基於星基ADS‑B報文衛星網絡的局部多徑路由方法和裝置與流程

2023-05-07 15:19:41 3

本發明涉及通信技術，尤其涉及一種基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由方法和裝置。

背景技術：

隨著通用航空業的快速發展，全球通航飛行器數量的增加，航空監視和管制系統的任務越來越重，星基廣播式自動相關監視(automaticdependentsurveillance-broadcast，簡稱：ads-b)系統具有全球全地形監視的優勢被得到廣泛應用。

星基ads-b系統網絡傳輸具有匯聚特性和業務分布不均勻的特性，現有技術在全網範圍內採用多徑路由算法(如：緊湊顯示多徑路由，compactexplicitmulti-pathrouting，簡稱cemr等)確定一條路徑，根據確定的路徑進行數據報文的轉發。其中，多徑路由是指從源節點到目的節點的路徑不止一條，數據報文可以從多條路逕到達目的節點，其中有的路徑可能為最短路徑，有的路徑不是最短路徑，路徑的計算依據算法的需求。

然而，採用現有技術的方法，數據報文傳輸的可靠性不高。

技術實現要素：

本發明提供一種基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由方法和裝置，可以提高數據報文傳輸的可靠性。

本發明提供一種基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由方法，應用於第一節點，所述第一節點為報文從源節點到目的節點轉發路徑上的中間節點；所述方法包括：

所述第一節點建立所述第一節點到所述目的節點之間的m條待選轉發路徑，所述m為大於等於2的整數；

所述第一節點從所述m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑；

所述第一節點根據所述目標轉發路徑從所述第一節點到所述目的節點進行報文路由。

可選的，所述第一節點從所述m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑，包括:

所述第一節點獲取每條所述待選轉發路徑的鏈路信息，所述鏈路信息中包含延時信息和/或擁塞信息；

所述第一節點根據每條所述待選轉發路徑的鏈路信息，從所述m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑。

可選的，所述第一節點建立所述第一節點到所述目的節點之間的m條待選轉發路徑，包括：

所述第一節點接收目的節點廣播的m個廣播控制包(broadcastcontrolpacket，簡稱bcp)，每個所述bcp中包含路由表，所述路由表中包含所述bcp的轉發路徑信息；

根據bcp的轉發路徑信息，確定所述m條待選轉發路徑。

可選的，所述bcp中還包括跳數，所述方法還包括根據所述跳數確定是否轉發所述bcp；

可選的，所述第一節點獲取每條所述待選轉發路徑的鏈路信息，包括：

所述第一節點發送代價探索包(costdetectpacket，簡稱cdp)，所述cdp的目的地址為所述目的節點的地址，所述cdp在經過所述待選轉發路徑的每個節點時被添加所述節點與所述節點的上一跳節點之間的鏈路信息；

所述第一節點接收所述的目的節點發送的m個代價反饋包，所述代價反饋包中包含對應的待選轉發路徑的鏈路信息。

可選的，所述第一節點根據每條所述待選轉發路徑的鏈路信息，從所述m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑，包括:

所述第一節點根據每條所述待選轉發路徑的鏈路信息，按照比例確定目標轉發路徑。

可選的，所述第一節點從所述m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑，包括：

所述第一節點按照等概率的方式從所述m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑。

本發明還提供一種基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由裝置，所述裝置部署於第一節點，所述第一節點為報文從源節點到目的節點轉發路徑上的中間節點；

所述裝置包括：

建立模塊，用於建立所述第一節點到所述目的節點之間的m條待選轉發路徑，所述m為大於等於2的整數；

處理模塊，用於從所述m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑；

轉發模塊，用於根據所述目標轉發路徑從所述第一節點到所述目的節點進行報文路由。

可選的，所述處理模塊具體用於獲取每條所述待選轉發路徑的鏈路信息，所述鏈路信息中包含延時信息和/或擁塞信息；根據每條所述待選轉發路徑的鏈路信息，從所述m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑。

可選的，所述建立模塊具體用於接收目的節點廣播的m個bcp，每個所述bcp中包路由表，所述路由表中包含所述bcp的轉發路徑信息，根據所述bcp的轉發路徑信息，確定所述m條待選轉發路徑。

