CN109039424A - 卫星星间网络通信路径确定方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了卫星星间网络通信路径确定方法、装置及电子设备，该卫星星间网络通信路径确定方法，采用集中控制思想，方便对星间链路频繁变化的卫星星间网络进行总体控制；获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求，保证优先级高的数据请求将优先得到服务，减少由于低优先的数据请求占用大量带宽而导致优先级高的数据请求无法得到服务的情况；将可用带宽不小于占用带宽的链路作为可用链路，保证了数据请求能够占用足够的带宽；按照可用链路的通信时延，确定源节点与目的节点的通信路径，能够减少通信时延；可以实现面向拓扑频繁变化的卫星星间网络的通信，提高拓扑频繁变化的卫星星间网络的服务质量。

Description

卫星星间网络通信路径确定方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及卫星星间网络通信路径确定方法、装置及电子设备。

背景技术

21世纪以来，航天技术一直是各国发展的重点，是一个国家综合国力的重要体现，近年来世界航天活动越来越频繁，航天技术得到了快速发展。各类航天设备所组成的网络规模越来越大，所承担的业务也越来越复杂。星间链路作为卫星星间网络通信在外空间的重要传输途径，其目的是为通信终端之间提供有效、牢靠、高质量的连接。

目前针对卫星星间网络通信的卫星通信研究和实际中星间链路的构建大部分发生在中低轨卫星网络上，在低轨卫星网络中，卫星的运动速度较快、运行周期较短，因此星间链路的动态变化是卫星通信的最大特点，因此保证拓扑频繁变换的卫星星间网络中的业务质量，成为了卫星星间网络通信的研究热点问题之一。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种卫星星间网络通信路径确定方法、装置及电子设备，以实现面向拓扑频繁变化的卫星星间网络的通信。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种卫星星间网络通信路径确定方法，所述方法包括：

在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求；

确定所述待处理数据请求的源节点、目的节点及占用带宽；

确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于所述占用带宽的链路作为可用链路；

针对每条所述可用链路，将该可用链路的通信时延作为该可用链路的距离；

通过预设的最短路径计算方法，在所述可用链路中，确定所述源节点与所述目的节点的最短路径，作为所述源节点与所述目的节点的通信路径。

可选的，在所述在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求之前，所述方法还包括：

接收数据请求；

按照所述数据请求的优先级，将所述数据请求加入到待处理消息队列中，其中，所述待处理消息队列中各所述数据请求按照优先级由高到低的顺序依次排列；

相应的，所述在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求，包括：

在所述待处理消息队列中，获取队列最前端的数据请求，作为待处理数据请求。

可选的，在所述确定所述待处理数据请求的源节点、目的节点及占用带宽之后，所述方法还包括：

判断所述源节点与所述目的节点是否为同一节点；

若所述源节点与所述目的节点为同一节点，判定完成所述待处理数据请求的通信路径的选取；

相应的，所述确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于所述占用带宽的链路作为可用链路，包括：

若所述源节点与所述目的节点为不同节点，确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于所述占用带宽的链路作为可用链路。

可选的，所述确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于所述占用带宽的链路作为可用链路，包括：

确定卫星星间网络中各链路的可用带宽及误码率；

将可用带宽不小于所述占用带宽，且误码率小于预设阈值的链路作为可用链路。

可选的，在所述通过预设的最短路径计算方法，在所述可用链路中，确定所述源节点与所述目的节点的最短路径，作为所述源节点与所述目的节点的通信路径之后，所述方法还包括：

更新所述通信路径中各可用链路的可用带宽。

可选的，所述通过预设的最短路径计算方法，在所述可用链路中，确定所述源节点与所述目的节点的最短路径，作为所述源节点与所述目的节点的通信路径，包括：

在所述可用链路中，选取与所述源节点距离最小的节点，作为当前节点；

将所述源节点及所述当前节点加入到所述待处理数据请求的卫星节点集合中；

判断所述当前节点是否为所述目的节点；

若所述当前节点为所述目的节点，将源节点与当前节点的链路，作为所述源节点与所述目的节点的通信路径。

可选的，在所述判断所述当前节点是否为所述目的节点之后，所述方法还包括：

步骤A，若所述当前节点不是所述目的节点，在所述可用链路的剩余节点中，选取经所述当前节点转发后与源节点距离最近的节点，作为目标节点，其中，所述可用链路的剩余节点为所述可用链路中除所述卫星节点集合中各节点外的其他节点；

