基于星基ADS‑B报文卫星网络的局部多径路由方法和装置

摘要

本发明提供一种基于星基ADS‑B报文卫星网络的局部多径路由方法和装置。该方法包括：应用于第一节点，第一节点为报文从源节点到目的节点转发路径上的中间节点；第一节点建立第一节点到目的节点之间的M条待选转发路径，M为大于等于2的整数；第一节点从M条待选转发路径中确定目标转发路径；第一节点根据目标转发路径从第一节点到目的节点进行报文路由，从而在目的节点周围建立多径，让目的节点周围的一片卫星成为一个整体来共同负担全球ADS‑B业务流量业务，缓解目的节点周围的拥塞和延时，提高网络传输的可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由方法和装置。

背景技术

随着通用航空业的快速发展，全球通航飞行器数量的增加，航空监视和管制系统的任务越来越重，星基广播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，简称：ADS-B)系统具有全球全地形监视的优势被得到广泛应用。

星基ADS-B系统网络传输具有汇聚特性和业务分布不均匀的特性，现有技术在全网范围内采用多径路由算法(如：紧凑显示多径路由，Compact Explicit Multi-pathRouting，简称CEMR等)确定一条路径，根据确定的路径进行数据报文的转发。其中，多径路由是指从源节点到目的节点的路径不止一条，数据报文可以从多条路径到达目的节点，其中有的路径可能为最短路径，有的路径不是最短路径，路径的计算依据算法的需求。

然而，采用现有技术的方法，数据报文传输的可靠性不高。

发明内容

本发明提供一种基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由方法和装置，可以提高数据报文传输的可靠性。

本发明提供一种基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由方法，应用于第一节点，所述第一节点为报文从源节点到目的节点转发路径上的中间节点；所述方法包括：

所述第一节点建立所述第一节点到所述目的节点之间的M条待选转发路径，所述M为大于等于2的整数；

所述第一节点从所述M条待选转发路径中确定目标转发路径；

所述第一节点根据所述目标转发路径从所述第一节点到所述目的节点进行报文路由。

可选的，所述第一节点从所述M条待选转发路径中确定目标转发路径，包括:

所述第一节点获取每条所述待选转发路径的链路信息，所述链路信息中包含延时信息和/或拥塞信息；

所述第一节点根据每条所述待选转发路径的链路信息，从所述M条待选转发路径中确定目标转发路径。

可选的，所述第一节点建立所述第一节点到所述目的节点之间的M条待选转发路径，包括：

所述第一节点接收目的节点广播的M个广播控制包(Broadcast control packet，简称BCP)，每个所述BCP中包含路由表，所述路由表中包含所述BCP的转发路径信息；

根据BCP的转发路径信息，确定所述M条待选转发路径。

可选的，所述BCP中还包括跳数，所述方法还包括根据所述跳数确定是否转发所述BCP；

可选的，所述第一节点获取每条所述待选转发路径的链路信息，包括：

所述第一节点发送代价探索包(Cost detect packet，简称CDP)，所述CDP的目的地址为所述目的节点的地址，所述CDP在经过所述待选转发路径的每个节点时被添加所述节点与所述节点的上一跳节点之间的链路信息；

所述第一节点接收所述的目的节点发送的M个代价反馈包，所述代价反馈包中包含对应的待选转发路径的链路信息。

可选的，所述第一节点根据每条所述待选转发路径的链路信息，从所述M条待选转发路径中确定目标转发路径，包括:

所述第一节点根据每条所述待选转发路径的链路信息，按照比例确定目标转发路径。

可选的，所述第一节点从所述M条待选转发路径中确定目标转发路径，包括：

所述第一节点按照等概率的方式从所述M条待选转发路径中确定目标转发路径。

本发明还提供一种基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由装置，所述装置部署于第一节点，所述第一节点为报文从源节点到目的节点转发路径上的中间节点；

所述装置包括：

建立模块，用于建立所述第一节点到所述目的节点之间的M条待选转发路径，所述M为大于等于2的整数；

处理模块，用于从所述M条待选转发路径中确定目标转发路径；

转发模块，用于根据所述目标转发路径从所述第一节点到所述目的节点进行报文路由。

可选的，所述处理模块具体用于获取每条所述待选转发路径的链路信息，所述链路信息中包含延时信息和/或拥塞信息；根据每条所述待选转发路径的链路信息，从所述M条待选转发路径中确定目标转发路径。

