一种具有导向功能的LEO网络源路由改进算法

Step 2：源卫星节点Sat-S根据接收的呼叫请求，判断目的用户所在的逻辑覆盖区域以及具体方位，并依据呼叫请求的业务类型产生具有特定要求的路由连接请求；
Step 3：根据目的节点的方位，按照导向策略，选择同方向能够满足设定要求的星间链路；
Step 4：源卫星节点Sat―S将路由请求分组在已选链路ISL上传输，转发给相邻卫星节点，然后这些卫星节点以相同的方式将请求分组转发到其他相邻卫星，直至到达目的用户所在逻辑区域上空的目的卫星节点Sat-D；
Step 5：目的节点卫星Sat-D通知目的用户D有呼叫到达，并且在到达的多条候选链路中，选择满足呼叫业务要求(比如最小跳数)且最长寿命时间的链路作为最终的传输路径；
Step 6：Sat-D卫星沿着选择的路径，向Sat-S卫星反馈路由信息分组，同时获得通信资源的预留。当源卫星节点Sat-S获得该路由信息分组时，该通信链路就成功建立了。源用户S开始向目的用户D传输数据；
Step 7：已建立通信链路的寿命时间到达时，如果通信业务还未结束，回到Step 3，提前重新路由，并进行链路的切换。
2．4 i-SRA算法性能分析
改进算法i-SRA采用部分广播的方式，只将路由请求分组传播到与目的节点方向一致的星间链路上，没有在全网上传输。虽然与目的节点方向相反链路上传输的请求分组最终也可能到达目的节点，但是由于星间链路延时本身就比较大，其经历的卫星节点又很多，结果获得传输路径的延时非常大，在众多候选路径中最终也会被淘汰。
所以，i-SRA算法利用了网络拓扑结构的可预知性，减少请求分组传播的盲目性，不产生这些易被淘汰的路径，从源头上减少网络中路由请求分组的传输数量，节约了处理这些分组所耗费的星上功率，提高了网络资源的利用率。

3 仿真验证
使用STK软件构建了参数T／P／F为30／5／O(其中表示卫星数目为30颗，轨道数目为5，相位因子为0)的LEO圆形极轨walker星座，如图1所示。网络中卫星轨道高度为l 375 km，轨道倾角为84．7°。并且采用0PNET网络分析工具仿真了LEO卫星网络运行12 h期间路由负载的情况。

如图2所示为LEO网络源路由SRA算法和改进算法i―SRA的平均路由负载结果。源路由算法SRA每次路由的平均负载大约为11个路由请求分组，而i-SRA算法大约为8个路由请求分组。相比之下，i-SRA算法将路由选择的请求分组数量降低了近27．3%，减少了多余的无用分组。

通过仿真表明，采用方向指导策略后的i-SRA算法相比源路由SRA算法确实能够降低建立传输路径所需要的路由开销，提高网络资源利用率。

4 结 语
根据卫星网络周期性和预知性的特点，针对LEO网络源路由算法SRA采用全网广播路由方式导致系统开销大的缺陷，结合方向性指导策略，提出了具有导向功能的星上源路由改进算法i-SRA。由于减小了路由请求分组传输的盲目性，i-SRA算法从源头上降低了卫星网络中建立通信路径所需的请求分组传播数量，节约了星上处理资源。
在OPNET平台上建立了Walker圆形极轨卫星网络，并对改进算法的性能进行了分析验证。仿真结果表明，改进的i―SRA算法相比源路由SRA算法能够在很大程度上减少路由开销，提高卫星网络资源的利用率。