步骤B，将所述目标节点加入到所述卫星节点集合中；

步骤C，判断所述目标节点是否为所述目的节点；

步骤D，若所述目标节点不是所述目的节点，将所述目标节点作为所述当前节点，返回步骤A继续执行；

步骤E，若所述目标节点为所述目的节点，按照所述卫星节点集合中各节点的加入顺序，确定所述源节点与所述目的节点的通信路径。

第二方面，本发明实施例提供了一种卫星星间网络通信路径确定装置，所述装置包括：

待处理请求获取模块，用于在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求；

请求参数确定模块，用于确定所述待处理数据请求的源节点、目的节点及占用带宽；

可用链路选取模块，用于确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于所述占用带宽的链路作为可用链路；

链路距离标定模块，用于针对每条所述可用链路，将该可用链路的通信时延作为该可用链路的距离；

通信路径确定模块，用于通过预设的最短路径计算方法，在所述可用链路中，确定所述源节点与所述目的节点的最短路径，作为所述源节点与所述目的节点的通信路径。

可选的，本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定装置还包括：

数据请求接收模块，用于接收数据请求；

数据请求排序模块，用于按照所述数据请求的优先级，将所述数据请求加入到待处理消息队列中，其中，所述待处理消息队列中各所述数据请求按照优先级由高到低的顺序依次排列；

相应的，所述待处理请求获取模块，具体用于：

在所述待处理消息队列中，获取队列最前端的数据请求，作为待处理数据请求。

可选的，本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定装置还包括：

第一判定模块，用于判断所述源节点与所述目的节点是否为同一节点；

第二判定模块，用于若所述源节点与所述目的节点为同一节点，判定完成所述待处理数据请求的通信路径的选取；

相应的，所述可用链路选取模块，具体用于：

若所述源节点与所述目的节点为不同节点，确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于所述占用带宽的链路作为可用链路。

可选的，所述可用链路选取模块，包括：

参数确定子模块，用于确定卫星星间网络中各链路的可用带宽及误码率；

可用链路确定子模块，用于将可用带宽不小于所述占用带宽，且误码率小于预设阈值的链路作为可用链路。

可选的，本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定装置还包括：

带宽更新模块，用于更新所述通信路径中各可用链路的可用带宽。

可选的，所述通信路径确定模块，包括：

当前节点确定子模块，用于在所述可用链路中，选取与所述源节点距离最小的节点，作为当前节点；

第一节点集合子模块，用于将所述源节点及所述当前节点加入到所述待处理数据请求的卫星节点集合中；

第一目的节点判定子模块，用于判断所述当前节点是否为所述目的节点；

第一通信路径选取子模块，用于若所述当前节点为所述目的节点，将源节点与当前节点的链路，作为所述源节点与所述目的节点的通信路径。

可选的，所述通信路径确定模块，还包括：

目的节点选取子模块，用于若所述当前节点不是所述目的节点，在所述可用链路的剩余节点中，选取经所述当前节点转发后与源节点距离最近的节点，作为目标节点，其中，所述可用链路的剩余节点为所述可用链路中除所述卫星节点集合中各节点外的其他节点；

第二节点集合子模块，用于将所述目标节点加入到所述卫星节点集合中；

第二目的节点判定子模块，用于判断所述目标节点是否为所述目的节点；

目的节点判定子模块，用于若所述目标节点不是所述目的节点，将所述目标节点作为所述当前节点，返回步骤A继续执行；

第二通信路径选取子模块，用于所述目标节点为所述目的节点，按照所述卫星节点集合中各节点的加入顺序，确定所述源节点与所述目的节点的通信路径。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器，所述通信接口，所述存储器通过通信总线完成相互间的通信；

