一种单层卫星网路由算法探析

摘要：显式负载平衡路由算法ELB（Explicit Load Banlancing）在综合考虑本星和下一跳卫星时延基础上，给出代价度量，更加符合单层卫星网现实使用情况。该协议算法预测拥塞，灵活选路，有效降低了数据丢包率，提高了卫星网络的吞吐量。比较其他传统路由算法具有明显优势。

关键词：单层卫星网；数据丢包率；卫星网络；路由算法

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）08-1760-02

CEMR路由算法通过间隔时间检测卫星的出队数据包数目来预测队列排队时延，再综合使用基于传播时延和排队时的综合链路代价度量计算路由。CEMR算法在计算代价度量时虽然考虑了数据分组的队列排队时延，但没有预测下一跳卫星的排队时延，即预测下一跳的拥塞状况，不能反映下一跳卫星丢弃当前数据分组的可能性。ELB（Explicit Load Banlancing）路由算法考虑了下一跳卫星延时等因素，实现卫星星座所有卫星的负载均衡，降低了数据丢包率。

1 ELB路由算法简介

传统卫星网路由算法是基于最小路由代价寻找最短路径，在计算路由度量时并没有考虑整个卫星网络流量的全局分布。显式负载平衡路由算法ELB（Explicit Load Banlancing）是一种显式地在邻近卫星之间交流拥塞状况信息的路由协议，实现了卫星网络的负载均衡。负载较重的卫星通知邻近卫星其拥塞状况，并请求它们减少数据转发率。邻近卫星降低至“即将拥塞”的卫星的数据发送速率，并寻找其他的替代途径，卫星之间流量分布更加合理，有效避免拥塞。ELB机制卫星使用3个参数拥塞状况：两个队列速率阈值和一个传输速率比值。

2 ELB路由算法原理

ELB路由算法中，卫星A知道其邻近卫星，卫星之间相互动态地交换队列占用状况信息。当卫星A经历一次从空闲到相对繁忙的状态转换时，会发出一个警告讯息至邻近卫星“这里即将发生拥塞”，邻近卫星更新其路由表，并寻找不包括卫星A的替代路径。当卫星进入繁忙状态，它传送繁忙状态通告（BSA）信号数据包至邻近卫星，请求它们按比例χ减少至卫星A的发送率。其余的（1-χ）部分传输数据将通过替代路径发送。

3 ELB路由算法总结

ELB路由算法，以邻星协作为基础，保证了LEO卫星星座流量的均衡分布。该协议显式交换队列使用状况以通告传输拥塞情况，一旦队列占用超过预先设定的阈值即发生拥塞，高负载卫星主动通知邻近卫星降低数据转发速率，从而避免拥塞，防止数据包丢失，同时，邻近卫星寻找不拥塞路径，并将部分数据通过这些路径进行传送。使用NS对基于CEMR算法和基于Dijkstra算法的路由算法进行仿真，结果表明：ELB路由算法可以减少队列的长度、避免拥塞、降低分组丢失率，均衡流量分布，有效提高整体网络吞吐量。

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