可选的，所述建立模块具体用于接收目的节点广播的M个BCP，每个所述BCP中包路由表，所述路由表中包含所述BCP的转发路径信息，根据所述BCP的转发路径信息，确定所述M条待选转发路径。

可选的，所述BCP中还包括跳数，所述建立模块用于根据所述跳数确定是否转发所述BCP。

可选的，所述处理模块具体用于发送CDP，所述CDP的目的地址为所述目的节点的地址，所述CDP在经过所述待选转发路径的每个节点时被添加所述节点与所述节点的上一跳节点之间的链路信息；接收所述的目的节点发送的M个代价反馈包，所述代价反馈包中包含对应的待选转发路径的链路信息。

可选的，所述处理模块用于根据每条所述待选转发路径的链路信息，按照比例确定目标转发路径。

可选的，所述处理模块用于按照等概率的方式从所述M条待选转发路径中确定目标转发路径。

本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由方法和装置，通过在第一节点和目的节点之间建立多条待选转发路径，并从多条待选转发路径中确定目标转发路径，由第一节点根据目标转发路径从第一节点到目的节点进行路由报文。从而实现局部多径路由，由此降低目的节点附近的拥塞度和延时，提高数据报文传输的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由方法实施例一的流程图；

图2为本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由方法实施例二的流程图；

图3为本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由方法实施例三的流程图；

图4为本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由方法实施例四的流程图；

图5为本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由方法实施例五的流程图；

图6为本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由装置实施例一的结构示意图；

图7为本发明BCP结构示意图；

图8为本发明CDP结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

基于星基ADS-B系统网络传输具有汇聚特性和业务分布不均匀的特性，即：容易因汇聚引起的在汇聚节点附近局部拥塞，本发明的技术方案通过为汇聚节点附近的节点建立到汇聚节点的多条路径，当汇聚节点附近的节点接收到数据报文后，在局部范围内采用多径的方式进行数据报文，从而降低汇聚节点附近的拥塞度和延时，以提高数据报文传输的可靠性。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例的步骤可以包括：

S11、第一节点建立所述第一节点到目的节点之间的M条待选转发路径。

其中，M为大于等于2的整数。

其中，第一节点可以是报文从源节点到目的节点转发路径上的任一中间节点。目的节点可以是汇聚节点，也可以是汇聚节点附近容易产生拥塞的节点，对此，本发明不作限制。

第一节点到目的节点之间可以有多条路径，多条路径可以全部作为待选转发路径，也可以部分作为待选转发路径，对此，本发明不作限制。

可选地，当确定多条路径中的部分路径作为待选转发路径时，一种可能的实现方式，可以依据路径的跳数确定是否作为待选转发路径，即待选转发路径的跳数不大于预设跳数；例如：预设跳数为3，即确定多条路径中跳数不超过3跳的路径为待选转发路径。

S12、第一节点从M条待选转发路径中确定目标转发路径。

其中，目标转发路径为第一节点从待选转发路径中选择的报文转发路径。

可选的，确定目标转发路径的方法还包括：根据链路拥堵情况按照比例分配得到，或者选择小于预设延时的待选转发路径得到，或者基于算法的简化等概率平均分配得到，对此，本发明不做限定。

S13、第一节点根据目标转发路径从第一节点到目的节点进行报文路由。

第一节点根据所确定的目标转发路径从第一节点到目的节点之间进行路由报文，即从第一节点到目的节点传送网络数据包。

本实施例通过算法在第一节点到目的节点之间建立多条待选转发路径，从中确定目标转发路径，通过所确定的目标转发路径进行报文路由。其中，第一节点可以是汇聚节点也可以是汇聚节点附近其他容易发生拥塞的节点。本实施例通过上述技术方案实现了局部范围内的多径路由，降低了汇聚节点附近发生拥塞和延时的可能性，降低丢包率，进而提高全网数据传输的可靠性。

图2为本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由方法实施例二的流程图，图2是在图1实施例的基础上，进一步地对图1中的S12的一种可能的实现方式的描述。如图2所示：