可選的，所述bcp中還包括跳數，所述建立模塊用於根據所述跳數確定是否轉發所述bcp。

可選的，所述處理模塊具體用於發送cdp，所述cdp的目的地址為所述目的節點的地址，所述cdp在經過所述待選轉發路徑的每個節點時被添加所述節點與所述節點的上一跳節點之間的鏈路信息；接收所述的目的節點發送的m個代價反饋包，所述代價反饋包中包含對應的待選轉發路徑的鏈路信息。

可選的，所述處理模塊用於根據每條所述待選轉發路徑的鏈路信息，按照比例確定目標轉發路徑。

可選的，所述處理模塊用於按照等概率的方式從所述m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑。

本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由方法和裝置，通過在第一節點和目的節點之間建立多條待選轉發路徑，並從多條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑，由第一節點根據目標轉發路徑從第一節點到目的節點進行路由報文。從而實現局部多徑路由，由此降低目的節點附近的擁塞度和延時，提高數據報文傳輸的可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由方法實施例一的流程圖；

圖2為本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由方法實施例二的流程圖；

圖3為本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由方法實施例三的流程圖；

圖4為本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由方法實施例四的流程圖；

圖5為本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由方法實施例五的流程圖；

圖6為本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由裝置實施例一的結構示意圖；

圖7為本發明bcp結構示意圖；

圖8為本發明cdp結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

基於星基ads-b系統網絡傳輸具有匯聚特性和業務分布不均勻的特性，即：容易因匯聚引起的在匯聚節點附近局部擁塞，本發明的技術方案通過為匯聚節點附近的節點建立到匯聚節點的多條路徑，當匯聚節點附近的節點接收到數據報文後，在局部範圍內採用多徑的方式進行數據報文，從而降低匯聚節點附近的擁塞度和延時，以提高數據報文傳輸的可靠性。

下面以具體地實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。下面這幾個具體的實施例可以相互結合，對於相同或相似的概念或過程可能在某些實施例不再贅述。

圖1為本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由方法實施例一的流程圖，如圖1所示，本實施例的步驟可以包括：

s11、第一節點建立所述第一節點到目的節點之間的m條待選轉發路徑。

其中，m為大於等於2的整數。

其中，第一節點可以是報文從源節點到目的節點轉發路徑上的任一中間節點。目的節點可以是匯聚節點，也可以是匯聚節點附近容易產生擁塞的節點，對此，本發明不作限制。

第一節點到目的節點之間可以有多條路徑，多條路徑可以全部作為待選轉發路徑，也可以部分作為待選轉發路徑，對此，本發明不作限制。

可選地，當確定多條路徑中的部分路徑作為待選轉發路徑時，一種可能的實現方式，可以依據路徑的跳數確定是否作為待選轉發路徑，即待選轉發路徑的跳數不大於預設跳數；例如：預設跳數為3，即確定多條路徑中跳數不超過3跳的路徑為待選轉發路徑。

s12、第一節點從m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑。

其中，目標轉發路徑為第一節點從待選轉發路徑中選擇的報文轉發路徑。

可選的，確定目標轉發路徑的方法還包括：根據鏈路擁堵情況按照比例分配得到，或者選擇小於預設延時的待選轉發路徑得到，或者基於算法的簡化等概率平均分配得到，對此，本發明不做限定。

s13、第一節點根據目標轉發路徑從第一節點到目的節點進行報文路由。

第一節點根據所確定的目標轉發路徑從第一節點到目的節點之間進行路由報文，即從第一節點到目的節點傳送網絡數據包。

本實施例通過算法在第一節點到目的節點之間建立多條待選轉發路徑，從中確定目標轉發路徑，通過所確定的目標轉發路徑進行報文路由。其中，第一節點可以是匯聚節點也可以是匯聚節點附近其他容易發生擁塞的節點。本實施例通過上述技術方案實現了局部範圍內的多徑路由，降低了匯聚節點附近發生擁塞和延時的可能性，降低丟包率，進而提高全網數據傳輸的可靠性。

圖2為本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由方法實施例二的流程圖，圖2是在圖1實施例的基礎上，進一步地對圖1中的s12的一種可能的實現方式的描述。如圖2所示：

s121、第一節點獲取每條所述待選轉發路徑的鏈路信息，所述鏈路信息中包含延時信息和/或擁塞信息。

第一節點獲取待選轉發路徑的鏈路信息，該鏈路信息中可以包含延時信息，即數據報文經過一條路徑的實際時長和理論時長的差值；也可以包含擁塞信息，其中，鏈路的擁塞信息可以通過帶寬利用率求得。

s122、第一節點根據每條所述待選轉發路徑的鏈路信息，從所述m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑。

