衛(wèi)星中斷容忍網(wǎng)絡(luò)路由算法研究*

楊　力，李富利，張　棟

（大連大學(xué)信息工程學(xué)院遼寧省通信與網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧　大連　116622）

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衛(wèi)星中斷容忍網(wǎng)絡(luò)路由算法研究*

楊力，李富利，張棟

（大連大學(xué)信息工程學(xué)院遼寧省通信與網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連116622）

摘要：針對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)易中斷、長(zhǎng)時(shí)延等問(wèn)題，提出一種適合衛(wèi)星DTN網(wǎng)絡(luò)的路由算法——SDTNR算法。該算法在節(jié)點(diǎn)緩存中設(shè)置了3個(gè)存放不同服務(wù)等級(jí)報(bào)文的隊(duì)列，隊(duì)列根據(jù)報(bào)文響應(yīng)比排序，響應(yīng)比小的報(bào)文優(yōu)先發(fā)送。SDTNR算法根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律，建立節(jié)點(diǎn)選擇表并實(shí)時(shí)更新該表，根據(jù)表中信息選擇滿(mǎn)足條件的節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)，以此保證通信的可靠性。仿真結(jié)果表明，SDTNR與EPR、PR、FC 3種算法相比，SDTNR更好地提高了報(bào)文的投遞率、降低了網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)和平均時(shí)延。

關(guān)鍵詞：中斷容忍，長(zhǎng)時(shí)延，路由算法，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)

0　引言

DTN［1-2］是針對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)通信鏈路時(shí)斷時(shí)續(xù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化、鏈路通信時(shí)延大等特性提出的，這些特性容易導(dǎo)致傳統(tǒng)的路由協(xié)議難以應(yīng)用。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)具有長(zhǎng)時(shí)延、易中斷、鏈路不對(duì)稱(chēng)等特性，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)屬于一種特殊的DTN網(wǎng)絡(luò)，即衛(wèi)星中斷容忍網(wǎng)絡(luò)［3］，將DTN網(wǎng)絡(luò)部分關(guān)鍵技術(shù)，特別是路由技術(shù)應(yīng)用到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中將有利于解決衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)易中斷等特性產(chǎn)生的問(wèn)題。

目前主流DTN路由算法有以下幾種：①感染路由（Epidemic Routing）算法［4］，其思想是節(jié)點(diǎn)間通過(guò)隨機(jī)交換形式交換對(duì)方緩存中沒(méi)有的報(bào)文，致使節(jié)點(diǎn)中含有其他節(jié)點(diǎn)緩存報(bào)文的副本，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但產(chǎn)生大量副本，造成網(wǎng)絡(luò)資源消耗過(guò)快，使網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)增大，且忽略了數(shù)據(jù)重要性；②基于概率的路由（Prophet Routing）算法［5］，該算法由Lindgren等人提出，思想是節(jié)點(diǎn)使用傳輸預(yù)測(cè)值作為傳輸概率，當(dāng)節(jié)點(diǎn)之間再次相遇時(shí)更新概率值，并根據(jù)概率值判斷是否轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文，優(yōu)點(diǎn)避免了報(bào)文的盲目傳遞，缺點(diǎn)使用預(yù)測(cè)值存在很大風(fēng)險(xiǎn)；③散發(fā)等待（Spray-and-Wait）路由算法［6］，該算法由Spyropoulos等人提出，該算法也是對(duì)感染路由算法的一種改進(jìn)，該算法首次就使源節(jié)點(diǎn)攜帶報(bào)文的L個(gè)副本，并轉(zhuǎn)發(fā)L/M個(gè)副本給相遇的節(jié)點(diǎn)，直到源節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)副本，此時(shí)源節(jié)點(diǎn)要等待遇到目的節(jié)點(diǎn)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文。優(yōu)點(diǎn)降低了網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)，缺點(diǎn)L、M值難以確定；④首次聯(lián)系（First Contact）算法［7］，其思想是持有報(bào)文的節(jié)點(diǎn)將報(bào)文傳輸給最先遇到的節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)單拷貝，優(yōu)點(diǎn)易實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是會(huì)造成時(shí)延增大。

