錢(qián)獻(xiàn)芬　羅啟昂　張明

摘要：顯式負(fù)載平衡路由算法ELB（Explicit Load Banlancing）在綜合考慮本星和下一跳衛(wèi)星時(shí)延基礎(chǔ)上，給出代價(jià)度量，更加符合單層衛(wèi)星網(wǎng)現(xiàn)實(shí)使用情況。該協(xié)議算法預(yù)測(cè)擁塞，靈活選路，有效降低了數(shù)據(jù)丟包率，提高了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。比較其他傳統(tǒng)路由算法具有明顯優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)螌有l(wèi)星網(wǎng)；數(shù)據(jù)丟包率；衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)；路由算法

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）08-1760-02

CEMR路由算法通過(guò)間隔時(shí)間檢測(cè)衛(wèi)星的出隊(duì)數(shù)據(jù)包數(shù)目來(lái)預(yù)測(cè)隊(duì)列排隊(duì)時(shí)延，再綜合使用基于傳播時(shí)延和排隊(duì)時(shí)的綜合鏈路代價(jià)度量計(jì)算路由。CEMR算法在計(jì)算代價(jià)度量時(shí)雖然考慮了數(shù)據(jù)分組的隊(duì)列排隊(duì)時(shí)延，但沒(méi)有預(yù)測(cè)下一跳衛(wèi)星的排隊(duì)時(shí)延，即預(yù)測(cè)下一跳的擁塞狀況，不能反映下一跳衛(wèi)星丟棄當(dāng)前數(shù)據(jù)分組的可能性。ELB（Explicit Load Banlancing）路由算法考慮了下一跳衛(wèi)星延時(shí)等因素，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星星座所有衛(wèi)星的負(fù)載均衡，降低了數(shù)據(jù)丟包率。

1 ELB路由算法簡(jiǎn)介

傳統(tǒng)衛(wèi)星網(wǎng)路由算法是基于最小路由代價(jià)尋找最短路徑，在計(jì)算路由度量時(shí)并沒(méi)有考慮整個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)流量的全局分布。顯式負(fù)載平衡路由算法ELB（Explicit Load Banlancing）是一種顯式地在鄰近衛(wèi)星之間交流擁塞狀況信息的路由協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡。負(fù)載較重的衛(wèi)星通知鄰近衛(wèi)星其擁塞狀況，并請(qǐng)求它們減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)率。鄰近衛(wèi)星降低至“即將擁塞”的衛(wèi)星的數(shù)據(jù)發(fā)送速率，并尋找其他的替代途徑，衛(wèi)星之間流量分布更加合理，有效避免擁塞。ELB機(jī)制衛(wèi)星使用3個(gè)參數(shù)擁塞狀況：兩個(gè)隊(duì)列速率閾值和一個(gè)傳輸速率比值。

2 ELB路由算法原理

ELB路由算法中，衛(wèi)星A知道其鄰近衛(wèi)星，衛(wèi)星之間相互動(dòng)態(tài)地交換隊(duì)列占用狀況信息。當(dāng)衛(wèi)星A經(jīng)歷一次從空閑到相對(duì)繁忙的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)發(fā)出一個(gè)警告訊息至鄰近衛(wèi)星“這里即將發(fā)生擁塞”，鄰近衛(wèi)星更新其路由表，并尋找不包括衛(wèi)星A的替代路徑。當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入繁忙狀態(tài)，它傳送繁忙狀態(tài)通告（BSA）信號(hào)數(shù)據(jù)包至鄰近衛(wèi)星，請(qǐng)求它們按比例χ減少至衛(wèi)星A的發(fā)送率。其余的（1-χ）部分傳輸數(shù)據(jù)將通過(guò)替代路徑發(fā)送。

3 ELB路由算法總結(jié)

ELB路由算法，以鄰星協(xié)作為基礎(chǔ)，保證了LEO衛(wèi)星星座流量的均衡分布。該協(xié)議顯式交換隊(duì)列使用狀況以通告?zhèn)鬏敁砣闆r，一旦隊(duì)列占用超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值即發(fā)生擁塞，高負(fù)載衛(wèi)星主動(dòng)通知鄰近衛(wèi)星降低數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速率，從而避免擁塞，防止數(shù)據(jù)包丟失，同時(shí)，鄰近衛(wèi)星尋找不擁塞路徑，并將部分?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)這些路徑進(jìn)行傳送。使用NS對(duì)基于CEMR算法和基于Dijkstra算法的路由算法進(jìn)行仿真，結(jié)果表明：ELB路由算法可以減少隊(duì)列的長(zhǎng)度、避免擁塞、降低分組丟失率，均衡流量分布，有效提高整體網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

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