一種具有導向功能的LEO網絡源路由改進算法

Step 2：源衛星節點Sat-S根據接收的呼叫請求，判斷目的用戶所在的邏輯覆蓋區域以及具體方位，并依據呼叫請求的業務類型產生具有特定要求的路由連接請求；
Step 3：根據目的節點的方位，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：源衛星節點Sat―S將路由請求分組在已選鏈路ISL上傳輸，轉發給相鄰衛星節點，然后這些衛星節點以相同的方式將請求分組轉發到其他相鄰衛星，直至到達目的用戶所在邏輯區域上空的目的衛星節點Sat-D；
Step 5：目的節點衛星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，選擇滿足呼叫業務要求(比如最小跳數)且最長壽命時間的鏈路作為最終的傳輸路徑；
Step 6：Sat-D衛星沿著選擇的路徑，向Sat-S衛星反饋路由信息分組，同時獲得通信資源的預留。當源衛星節點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傳輸數據；
Step 7：已建立通信鏈路的壽命時間到達時，如果通信業務還未結束，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點方向一致的星間鏈路上，沒有在全網上傳輸。雖然與目的節點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，但是由于星間鏈路延時本身就比較大，其經歷的衛星節點又很多，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算法利用了網絡拓撲結構的可預知性，減少請求分組傳播的盲目性，不產生這些易被淘汰的路徑，從源頭上減少網絡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，提高了網絡資源的利用率。

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。網絡中衛星軌道高度為l 375 km，軌道傾角為84．7°。并且采用0PNET網絡分析工具仿真了LEO衛星網絡運行12 h期間路由負載的情況。

如圖2所示為LEO網絡源路由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，提高網絡資源利用率。

4 結 語
根據衛星網絡周期性和預知性的特點，針對LEO網絡源路由算法SRA采用全網廣播路由方式導致系統開銷大的缺陷，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的盲目性，i-SRA算法從源頭上降低了衛星網絡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，提高衛星網絡資源的利用率。