所述存储器，用于存放计算机程序；

所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面任一所述的卫星星间网络通信路径确定方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面任一的卫星星间网络通信路径确定方法。

本发明实施例提供的卫星星间网络通信路径确定方法、装置及电子设备，在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求；确定待处理数据请求的源节点、目的节点及占用带宽；确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于占用带宽的链路作为可用链路；针对每条可用链路，将该可用链路的通信时延作为该可用链路的距离；通过预设的最短路径计算方法，在可用链路中，确定源节点与目的节点的最短路径，作为源节点与目的节点的通信路径。采用集中控制思想，方便对星间链路频繁变化的卫星星间网络进行总体控制；获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求，保证优先级高的数据请求将优先得到服务，减少由于低优先的数据请求占用大量带宽而导致优先级高的数据请求无法得到服务的情况；将可用带宽不小于占用带宽的链路作为可用链路，保证了数据请求能够占用足够的带宽；按照可用链路的通信时延，确定源节点与目的节点的通信路径，能够减少通信时延；可以实现面向拓扑频繁变化的卫星星间网络的通信，提高拓扑频繁变化的卫星星间网络的服务质量。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定方法的第一种流程示意图：

图2为本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定方法的第二种流程示意图：

图3为本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定方法的第三种流程示意图：

图4为本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定方法的卫星链路的一种拓扑图；

图5为本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定装置的一种示意图：

图6为本发明实施例的电子设备的一种示意图。

具体实施方式

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。

QoS(Quality of Service，服务质量)研究的目标是有效提供端到端的服务质量控制或保证，IETF(The Internet Engineering Task Force，国际互联网工程任务组)的IntServ(Integrated Services，综合服务)工作组已在此方面作了很多工作。IntServ依靠RSVP(Resource Reservation Protocol，资源预留协议)逐节点地建立或拆除每个流的资源预留软状态；依靠接纳控制决定链路或网络节点是否有足够资源满足QoS请求；依靠传输控制决定将IP分组分类成传输流，并根据每个流的状态对分组的传输实施QoS路由、传输调度等控制。但Intserv面向动态虚电路、依赖于网络流状态的特点决定了其高复杂性，最终导致其可扩展性差、鲁棒性差、实现难度大，因而发展逐渐受阻。

IntServ模型是一种基于流的QoS技术，IntServ模型利用资源预留协议RSVP机制能够提供端到端的严格QoS保证。其基本思想是在传送数据之前，根据业务的QoS需求进行网络资源预留，从而为数据流提供端到端的QoS保证。RSVP是IntServ模型的核心，每个数据流在通信之前先在沿途的每个节点上预留一定的资源，这样在通信过程中数据流就能获得满意的服务质量。IntServ模型提供较为细粒度的服务，为通信的连接分配期望的资源，能够在互联网上提供端到端的QoS保证，以支持对QoS要求较为严格的实时业务，为各种应用提供所要求的端到端行为保证。IntServ模型要求数据流所经过的每一个节点都必须能够支持RSVP协议控制QoS的机制。也就是说，网络节点在收到RSVP预留资源请求后，需要为数据流保留所需的“软状态”(源地址、目的地址、路由信息和路由器的资源占用信息等)。

数据源周期性的向目标端发送PATH(路径消息)，PATH中包含描述业务流的TSpec(Traffic SPECification，传输特性)和路由信息。沿途所有支持RSVP协议的中间节点都按照某种路由协议确定的路径逐跳转发，并将自身的地址写入路径消息。如果中间节点不支持RSVP协议，则将此消息透明转发。当目标端接收到PATH消息后，朝着PATH消息成功建立的反方向回送一个资源预留消息，要求沿途的各中间节点进行资源预留。中间节点根据其自身的状态和适当的连接接纳算法决定是否接受资源预留的请求，如果拒绝资源预留请求，则向目标端返回错误信息，并且中断信令的处理过程，RSVP会话将被终结；如果接受资源预留请求，中间节点则保持该业务流所需的链路资源“软状态”，例如链路带宽和所需的缓冲区等，这种预约的“软状态”不需要明确的删除请求，而由RSVP控制信息周期性地刷新。在无刷新信息情况下，“软状态”会超时被删除。