S121、第一节点获取每条所述待选转发路径的链路信息，所述链路信息中包含延时信息和/或拥塞信息。

第一节点获取待选转发路径的链路信息，该链路信息中可以包含延时信息，即数据报文经过一条路径的实际时长和理论时长的差值；也可以包含拥塞信息，其中，链路的拥塞信息可以通过带宽利用率求得。

S122、第一节点根据每条所述待选转发路径的链路信息，从所述M条待选转发路径中确定目标转发路径。

确定目标转发路径的方法还包括：可以依据延时信息，例如可以设定小于等于预设延时的待选转发路径为目标转发路径；也可以依据拥塞信息，例如可以设定拥塞程度低于预设值的待选转发路径为目标转发路径；也可以依据延时信息和拥塞信息共同限定，例如同时满足延时小于等于预设延时和拥塞程度低于预设值要求的待选转发路径为目标转发路径等，对此，本发明不做限定。

本实施例通过第一节点获取待选转发路径的链路信息，可以得到当前局部范围内网络的拥塞和延时信息，然后依据链路信息按照一定规则确定目标转发路径，从而实现了基于当前网络状态确定目标转发路径，使得网络资源的分配合理化，进一步的降低了拥塞和延时。

图3为本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由方法实施例三的流程图，图3是在图2的基础上，进一步地对图2中的S11的一种可能的实现方式的描述，如图3所示：

S111、第一节点接收到目的节点广播的M个BCP。

每个BCP中包含路由表，该路由表中包含BCP的转发路径信息。

可选的，该BCP中还可以包含跳数，第一节点根据跳数确定是否转发该BCP。

具体为：由目的节点广播BCP，该BCP每经过一个节点，则会更新该BCP的路由信息，直到到达第一节点。

其中一种能的目的节点广播BCP的实现方式为，第一节点接收到目的节点广播的BCP，该BCP中包含跳数，如果该BCP的跳数小于预设跳数，则第一节点继续广播该BCP，如果该BCP的跳数等于预设跳数，则第一节点停止广播该BCP。

其中，BCP的结构如图7所示，包含：包头Hb；路由表U；目的节点号(Dest Identity，简称DID)；本地节点号(Local Identity，简称LID)；跳数(Distance，简称D)；下一跳NextHop；

S112、第一节点根据BCP的转发路径信息，确定M条待选转发路径。

其中，由于任一目的节点附近的节点都会给与其相邻的节点发送BCP，所以当目的节点的相邻节点向其各自的邻居节点发送BCP时，自然的，目的节点作为其相邻节点的邻居节点也会收到源地址为该目的节点的BCP，这时该BCP包含的本地节点号和目的节点号是一致的，于是网络判断为广播回传，即丢弃。

本实施例可以根据网络需求设定预设跳数。例如，当网络流量偏大时，可以相应扩大预设跳数，则待选转发路径数量增多，降低网络拥塞和延时，减少丢包率；当网络流量偏小时，可以相应减小预设跳数，在降低网络拥塞和延时的情况下减少运算，并且及时停止无效广播信息，可以有效减轻网络负担，节约网络资源。

图4为本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由方法实施例四的流程图，进一步地对图3中的S121可能的实现方式的描述，如图4所示：

S1211、第一节点发送代价探索包，该代价探索包的目的地址为目的节点的地址，代价探索包在经过待选转发路径的每个节点时被添加该节点与该节点的上一跳节点之间的链路信息。

其中，代价探索包CDP的结构如图8所示，包含：包头Hc，经过的结点个数X，链路1到链路n的信息，其中n代表该待选转发路径中的任一跳。代价探索包经过一个节点时，则被添加该节点与上一跳节点之间的链路信息，当代价探索包从第一节点到达目的节点时，该包中则包含了其通过的该条待选转发路径的每一跳的链路信息。