上述算法優(yōu)缺點(diǎn)鮮明，但是如果考慮直接應(yīng)用到衛(wèi)星中斷容忍網(wǎng)絡(luò)，由于它們沒(méi)有結(jié)合衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)律性等特性，將很難獲得較好的性能，例如：報(bào)文投遞率、網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)比等。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文從緩存管理和節(jié)點(diǎn)選擇環(huán)節(jié)入手，提出一種適合衛(wèi)星DTN網(wǎng)絡(luò)的路由算法—SDTNR算法，一方面，該算法在節(jié)點(diǎn)緩存中設(shè)置了3個(gè)存放不同服務(wù)等級(jí)報(bào)文的隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列根據(jù)報(bào)文響應(yīng)比排序，響應(yīng)比小的報(bào)文優(yōu)先發(fā)送，這樣能夠降低網(wǎng)絡(luò)中報(bào)文的平均時(shí)延并對(duì)報(bào)文進(jìn)行有目的的轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)考慮到了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的重要性；另一方面，SDTNR算法根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)行軌跡的可預(yù)測(cè)性和連接的可見(jiàn)性，建立節(jié)點(diǎn)選擇表并實(shí)時(shí)更新該表，根據(jù)表中信息選擇滿(mǎn)足條件的節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)，以此限制了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的盲目性、限制了報(bào)文副本數(shù)并保證了通信的可靠性。

1 SDTNR路由算法的設(shè)計(jì)

SDTNR算法主要包含緩存管理和節(jié)點(diǎn)選擇兩個(gè)方面，在緩存管理方面，該算法設(shè)置了3個(gè)低優(yōu)先級(jí)到高優(yōu)先級(jí)的緩存隊(duì)列，分別存放3種不同服務(wù)等級(jí)報(bào)文，在不同的緩存隊(duì)列中，根據(jù)報(bào)文響應(yīng)比大小對(duì)報(bào)文排序，該響應(yīng)比的計(jì)算充分考慮了報(bào)文的傳輸時(shí)延、發(fā)送時(shí)延、排序時(shí)延等因素。優(yōu)先發(fā)送在網(wǎng)絡(luò)中滯留時(shí)間長(zhǎng)的報(bào)文，即響應(yīng)比小的報(bào)文。同時(shí)為了體現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)的公平性，本算法采用了時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方法發(fā)送不同隊(duì)列中的數(shù)據(jù)。在節(jié)點(diǎn)選擇方面，本算法根據(jù)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中衛(wèi)星運(yùn)行軌跡可預(yù)測(cè)和連接可見(jiàn)性等特性，使每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一張選擇表，該表包括下一跳節(jié)點(diǎn)、連接的開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、持續(xù)時(shí)間和節(jié)點(diǎn)的空閑比，下一跳的節(jié)點(diǎn)必須是在通信范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，該表實(shí)時(shí)更新，根據(jù)該表的信息選擇符合條件的節(jié)點(diǎn)，作為下一跳節(jié)點(diǎn)。

1.1緩存管理

SDTNR算法為每個(gè)節(jié)點(diǎn)緩存設(shè)置了3個(gè)就緒隊(duì)列，分別放置高、中、低優(yōu)先級(jí)的bundle（bundle是DTN網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)單元，類(lèi)似于網(wǎng)絡(luò)中的報(bào)文）。高優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)服務(wù)等級(jí)為expedited的bundle，中優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)服務(wù)等級(jí)為normal的bundle，低優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)服務(wù)等級(jí)為bulk的bundle。這3個(gè)服務(wù)等級(jí)是由應(yīng)用程序?yàn)槊總€(gè)待發(fā)送的bundle指定的［8］，為了在每個(gè)就緒隊(duì)列中對(duì)相同服務(wù)等級(jí)的bundle進(jìn)行排序，本算法設(shè)計(jì)了一種重新計(jì)算相同服務(wù)等級(jí)bundle的響應(yīng)比。