可扩展性是IntServ模型最致命的一个问题，因为IntServ要求端到端的信令，在运营网络中很难实现。单纯从IntServ模型的本质来看，资源预留本身就与IP网络的最大特点“无连接机制”相冲突。另外，对于保证服务型业务来说，需要网络中的所有节点都支持综合业务，如果中间有不支持的网络节点存在，虽然信令可以透明通过，但已经无法实现真正意义上的资源预留，所期望达到的QoS保证也就打了折扣。

由于需要端到端的资源预留，必须要求从发送者到接收者之间的所有路由器都支持所实施的信令协议。因此所有路由器都必须实现RSVP、接纳控制、分类器、调度器，这对路由器的要求太高。

IntServ模型对每个流的控制是端到端的，更适用于长期稳定的业务流(如语音或视频流)，然而网络中的业务流多为短期、突发的，短期流预留资源的开销可能远大于处理流中所有包的开销，短生存期的流仍然需要一定程度的QoS保证时，IntServ模型就显得有些得不偿失。

IntServ模型，具有可扩展性差、对路由器的要求较高及不适合短生存期的流的特点，显然现有的IntServ模型不适用于拓扑频繁变化的卫星星间网络中进行QoS保证。

区分服务是IETF在QoS领域所做的最新尝试，初衷就是避免高复杂性，提供一种具有良好可扩展性的QoS解决方案。区分服务定义服务等级规范每一种服务等级可以有一个与它相对应的业务流特性描述文件。在网络边界对单流根据不同服务等级进行分类、整形、聚合为不同的流聚集。这种聚集信息放在每个IP(Internet Protocol，网络协议)包的标记域称为DSCP(Differentiated Services Code Point，差分服务代码点)，它反映了每聚集的服务类型和每一跳行为。它实际上是一种相对优先级的机制，概据DSCP的不同服务类型，进行相应的传输。网络内部对聚集流依据DSCP提供特定质量的调度转发服务。但是区分服务不能完全依靠自己来提供端到端的服务，需要大量网络元素协同动作。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种卫星星间网络通信路径确定方法，参见图1，该方法包括：

S101，在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求。

本发明实施例中的卫星星间网络通信路径确定方法可以通过控制***实现，控制***为任意能够实现本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定方法的***。例如：

控制***可以为一种电子设备，包括：处理器、存储器、通信接口和总线；处理器、存储器和通信接口通过总线连接并完成相互间的通信；存储器存储可执行程序代码；处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，以用于执行本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定方法。

控制***还可以为一种应用程序，用于在运行时执行本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定方法。

控制***还可以为一种存储介质，用于存储可执行代码，可执行代码用于执行本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定方法。

用户端发送的数据请求，会存储在待处理消息队列中，针对待处理消息队列中的任一数据请求，该数据请求中携带该数据请求的源节点标识及目的节点标识。其中，数据请求的源节点是指直接从地面接收该数据请求的卫星，一般情况下为发送该数据请求的用户终端的注册卫星，目的节点为通信链路中最后一跳的卫星，一般情况下为接收该数据请求的用户终端的注册卫星。

数据请求中还可以包括该数据请求的优先级及占用带宽等。当然控制***可以根据数据请求请求的业务内容确定该数据请求的占用带宽；控制***还可以根据发送数据请求的用户端的标识确定该数据请求的优先级等，例如，根据发送数据请求的用户端的电话号码，确定该数据请求的优先级。控制***从待处理消息队列中选取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求。

