【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及衛星通信，特別涉及一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法。
技術介紹
1、隨著衛星通信網絡和物聯網技術的迅猛發展，全球網絡連接變得日益復雜。特別是在低軌道衛星網絡（low?earth?orbit?satellite?networks，簡稱leo）和物聯網（internet?of?things，簡稱iot）的應用場景中，低軌衛星在繞地球軌道運行時，頻繁發生鏈路的連接與斷開；而物聯網中的大量傳感器、設備、車輛等移動節點，也在不同時間和空間不斷變化其位置和狀態。這些網絡動態特性直接影響了節點之間的通信質量，如延遲和丟包等問題。
2、當前技術中，常用的路由算法有全局洪泛路由算法和靜態節點劃分策略。全局洪泛路由算法的基本思想是通過廣播將數據包轉發到網絡中的每個節點，并在接收到重復數據包時丟棄。然而，該方法在網絡負載突然變化時往往無法及時調整路由，導致網絡延遲增加和丟包率上升。另一方面，靜態節點劃分策略通過預先將網絡資源（如頻帶或時隙）固定分配給各個節點，試圖實現資源的合理利用。但該策略缺乏靈活性，無法根據網絡的動態變化進行自適應調整，導致資源利用率低下和網絡效率的下降。
3、因此，如何在網絡動態變化的環境下，提升通信效率并有效應對延遲和丟包等問題，成為亟待解決的技術難題。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法，以解決低軌衛星和物聯網中由于網絡動態變化出現的網絡延遲、丟包率上升等通信瓶頸問題，實現網絡在動態環境中的高效運行
2、為達到上述目的，本專利技術第一方面實施例提出一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法，包括以下步驟：
3、利用第一預設聚類算法對多個節點進行初始劃分，得到多個負載均衡的虛擬區域；
4、利用預設的局部洪泛優化策略，對所述多個負載均衡的虛擬區域進行優化，生成數據包的預設傳播范圍；
5、根據歷史鏈路延遲數據，利用預設的循環神經網絡模型預測所述預設傳播范圍中的鏈路的延遲和擁塞情況，并基于預測結果，動態調整路徑選擇和流量分配策略；
6、基于所述路徑選擇和流量分配策略中不同路徑的延遲和負載情況，計算每條路徑的附加延遲，并基于所述附加延遲計算所述每條路徑的待分配流量。
7、根據本專利技術的一個實施例，所述利用預設的聚類算法對衛星或節點進行初始劃分，包括：
8、獲取所述多個節點的地理坐標和初始負載，并選擇預設數量的初始中心點作為虛擬節點中心；
9、分別計算每個節點到每個虛擬節點中心的歐幾里得距離，并基于所述歐幾里得距離，確定所述每個節點對應的虛擬節點中心；
10、計算每個虛擬節點中心的平均位置坐標和負載，并重新執行所述分別計算每個節點到每個虛擬節點中心的歐幾里得距離，并基于所述歐幾里得距離，確定所述每個節點對應的虛擬節點中心步驟，直至所述多個節點滿足預設劃分標準。
11、根據本專利技術的一個實施例，在所述多個節點滿足所述預設劃分標準之后，還包括：
12、實時監測每個虛擬節點中心的負載分布，并基于監測結果判斷所述每個虛擬節點中心的負載是否均衡；
13、當所述負載不均衡時，利用第二預設聚類算法動態調整對應的虛擬節點中心中的節點分配情況，得到所述多個負載均衡的虛擬區域。
14、根據本專利技術的一個實施例，所述利用預設的局部洪泛優化策略，對所述多個負載均衡的虛擬區域進行優化，生成數據包的預設傳播范圍，包括：
15、計算所有節點中任意兩個節點之間的最短跳數；
16、基于所述最短跳數，確定對應節點的跳數限值；
17、獲取當前數據包的跳數，選擇所述跳數限值大于或等于所述當前數據包的跳數的節點作為目標節點，并基于所述目標節點生成所述數據包的預設傳播范圍。
18、根據本專利技術的一個實施例，所述基于預測結果，動態調整路徑選擇和流量分配策略，包括：
19、基于所述預測結果，生成延遲矩陣；
20、根據所述延遲矩陣，計算每條路徑的流量分配比例，并生成流量分配矩陣；
21、根據所述流量分配矩陣，動態調整所述路徑選擇和流量分配策略。
22、根據本專利技術實施例提出的一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法，通過利用聚類算法對多個節點進行劃分，可以得到多個負載均衡的虛擬區域；利用局部洪泛優化策略對多個虛擬區域進行優化，可以生成數據包的預設傳播范圍；根據歷史鏈路延遲數據，利用循環神經網絡模型預測預設傳播范圍中鏈路的延遲和擁塞情況，并基于預測結果動態調整路徑選擇和流量分配策略；基于路徑選擇和流量分配策略中不同路徑的延遲和負載情況計算每條路徑的附加延遲，并基于附加延遲計算每條路徑的待分配流量。由此，解決了低軌衛星和物聯網中由于網絡動態變化出現的網絡延遲、丟包率上升等通信瓶頸問題，實現網絡在動態環境中的高效運行。
23、為達到上述目的，本專利技術第二方面實施例提出一種基于動態天球區域劃分的衛星路由裝置，包括：
