基于SDN的高性能QoS保障低轨道卫星星间路由算法

摘要

低轨道卫星通信系统具有全球覆盖性、移动性、可扩展性等优势,在提供全球互联网服务、灾难应急处理等方面发挥重要作用,但由于星上有限的存储和计算资源,传统路由算法不适用于低轨道卫星通信网络。结合软件定义网络架构,提出一种支持服务质量(QoS)的高性能低轨道卫星星间路由算法。根据剩余链路持续时间定义星间链路生存时间,确定每条星间链路的稳定度,缓解由于链路切换导致的业务路径重构问题。基于高轨道卫星得到的星间链路的流量状态,定义链路负载矩阵,给出星间链路负载度函数,并利用标签交换路径集合获得每条路径的负载度,避免节点拥塞,实现网络负载均衡。针对不同要求的业务服务类型定义权重因子矩阵,通过调整因子来减小瓶颈节点对路由算法的影响,满足多用户的QoS要求。仿真结果表明,在不同的QoS要求下,该算法在业务时延、系统吞吐量、网络负载均衡等方面均具有明显优势,且算法复杂度低,大幅节省了有限的星上存储与计算资源。