S102，确定上述待处理数据请求的源节点、目的节点及占用带宽。

控制***根据待处理数据请求中源节点标识，例如，源节点的地址或名称等，确定源节点；控制***根据待处理数据请求中目的节点标识，例如，目的节点的地址或名称等，确定目的节点；控制***根据待处理数据请求请求的业务内容，确定待处理数据请求的占用带宽。其中，待处理数据请求的占用带宽为执行待处理数据请求请求的业务内容所需的带宽。

S103，确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于上述占用带宽的链路作为可用链路。

卫星星间网络中的链路是指：卫星星间网络中可以直接进行通信的两个卫星之间的通信通道。控制***确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，例如卫星A与卫星B的链路的最大带宽为10GB/S，当前应经配置了8GB/S用于提供业务服务，则卫星A与卫星B的链路的可用带宽为10GB/S-8GB/S＝2GB/S。控制***将可用带宽不小于待处理数据请求的占用带宽的链路作为可用链路。

本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定方法面向于星间链路频繁变化的卫星星间网络，因此，控制***需要保持更新卫星星间网络中的网络拓扑信息。

S104，针对每条上述可用链路，将该可用链路的通信时延作为该可用链路的距离。

通常情况下，链路的通信时延与两个卫星间的距离成正比，控制***可以根据卫星之间的距离确定相应链路的通信时延，也可以通过发送数据包等方式实时测量各链路的通信时延。

S105，通过预设的最短路径计算方法，在上述可用链路中，确定上述源节点与上述目的节点的最短路径，作为上述源节点与上述目的节点的通信路径。

预设的最短路径计算方法为任意的计算路径的算法，例如，Dijkstra算法，Bellman-Ford算法，Floyd算法或SPFA(Shortest Path Faster Algorithm，队列优化)算法等。控制***根据预设的最短路径计算方法，以源节点为起点以目的节点为终点，选取通信时延最小的路径，作为源节点与目的节点的通信路径。

例如，在可用链路中，选取距离源节点距离最近的节点加入到节点集中。通过新加入节点集的节点的转发，可以使其他节点到源节点的距离减小，则更新其他节点与源节点的距离，并记录被更新节点的转发节点。重复上述选择距源点最近的节点加入节点集，并更新其他节点与源点的距离，直至将目的节点加入节点集，得到源节点与目的节点的通信路径。

可选的，本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定方法可以基于SDN(SoftwareDefined Networking，软件定义网络)架构实现。

SDN作为一种新型的网络架构，可以实现网络控制平面与数据转发平面的相互分离，并实现对整个网络的可编程化控制，利用集中式的多个网络控制节点通过标准化接口对各种基础网络设备进行管理和动态配置，为整个网络资源的管理、设计以及使用提供更多的灵活性，从而更容易推动整个网络的革新与发展。

SDN的核心技术是网络虚拟化与集中控制管理。数据层包括dumb(哑的)交换机，dumb交换机仅提供简单的数据转发功能，可以快速处理匹配的数据包，适应流量日益增长的需求。控制层包括具有逻辑中心化和可编程的控制器，可掌握全局网络信息，以便众多应用能够通过全网信息进行网络的统一配置。配置抽象进一步简化了网络模型，仅需通过控制层提供的应用接口对网络进行简单配置，就可自动完成沿路径转发设备的统一部署。本发明基于SDN架构统一控制的思想，方便拓扑频繁变化的卫星星间网络的统一管理，能够按需分配带宽。

在本发明实施例中，采用集中控制思想，方便对星间链路频繁变化的卫星星间网络进行总体控制、统一部署；获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求，保证优先级高的数据请求能够优先得到服务，减少由于优先级低的数据请求占用大量带宽而导致优先级高的数据请求无法得到服务的情况；将可用带宽不小于占用带宽的链路作为可用链路，保证了数据请求能够占用足够的带宽；按照可用链路的通信时延，确定源节点与目的节点的通信路径，能够减少通信时延；可以实现面向拓扑频繁变化的卫星星间网络的通信，提高拓扑频繁变化的卫星星间网络的服务质量。