確定目標轉發路徑的方法還包括：可以依據延時信息，例如可以設定小於等於預設延時的待選轉發路徑為目標轉發路徑；也可以依據擁塞信息，例如可以設定擁塞程度低於預設值的待選轉發路徑為目標轉發路徑；也可以依據延時信息和擁塞信息共同限定，例如同時滿足延時小於等於預設延時和擁塞程度低於預設值要求的待選轉發路徑為目標轉發路徑等，對此，本發明不做限定。

本實施例通過第一節點獲取待選轉發路徑的鏈路信息，可以得到當前局部範圍內網絡的擁塞和延時信息，然後依據鏈路信息按照一定規則確定目標轉發路徑，從而實現了基於當前網絡狀態確定目標轉發路徑，使得網絡資源的分配合理化，進一步的降低了擁塞和延時。

圖3為本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由方法實施例三的流程圖，圖3是在圖2的基礎上，進一步地對圖2中的s11的一種可能的實現方式的描述，如圖3所示：

s111、第一節點接收到目的節點廣播的m個bcp。

每個bcp中包含路由表，該路由表中包含bcp的轉發路徑信息。

可選的，該bcp中還可以包含跳數，第一節點根據跳數確定是否轉發該bcp。

具體為：由目的節點廣播bcp，該bcp每經過一個節點，則會更新該bcp的路由信息，直到到達第一節點。

其中一種能的目的節點廣播bcp的實現方式為，第一節點接收到目的節點廣播的bcp，該bcp中包含跳數，如果該bcp的跳數小於預設跳數，則第一節點繼續廣播該bcp，如果該bcp的跳數等於預設跳數，則第一節點停止廣播該bcp。

其中，bcp的結構如圖7所示，包含：包頭hb；路由表u；目的節點號(destidentity，簡稱did)；本地節點號(localidentity，簡稱lid)；跳數(distance，簡稱d)；下一跳nexthop；

s112、第一節點根據bcp的轉發路徑信息，確定m條待選轉發路徑。

其中，由於任一目的節點附近的節點都會給與其相鄰的節點發送bcp，所以當目的節點的相鄰節點向其各自的鄰居節點發送bcp時，自然的，目的節點作為其相鄰節點的鄰居節點也會收到源地址為該目的節點的bcp，這時該bcp包含的本地節點號和目的節點號是一致的，於是網絡判斷為廣播回傳，即丟棄。

本實施例可以根據網絡需求設定預設跳數。例如，當網絡流量偏大時，可以相應擴大預設跳數，則待選轉發路徑數量增多，降低網絡擁塞和延時，減少丟包率；當網絡流量偏小時，可以相應減小預設跳數，在降低網絡擁塞和延時的情況下減少運算，並且及時停止無效廣播信息，可以有效減輕網絡負擔，節約網絡資源。

圖4為本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由方法實施例四的流程圖，進一步地對圖3中的s121可能的實現方式的描述，如圖4所示：

s1211、第一節點發送代價探索包，該代價探索包的目的地址為目的節點的地址，代價探索包在經過待選轉發路徑的每個節點時被添加該節點與該節點的上一跳節點之間的鏈路信息。

其中，代價探索包cdp的結構如圖8所示，包含：包頭hc，經過的結點個數x，鏈路1到鏈路n的信息，其中n代表該待選轉發路徑中的任一跳。代價探索包經過一個節點時，則被添加該節點與上一跳節點之間的鏈路信息，當代價探索包從第一節點到達目的節點時，該包中則包含了其通過的該條待選轉發路徑的每一跳的鏈路信息。

s1212、第一節點接收目的節點發送的m個代價反饋包，該代價反饋包中包含對應的待選轉發路徑的鏈路信息。

目的節點收到包含有待選轉發路徑鏈路信息的代價探索包，將該代價探索包中的鏈路信息通過發送代價反饋包的形式，將鏈路信息反饋給第一節點。

相應地，s122的一種可能的實現方式如s122』所示：

s122』、第一節點根據每條目標轉發路徑的鏈路信息，按照比例確定目標轉發路徑。

多徑建立之後，由第一節點發送代價探索包cdp，當代價探索包到達目的節點後，目的節點計算出整條鏈路的鏈路信息並將鏈路信息以代價反饋包的形式反饋給第一節點，第一節點得到每條待選轉發路徑的鏈路信息，該鏈路信息可以是鏈路的擁塞程度和/或鏈路的延時信息，鏈路擁塞程度可以但不限於根據帶寬利用率求得，或者也可以是一個需要的自定義的代價值，代價值越大，代表可用的網絡資源越少，則被分配的流量越少，反之，代價值越小，代表可用的網絡資源越多，被分配到的流量就越多。第一節點將網絡流量依照所獲得的鏈路信息，按照比例進行分配傳輸。

