；

[0109] 步骤（3.1），最优路径链路利用率（LU）判断及分组数据转发；

[0110] 步骤（3.1.1），当LU<β时，高、低优先级分组数据均经最优路径转发，其中β表示最优路径LU阈值，由地面控制中心设定，在特殊时期可将特定区域内卫星LU的β值适当降低或者设置为0；

[0111] 步骤（3.1.2），当β≤LU

[0112] 步骤（3.1.3），当LU≥MLU时，高优先级分组数据转交次优路径，低优先级分组数据转交GEO处理。

[0113] 步骤（3.2），次优路径LU判断及分组数据转发；

[0114] 步骤（3.2.1），当LU<β'时，高、低优先级分组数据均经次优路径转发，其中β'表示次优路径LU阈值，由地面控制中心设定；

[0115] 步骤（3.2.2），当β'≤LU

[0116] 步骤（3.2.3），当LU≥MLU时，分组数据均转交GEO处理。

[0117] 步骤（4），出口LEO卫星接收到卫星网络发送来的分组数据，依据LRT将其递交给地面网关/终端；

[0118] 步骤（5），GEO卫星接收到管理组内LEO卫星转交的分组数据时，依据其GRT为分组数据选择合适路径。

[0119] 路由表更新阶段

[0120] 卫星网络中发生链路拥塞或者卫星节点失效等突发情况之后，一般路由协议进行全网重路由计算。为提高整个卫星网络的鲁棒性和抗毁性，降低路由表更新频率，本发明采用部分重路由计算策略，仅对受故障影响的路径和卫星进行重路由计算。为提高卫星网络中链路资源利用，当链路拥塞消除之后，及时恢复拥塞前路由信息。链路拥塞和节点失效处理策略分别如图4和图5所示，具体实现步骤如下：

[0121] 步骤（1），当LEO卫星监测到其出口链路的LU值或自身BU值达到阈值之后，向其管理卫星GEO发送链路拥塞报告alert（ISL），当监听到相邻LEO卫星失效时，向其管理卫星GEO发送卫星节点失效报告alert（L）；

[0122] 步骤（2），GEO卫星收到管理组内LEO卫星发送来的故障报告，首先判断故障类型，若为链路拥塞则转步骤（3），若为卫星节点失效则转步骤（4）；

[0123] 步骤（3），链路拥塞时路由表更新

[0124] 步骤（3.1），GEO卫星根据alert（ISL）报告，计算拥塞区域，并在GEO层内广播，接收到通告的GEO卫星将拥塞区域内的链路时延设置为无穷大；

[0125] 步骤（3.2），为避免全网重路由计算，GEO卫星仅对受拥塞区域影响的路径进行重路由计算，分别生成GRT、LOT和LRT；

[0126] 步骤（3.3），GEO将生成后的LRT发送给受拥塞区域影响的LEO卫星；

[0127] 步骤（3.4），受拥塞区域影响的LEO卫星依据更新后的LRT进行分组数据传输与交换；

[0128] 步骤（3.5），当LEO卫星监测到链路拥塞消除或者其自身BU值降到阈值之下时，向GEO卫星发送恢复报告resume（ISL）；

[0129] 步骤（3.6），GEO卫星收到恢复报告resume（ISL）后，解除拥塞区域并恢复链路拥塞前的路由信息；

[0130] 步骤（4），卫星节点失效时路由表更新

[0131] 步骤（4.1），GEO卫星收到alert（L）之后，将该节点所有链路时延设置为无穷大，并在GEO层内广播，同时通告地面控制中心进行修复；

[0132] 步骤（4.2），为避免全网重路由计算，GEO卫星仅对受失效卫星影响的路径进行重路由计算，生成GRT、LOT和LRT；

[0133] 步骤（4.3），GEO将生成后的LRT发送给受失效卫星影响的LEO卫星；

[0134] 步骤（4.3），GEO卫星临时补充、替代失效LEO卫星，依据GRT为其转发覆盖域内的分组数据；

[0135] 步骤（4.4），受拥塞区域影响的LEO卫星依据更新后的LRT进行分组数据传输与交换。

[0136] 需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换。

[0137] 凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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