1.1.1衛(wèi)星之間距離的計(jì)算

在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，衛(wèi)星信道由星間鏈路組成，鏈路長(zhǎng)度為通信鏈路距離之和。星間距離關(guān)系如圖1所示。通過(guò)衛(wèi)星間的瞬時(shí)地心角與軌道高度計(jì)算星間距離。瞬時(shí)地心角計(jì)算公式如下所示［9］：

（α1，β1）、（α2，β2）為兩個(gè)衛(wèi)星星下點(diǎn)的經(jīng)緯度。

星間距離計(jì)算公式如下：

R為地球半徑，H1是衛(wèi)星A的高度，H2是衛(wèi)星B的高度。將瞬時(shí)地心角代入星間距離計(jì)算公式，就可以算出兩顆衛(wèi)星間通信距離。

對(duì)于星地距離，SDTNR算法把H2設(shè)置為0，得出星地距離。

圖1　衛(wèi)星間距離示意圖

鏈路長(zhǎng)度之和的計(jì)算公式如下：

L1、L2…Ln分別表示報(bào)文經(jīng)過(guò)各個(gè)鏈路的長(zhǎng)度，其中n為正整數(shù)。

傳輸時(shí)延公式如下：

C表示光速。

Sttl表示報(bào)文生存時(shí)間，Rttl表示報(bào)文剩余時(shí)間，Qdelay表示報(bào)文滯留時(shí)延，該時(shí)延是排隊(duì)時(shí)延、處理時(shí)延、發(fā)送時(shí)延之和。

1.1.2響應(yīng)比計(jì)算

SDTNR算法中把傳輸時(shí)延和滯留時(shí)延之和稱(chēng)為報(bào)文的響應(yīng)時(shí)間。該響應(yīng)比計(jì)算公式如下：

Rp表示報(bào)文的響應(yīng)比，響應(yīng)比越小報(bào)文的權(quán)值越大。對(duì)于來(lái)自同一個(gè)源節(jié)點(diǎn)的報(bào)文，由于傳輸時(shí)延相同，則報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中滯留時(shí)延越大，響應(yīng)比越小，即報(bào)文的優(yōu)先權(quán)越大，應(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)出去，以減小時(shí)延；對(duì)于來(lái)自不同源節(jié)點(diǎn)的報(bào)文，則需要同時(shí)考慮傳輸時(shí)延和滯留時(shí)延。

而DTN網(wǎng)絡(luò)在早期的設(shè)計(jì)中，受到了郵政服務(wù)的影響，按照?qǐng)?bào)文的重要性分成了加急（expedited）、普通（normal）、大宗（bulk）3種優(yōu)先級(jí)類(lèi)型，加急類(lèi)型的報(bào)文得到最高級(jí)的服務(wù)，普通類(lèi)型的報(bào)文得到較可靠的服務(wù)，而大宗類(lèi)型的報(bào)文得到盡力的服務(wù)，但是，這種服務(wù)類(lèi)型的定義，只是針對(duì)同一源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的報(bào)文設(shè)定的，這就意味著一個(gè)報(bào)文的服務(wù)優(yōu)先級(jí)只能和同一源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的報(bào)文相比較，即一個(gè)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的高服務(wù)優(yōu)先級(jí)的報(bào)文可能并不比其他源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的中優(yōu)先級(jí)報(bào)文更快地發(fā)送出去。為了體現(xiàn)這一特性，SDTNR算法并不是優(yōu)先發(fā)送加急隊(duì)列中的報(bào)文，同時(shí)為了公平性，該算法給3個(gè)隊(duì)列設(shè)置了不同的執(zhí)行時(shí)間片，在優(yōu)先級(jí)越高的隊(duì)列中，規(guī)定執(zhí)行時(shí)間片大一點(diǎn)，這主要考慮衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕浴１舅惴ㄍㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)得出，最佳的執(zhí)行時(shí)間片分別為90 s，60 s，30 s。