24、劃分模塊，用于利用第一預設聚類算法對多個節點進行初始劃分，得到多個負載均衡的虛擬區域；
25、生成模塊，用于利用預設的局部洪泛優化策略，對所述多個負載均衡的虛擬區域進行優化，生成數據包的預設傳播范圍；
26、調整模塊，用于根據歷史鏈路延遲數據，利用預設的循環神經網絡模型預測所述預設傳播范圍中的鏈路的延遲和擁塞情況，并基于預測結果，動態調整路徑選擇和流量分配策略；
27、計算模塊，用于基于所述路徑選擇和流量分配策略中不同路徑的延遲和負載情況，計算每條路徑的附加延遲，并基于所述附加延遲計算所述每條路徑的待分配流量。
28、根據本專利技術的一個實施例，所述劃分模塊，具體用于：
29、獲取所述多個節點的地理坐標和初始負載，并選擇預設數量的初始中心點作為虛擬節點中心；
30、分別計算每個節點到每個虛擬節點中心的歐幾里得距離，并基于所述歐幾里得距離，確定所述每個節點對應的虛擬節點中心；
31、計算每個虛擬節點中心的平均位置坐標和負載，并重新執行所述分別計算每個節點到每個虛擬節點中心的歐幾里得距離，并基于所述歐幾里得距離，確定所述每個節點對應的虛擬節點中心步驟，直至所述多個節點滿足預設劃分標準。
32、根據本專利技術的一個實施例，在所述多個節點滿足所述預設劃分標準之后，所述劃分模塊，還用于：
33、實時監測每個虛擬節點中心的負載分布，并基于監測結果判斷所述每個虛擬節點中心的負載是否均衡；
34、當所述負載不均衡時，利用第二預設聚類算法動態調整對應的虛擬節點中心中的節點分配情況，得到所述多個負載均衡的虛擬區域。
35、根據本專利技術的一個實施例，所述生成模塊，具體用于：
36、計算所有節點中任意兩個節點之間的最短跳數；
37、基于所述最短跳數，確定對應節點的跳數限值；
38、獲取當前數據包的跳數，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法，其特征在于，所述利用預設的聚類算法對衛星或節點進行初始劃分，包括：
3.根據權利要求2所述的一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法，其特征在于，在所述多個節點滿足所述預設劃分標準之后，還包括：
4.根據權利要求1所述的一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法，其特征在于，所述利用預設的局部洪泛優化策略，對所述多個負載均衡的虛擬區域進行優化，生成數據包的預設傳播范圍，包括：
5.根據權利要求1所述的一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法，其特征在于，所述基于預測結果，動態調整路徑選擇和流量分配策略，包括：
6.一種基于動態天球區域劃分的衛星路由裝置，其特征在于，包括：
7.根據權利要求6所述的一種基于動態天球區域劃分的衛星路由裝置，其特征在于，所述劃分模塊，具體用于：
8.一種電子設備，其特征在于，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機
9.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執行，以用于實現如權利要求1-5任一項所述的一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法。
10.一種計算機程序產品，其特征在于，包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時，用于實現權利要求1-5任一項所述的一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法。
...【技術特征摘要】
1.一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法，其特征在于，所述利用預設的聚類算法對衛星或節點進行初始劃分，包括：
3.根據權利要求2所述的一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法，其特征在于，在所述多個節點滿足所述預設劃分標準之后，還包括：
4.根據權利要求1所述的一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法，其特征在于，所述利用預設的局部洪泛優化策略，對所述多個負載均衡的虛擬區域進行優化，生成數據包的預設傳播范圍，包括：
5.根據權利要求1所述的一種基于動態天球區域劃分的衛星路由方法，其特征在于，所述基于預測結果，動態調整路徑選擇和流量分配策略，包括：
6.一種基于動態天...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曾捷，吳甜甜，楊一帆，丁羿文，杜子諾，李柏諺，安建平，卜祥元，
申請(專利權)人：北京理工大學，
類型：發明
國別省市：
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