S1212、第一节点接收目的节点发送的M个代价反馈包，该代价反馈包中包含对应的待选转发路径的链路信息。

目的节点收到包含有待选转发路径链路信息的代价探索包，将该代价探索包中的链路信息通过发送代价反馈包的形式，将链路信息反馈给第一节点。

相应地，S122的一种可能的实现方式如S122’所示：

S122’、第一节点根据每条目标转发路径的链路信息，按照比例确定目标转发路径。

多径建立之后，由第一节点发送代价探索包CDP，当代价探索包到达目的节点后，目的节点计算出整条链路的链路信息并将链路信息以代价反馈包的形式反馈给第一节点，第一节点得到每条待选转发路径的链路信息，该链路信息可以是链路的拥塞程度和/或链路的延时信息，链路拥塞程度可以但不限于根据带宽利用率求得，或者也可以是一个需要的自定义的代价值，代价值越大，代表可用的网络资源越少，则被分配的流量越少，反之，代价值越小，代表可用的网络资源越多，被分配到的流量就越多。第一节点将网络流量依照所获得的链路信息，按照比例进行分配传输。

该实施例通过第一节点向目的节点发送代价探索包用以得到第一节点与目的节点之间的待选转发路径的链路信息，第一节点依据链路信息按照概率进行流量分配，分配给拥塞程度较小路径的概率更高，分配给拥塞程度较大路径的概率更低，由此可以实现局部范围内流量按照比例进行分配本实施例的流量分配方案，更加合理的均衡网络资源，使得局部产生拥塞和延时的可能性大大降低，提高了数据传输的可靠性。

图5为本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由方法实施例五的流程图，进一步地对图1中的S12的一种可能的实现方式的描述，如图5所示：

S12’、第一节点从M条待选转发路径中确定目标转发路径之后，第一节点按照等概率的方式从所述M条待选转发路径中确定目标转发路径

多径建立之后，为了节约网络资源和简化算法，可以在多径之间进行等概率分配流量，等概率分配的情况下，流量被平均分配给每条路径，降低了局部产生拥塞以及延时的概率，提高数据传输的可靠性的同时，并简化了算法，节约网络资源，易于实现。

图6为本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由装置实施例一的结构示意图，所述装置部署于第一节点，所述第一节点为报文从源节点到目的节点转发路径上的中间节点；本实施例的装置包括：建立模块61、处理模块62和转发模块63。其中，建立模块61用于建立所述第一节点到所述目的节点之间的M条待选转发路径，所述M为大于等于2的整数；处理模块62用于从所述M条待选转发路径中确定目标转发路径；转发模块63用于根据所述目标转发路径从所述第一节点到所述目的节点进行报文路由。

本实施例的装置，对应地可用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

基于图6的实施例，本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由装置实施例二，进一步对图6中的处理模块62的一种可能的实现方式为：

本实施例装置的处理模块62具体用于获取每条所述待选转发路径的链路信息，所述链路信息中包含延时信息和/或拥塞信息；根据每条待选转发路径的链路信息，从所述M条待选转发路径中确定目标转发路径。

本实施例的装置，对应地可用于执行图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

基于上述实施例，本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由装置实施例三，进一步对图6中的建立模块61的一种可能的实现方式为：

本实施例装置的建立模块61用于控制第一节点接收目的节点广播的M个BCP，每个所述BCP中包含路由表，该路由表中包含BCP的转发路径信息；可选的，该BCP中还可以包含跳数，第一节点根据BCP的转发路径信息，确定M个BCP对应的转发路径为所述M条待选转发路径。

本实施例的装置，对应地可用于执行图3所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

基于上述实施例，本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由装置实施例四，进一步对图6中的处理模块62的一种可能的实现方式为：

处理模块用于控制第一节点向目的节点发送代价探索包CDP，所述CDP在经过待选转发路径的每个节点时被添加该节点与该节点的上一跳节点之间的链路信息；以及用于控制目的节点发送代价反馈包至第一节点，该代价反馈包中包含对应的待选转发路径的链路信息；所述处理模块根据每条所述待选转发路径的链路信息，按照比例确定目标转发路径。

本实施例的装置，对应地可用于执行图4所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

基于图1实施例，本发明基于星基ADS-B报文卫星网络的局部多径路由装置实施例五，进一步对图6中的处理模块62的一种可能的实现方式为：

该处理模块62按照等概率的方式从M条待选转发路径中确定目标转发路径。

本实施例的装置，对应地可用于执行图5所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。