1.2節(jié)點(diǎn)選擇

選擇出響應(yīng)比小的報(bào)文后，需要為該報(bào)文選擇下一跳節(jié)點(diǎn)，SDTNR算法根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)所建的節(jié)點(diǎn)選擇表選擇下一跳節(jié)點(diǎn)，該表包含的元素見(jiàn)表1。

表1　節(jié)點(diǎn)選擇表的元素

節(jié)點(diǎn)選擇表中下一跳節(jié)點(diǎn)必須是此刻進(jìn)行通信的節(jié)點(diǎn)。開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間和持續(xù)時(shí)間是STK［10］軟件中導(dǎo)出的數(shù)據(jù)。在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，由于衛(wèi)星的運(yùn)行軌跡可以預(yù)測(cè)以及拓?fù)渥兓囊?guī)律性，因此，可以通過(guò)STK軟件獲得合適周期T內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的可見(jiàn)時(shí)間。從STK中導(dǎo)出的某顆節(jié)點(diǎn)到其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)的可見(jiàn)時(shí)間表見(jiàn)表2，仿真周期是24 h。

由表2可知，在整個(gè)仿真過(guò)程中，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的可見(jiàn)時(shí)間段有六次，每次持續(xù)時(shí)間都不同。SDTN算法通過(guò)可見(jiàn)時(shí)間表對(duì)路由表進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。每當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入彼此通信范圍時(shí)，節(jié)點(diǎn)就會(huì)自動(dòng)掃描所導(dǎo)出的可見(jiàn)時(shí)間表，添加下一個(gè)節(jié)點(diǎn)和它們連接的開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間以及持續(xù)時(shí)間。

表2　節(jié)點(diǎn)到某個(gè)節(jié)點(diǎn)的可見(jiàn)時(shí)間表

針對(duì)選擇表中的空閑比，SDTNR算法借鑒了王占偉等人提出的一種空閑比計(jì)算方法［11］。空閑比是為了防止節(jié)點(diǎn)緩存已滿(mǎn)，這時(shí)再向該節(jié)點(diǎn)發(fā)送bundle，節(jié)點(diǎn)會(huì)無(wú)法接受該bundle造成bundle的丟失，而提出的一種預(yù)防方法?？臻e比的定義如下：

U表示已占用隊(duì)列的長(zhǎng)度，L表示總隊(duì)列的長(zhǎng)度。

本算法設(shè)置了空閑比的門(mén)限值β（β=0.25），若空閑比大于門(mén)限值，節(jié)點(diǎn)就接受報(bào)文；若空閑比小于門(mén)限值，節(jié)點(diǎn)就拒絕接受報(bào)文。

由選擇表信息可知，在某一時(shí)刻可能存在源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)不能通信的情況，可以通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)作為中轉(zhuǎn)站，由中轉(zhuǎn)站節(jié)點(diǎn)把報(bào)文發(fā)送給目的節(jié)點(diǎn)，因此，需要選擇較優(yōu)的節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。通信路徑如圖2所示。

圖2　節(jié)點(diǎn)之間通信的路徑

對(duì)于在通信范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，若此刻通信剩余時(shí)間大于滯留平均時(shí)延以及空閑比小于門(mén)限值，SDTNR算法選擇滿(mǎn)足該條件的節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)。

2仿真與性能評(píng)價(jià)

2.1仿真平臺(tái)與仿真環(huán)境

本文采用是ONE1.5仿真軟件，這是一款專(zhuān)門(mén)為DTN網(wǎng)絡(luò)所設(shè)計(jì)的軟件。由于本軟件不支持衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，為了更好模擬衛(wèi)星的運(yùn)行，該文首先通過(guò)STK軟件導(dǎo)出衛(wèi)星的運(yùn)行軌跡，再把運(yùn)行軌跡的經(jīng)緯度轉(zhuǎn)化為平面地圖中x，y軸上的數(shù)據(jù)，其次，在Open-JUMP中編輯和定義，最后，真實(shí)地顯示出衛(wèi)星在二維圖中的運(yùn)行軌跡。