可选的，在上述在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求之前，上述方法还包括：

步骤一，接收数据请求。

控制***接收用户端的数据请求。

步骤二，按照上述数据请求的优先级，将上述数据请求加入到待处理消息队列中，其中，上述待处理消息队列中各上述数据请求按照优先级由高到低的顺序依次排列。

待处理消息队列中的各数据请求，是按照该数据请求的优先级进行排序的，数据请求的优先级越高，该数据请求位于待处理消息队列的越前端，数据请求的优先级越低，该数据请求位于待处理消息队列的越末位。控制***根据数据请求的优先级，将数据请求加入到待处理消息队列的相应位置。

例如，控制***接收到了数据请求F，其优先级为10，此时待处理消息队列中共包含四个数据请求，排列顺序依次为数据请求A、数据请求C、数据请求D及数据请求B，其优先级依次为15、8、5和3，则将数据请求F加入到数据请求A和数据请求C之间。加入数据请求F后的待处理消息队列中各数据请求的排序依次为：数据请求A、数据请求F、数据请求C、数据请求D及数据请求B。

可选的，若存在优先级相等的数据请求，则按照先接收先处理的原则，完成待处理消息队列中的各数据请求的排序。例如，控制***接收到了数据请求F，其优先级为10，此时待处理消息队列中共包含四个数据请求，排列顺序依次为数据请求A、数据请求C、数据请求D及数据请求B，其优先级依次为15、10、5和3，则将数据请求F加入到数据请求C和数据请求D之间。加入数据请求F后的待处理消息队列中各数据请求的排序依次为：数据请求A、数据请求C、数据请求F、数据请求D及数据请求B。

相应的，上述在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求，包括：

在上述待处理消息队列中，获取队列最前端的数据请求，作为待处理数据请求。

待处理消息队列中各数据请求按照优先级由高到低的顺序依次排列，控制***获取待处理消息队列最前端的数据请求，即获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求。

在本发明实施例中，待处理消息队列中各数据请求按照优先级由高到低的顺序依次排列，方便选取优先级最高的数据请求。

可选的，在上述确定上述待处理数据请求的源节点、目的节点及占用带宽之后，上述方法还包括：

步骤一，判断上述源节点与上述目的节点是否为同一节点。

步骤二，若上述源节点与上述目的节点为同一节点，判定完成上述待处理数据请求的通信路径的选取。

若源节点与目的节点为同一节点，判定完成待处理数据请求通信路径的选取，直接通过源节点向接收待处理数据请求的用户端发送该待处理数据请求。

相应的，上述确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于上述占用带宽的链路作为可用链路，包括：

若上述源节点与上述目的节点为不同节点，确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于上述占用带宽的链路作为可用链路。

在本发明实施例中，在若源节点与目的节点为同一节点时，判定完成待处理数据请求通信路径的选取，直接通过源节点向接收待处理数据请求的用户端发送该待处理数据请求，提高数据请求发送成功的概率。

可选的，上述确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于上述占用带宽的链路作为可用链路，包括：

步骤一，确定卫星星间网络中各链路的可用带宽及误码率。

步骤二，将可用带宽不小于上述占用带宽，且误码率小于预设阈值的链路作为可用链路。

预设阈值可以根据实际情况进行设定，例如设定为3％、5％或10％等。

在本发明实施例中，在考虑可用带宽的同时，保障可用链路的误码率小于预设阈值，能够提高数据请求的服务质量。

可选的，在上述通过预设的最短路径计算方法，在上述可用链路中，确定上述源节点与上述目的节点的最短路径，作为上述源节点与上述目的节点的通信路径之后，上述方法还包括：

更新上述通信路径中各可用链路的可用带宽。

源节点与目的节点的通信路径确定后，控制***在该通信路径包含的各链路的带宽中，分别减去待处理数据请求的占用带宽，以更新通信路径中各可用链路的可用带宽。例如，在源节点与目的节点的通信路径确定前，可用链路A的可用带宽为100MB/S，现源节点与目的节点的通信路径中包含可用链路A，且待处理数据请求的占用带宽为20MB/S，则可用链路A更新后的可用带宽为100MB/S-20MB/S＝80MB/S。