該實施例通過第一節點向目的節點發送代價探索包用以得到第一節點與目的節點之間的待選轉發路徑的鏈路信息，第一節點依據鏈路信息按照概率進行流量分配，分配給擁塞程度較小路徑的概率更高，分配給擁塞程度較大路徑的概率更低，由此可以實現局部範圍內流量按照比例進行分配本實施例的流量分配方案，更加合理的均衡網絡資源，使得局部產生擁塞和延時的可能性大大降低，提高了數據傳輸的可靠性。

圖5為本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由方法實施例五的流程圖，進一步地對圖1中的s12的一種可能的實現方式的描述，如圖5所示：

s12』、第一節點從m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑之後，第一節點按照等概率的方式從所述m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑

多徑建立之後，為了節約網絡資源和簡化算法，可以在多徑之間進行等概率分配流量，等概率分配的情況下，流量被平均分配給每條路徑，降低了局部產生擁塞以及延時的概率，提高數據傳輸的可靠性的同時，並簡化了算法，節約網絡資源，易於實現。

圖6為本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由裝置實施例一的結構示意圖，所述裝置部署於第一節點，所述第一節點為報文從源節點到目的節點轉發路徑上的中間節點；本實施例的裝置包括：建立模塊61、處理模塊62和轉發模塊63。其中，建立模塊61用於建立所述第一節點到所述目的節點之間的m條待選轉發路徑，所述m為大於等於2的整數；處理模塊62用於從所述m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑；轉發模塊63用於根據所述目標轉發路徑從所述第一節點到所述目的節點進行報文路由。

本實施例的裝置，對應地可用於執行圖1所示方法實施例的技術方案，其實現原理和技術效果類似，此處不再贅述。

基於圖6的實施例，本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由裝置實施例二，進一步對圖6中的處理模塊62的一種可能的實現方式為：

本實施例裝置的處理模塊62具體用於獲取每條所述待選轉發路徑的鏈路信息，所述鏈路信息中包含延時信息和/或擁塞信息；根據每條待選轉發路徑的鏈路信息，從所述m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑。

本實施例的裝置，對應地可用於執行圖2所示方法實施例的技術方案，其實現原理和技術效果類似，此處不再贅述。

基於上述實施例，本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由裝置實施例三，進一步對圖6中的建立模塊61的一種可能的實現方式為：

本實施例裝置的建立模塊61用於控制第一節點接收目的節點廣播的m個bcp，每個所述bcp中包含路由表，該路由表中包含bcp的轉發路徑信息；可選的，該bcp中還可以包含跳數，第一節點根據bcp的轉發路徑信息，確定m個bcp對應的轉發路徑為所述m條待選轉發路徑。

本實施例的裝置，對應地可用於執行圖3所示方法實施例的技術方案，其實現原理和技術效果類似，此處不再贅述。

基於上述實施例，本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由裝置實施例四，進一步對圖6中的處理模塊62的一種可能的實現方式為：

處理模塊用於控制第一節點向目的節點發送代價探索包cdp，所述cdp在經過待選轉發路徑的每個節點時被添加該節點與該節點的上一跳節點之間的鏈路信息；以及用於控制目的節點發送代價反饋包至第一節點，該代價反饋包中包含對應的待選轉發路徑的鏈路信息；所述處理模塊根據每條所述待選轉發路徑的鏈路信息，按照比例確定目標轉發路徑。

本實施例的裝置，對應地可用於執行圖4所示方法實施例的技術方案，其實現原理和技術效果類似，此處不再贅述。

基於圖1實施例，本發明基於星基ads-b報文衛星網絡的局部多徑路由裝置實施例五，進一步對圖6中的處理模塊62的一種可能的實現方式為：

該處理模塊62按照等概率的方式從m條待選轉發路徑中確定目標轉發路徑。

本實施例的裝置，對應地可用於執行圖5所示方法實施例的技術方案，其實現原理和技術效果類似，此處不再贅述。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。