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)三層衛(wèi)星模型，仿真模擬場(chǎng)景如圖3所示，該場(chǎng)景包括一個(gè)高軌衛(wèi)星（GEO）、兩顆中軌衛(wèi)星（MEO1、MEO2）、3顆低軌衛(wèi)星（LEO1、LEO2、LEO3）、3個(gè)位于喀什、北京、拉薩的地面站。為了體現(xiàn)目的性，衛(wèi)星是發(fā)送數(shù)據(jù)的源節(jié)點(diǎn)，地面站是接收數(shù)據(jù)的目的節(jié)點(diǎn)。衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)模型是MapRoutMovement，地面站的運(yùn)動(dòng)模型設(shè)為StationaryMovement，衛(wèi)星與衛(wèi)星、衛(wèi)星與地面站通過(guò)SimpleBrodcastInterface類(lèi)型的HighSpeedInterface接口進(jìn)行通信，而地面站之間通過(guò)btInterface接口進(jìn)行通信。

圖3　仿真模擬場(chǎng)景圖

為了仿真網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，本文在ONE中設(shè)置了六類(lèi)節(jié)點(diǎn)組，每層衛(wèi)星是一個(gè)節(jié)點(diǎn)組，把3個(gè)地面站設(shè)置成一類(lèi)節(jié)點(diǎn)組，每一組衛(wèi)星參數(shù)設(shè)置相同，部分仿真參數(shù)見(jiàn)表3所示。

表3　部分仿真參數(shù)配置表

在相同衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下，該文分別對(duì)感染路由算法（EPR）、基于概率的路由算法（PR）、首次聯(lián)系路由算法（FC）和面向衛(wèi)星DTN（SDDTR）路由算法進(jìn)行仿真并對(duì)其性能作了對(duì)比分析。

2.1.1報(bào)文投遞率分析

報(bào)文投遞率指的是報(bào)文成功到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)量與報(bào)文的總數(shù)量之比。定義如下：

報(bào)文投遞率是衡量數(shù)據(jù)傳輸可靠性和算法性能最有效的評(píng)價(jià)指標(biāo)。仿真結(jié)果如圖4所示。

圖4　不同算法報(bào)文投遞率比較圖

由圖4可知，F(xiàn)C的報(bào)文投遞率最低，因?yàn)镕C中只有一個(gè)拷貝，在衛(wèi)星DTN網(wǎng)絡(luò)中，衛(wèi)星的移動(dòng)變化大，通信距離長(zhǎng)，鏈路時(shí)斷時(shí)續(xù)會(huì)易造成報(bào)文丟失，因此，一個(gè)拷貝的FC算法容易丟失報(bào)文，造成報(bào)文投遞率過(guò)低。EPR算法和PR算法的報(bào)文投遞率比FC算法的報(bào)文投遞率要高，因?yàn)檫@兩者的產(chǎn)生的報(bào)文拷貝較多。而EPR比PR的報(bào)文投遞率高，因?yàn)樵贓RP算法中使用了全交換策略，提高了報(bào)文投遞率。而本文提出的衛(wèi)星DNT路由算法（SDTNR）則大大提高了報(bào)文的投遞率，因?yàn)樵撍惴ㄔ黾恿斯?jié)點(diǎn)緩存管理功能，優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)比小的報(bào)文，且概算法在下一跳節(jié)點(diǎn)選擇方面，并不是僅僅選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)，而是選擇滿(mǎn)足條件的多個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此，提高了報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的成功率。

2.1.2平均時(shí)延的分析

在衛(wèi)星DTN網(wǎng)絡(luò)中，由于有大量的報(bào)文產(chǎn)生，因此，計(jì)算每個(gè)報(bào)文的時(shí)延沒(méi)有意義，因此，在本仿真中，比較的是平均時(shí)延。圖5是4種算法平均時(shí)延的比較圖。

圖5　不同算法平均時(shí)延比較圖

由圖可知，F(xiàn)C算法的平均時(shí)延最大，這是因?yàn)閱慰截惤档土藞?bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)的概率，增大了報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中滯留時(shí)間。EPR算法的平均時(shí)延比PR算法的平均時(shí)延大，ERP產(chǎn)生大量副本，易阻塞網(wǎng)絡(luò)引起鏈路中斷，增到了報(bào)文的排隊(duì)時(shí)延和傳輸時(shí)延?？梢钥闯?，SDTNR算法的平均時(shí)延小于其他3種算法，該算法優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)比小的報(bào)文，降低了報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中滯留的時(shí)間，因此，降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延。

2.1.3網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)比

網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)比是指在整個(gè)仿真過(guò)程中完成的總轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)減去成功到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量之差與成功到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量之比。定義如下：

ratio=（relayed-delivered）/delivered（9）relayed表示網(wǎng)絡(luò)中中轉(zhuǎn)的報(bào)文的次數(shù)。

網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)比用來(lái)評(píng)價(jià)所設(shè)計(jì)的路由算法的總體傳輸性能。圖6是不同路由算法的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)比較圖。

圖6　不同算網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)比較圖

由圖可知，本文提出的SDTNR算法的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)比明顯低于EPR算法和PR算法。首先，該算法通過(guò)選擇滿(mǎn)足條件的下一跳節(jié)點(diǎn)策略緩解了網(wǎng)絡(luò)中冗余信息的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)；其次，在節(jié)點(diǎn)選擇表考慮了節(jié)點(diǎn)空閑比緩解了網(wǎng)絡(luò)擁塞，從而使用網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)銷(xiāo)比降低。

3　結(jié)論

本文針對(duì)現(xiàn)有路由算法直接應(yīng)用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)存在的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)大、平均時(shí)延長(zhǎng)等問(wèn)題，提出一種適合衛(wèi)星DTN網(wǎng)絡(luò)的路由算法（SDTNR）。該算法與EPR、PR、FC算法相比提高了報(bào)文投遞率、減小了平均時(shí)延、節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)比。因此，該路由算法應(yīng)用到衛(wèi)星中斷容忍網(wǎng)絡(luò)中會(huì)有很大的擴(kuò)展性。

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Research on Routing Algorithm of Satellite Delay-Tolerant Network

YANG Li，LI Fu-li，ZHANG Dong
（School of Information Engineering，Dalian University Key Laboratory of Communications Network and Information Processing，Dalian 116622，China）

Abstract：For the problems of interrupt、long delay in Satellite network，which proposes a routing algorithm which is suitable for Satellite DTN network--SDTNR algorithm is proposed.This algorithm set up three queues，each queue stores the packet of different service levels and sorts according to the ration of packet’s response，and meanwhile，this algorithm sends the packet whose ration of response is small preferentially.SDTNR algorithm based on the predictability of satellite set up node selection table and updated the table in real time，according to the information in the table to select several nodes which meet the conditions as the next hop node，in order to ensure the reliability of communication.The simulation results show that，SDTNR compared with EPR，PR，F(xiàn)C，which can greatly improve the packet delivery ratio，and reduces the network overhead and average delay.

Key words：disruption tolerant，long delay，routing algorithm，satellite network

作者簡(jiǎn)介：楊力（1982-），女，黑龍江佳木斯人，博士，教授。研究方向：空間信息網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議理論與方法。

*基金項(xiàng)目：國(guó)家“863”計(jì)劃基金資助項(xiàng)目（2013AAXX04）

收稿日期：2015-03-15修回日期：2015-05-10

文章編號(hào)：1002-0640（2016）03-0057-05

中圖分類(lèi)號(hào)：TN915

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A