在本发明实施例中，更新通信路径中各可用链路的可用带宽，在保证待处理数据请求的带宽的同时，方便后续链路带宽的计算。

可选的，上述通过预设的最短路径计算方法，在上述可用链路中，确定上述源节点与上述目的节点的最短路径，作为上述源节点与上述目的节点的通信路径，包括：

步骤一，在上述可用链路中，选取与上述源节点距离最小的节点，作为当前节点。

步骤二，将上述源节点及上述当前节点加入到上述待处理数据请求的卫星节点集合中。

步骤三，判断上述当前节点是否为上述目的节点。

步骤四，若上述当前节点为上述目的节点，将源节点与当前节点的链路，作为上述源节点与上述目的节点的通信路径。

可选的，在上述判断上述当前节点是否为上述目的节点之后，上述方法还包括：

步骤A，若上述当前节点不是上述目的节点，在上述可用链路的剩余节点中，选取经上述当前节点转发后与源节点距离最近的节点，作为目标节点，其中，上述可用链路的剩余节点为上述可用链路中除上述卫星节点集合中各节点外的其他节点。

例如，可用链路中共包括节点A-节点E五个节点，卫星节点集合中包括节点C和节点D，则可用链路的剩余节点为节点A、节点B及节点E。

步骤B，将上述目标节点加入到上述卫星节点集合中。

步骤C，判断上述目标节点是否为上述目的节点。

控制***判断当前的目标节点是否为目的节点。例如，控制***判断最新加入卫星节点集合中的节点是否为目的节点。

步骤D，若上述目标节点不是上述目的节点，将上述目标节点作为上述当前节点，返回步骤A继续执行。

步骤E，若上述目标节点为上述目的节点，按照上述卫星节点集合中各节点的加入顺序，确定上述源节点与上述目的节点的通信路径。

例如，卫星节点集合中各节点的加入顺序依次为：节点A、节点D、节点B及节点C，其中，节点A为源节点，节点C为目的节点，则源节点与目的节点的通信路径为节点A→节点D→节点B→节点C。

本发明实施还提供了一种卫星星间网络通信路径确定方法，如图2所示，其中，控制器为能够执行本发明实施的种卫星星间网络通信路径确定方法的电子设备，控制器能够实现与卫星星间网络中卫星的通信，并且控制器能够获取卫星星间网络中各卫星间通信链路的拓扑信息。

控制器中存储着卫星星间网络中的信息，该信息包括网络的拓扑信息和链路资源的消耗情况，拓扑信息包括每条链路的最大带宽、通信时延及误码率等。控制器会根据卫星运动的规律，更新其中存储的拓扑信息。拓扑信息的更新会导致现有链路资源分配方案失效，所以将触发控制器再次处理用户请求。

在卫星星间网络中用户端的请求是没有规律性的，若用户端发出了新数据请求控制器将暂时存储这些数据请求，若数据请求到期用户端会发出终止请求的消息，控制器会删除到期的数据请求。控制器会定时检查控制器中存储的数据请求是否有更新，若存储的数据请求更新，则触发控制器对数据请求的处理。在处理结束后，将数据请求的处理结果存储在控制器中。

控制器中的存储信息进行链路资源的分配。资源分配的目标是寻找对于数据请求最优的通信路径，即寻找可满足数据请求的带宽，且时延短、误码率低的路径，控制器处理数据请求的方法可以如图3所示，首先将控制器中的请求按照优先级顺序排列，然后按照请求优先级顺序由高至低逐一处理数据请求。

判断对于处理中的数据请求的链路是否可用，若链路的可用带宽不小于该数据请求的占用带宽则判定该链路可用；若链路的可用带宽小于数据请求的占用带宽值则该链路不可用。

在判断链路可用性后，选取距离源节点距离最近的节点加入节点集。如果在链路可用的情况下通过新加入节点集的节点转发可以使其他节点到源节点的距离减小，更新其他节点与源点的距离，并记录被更新节点的转发节点。重复上述选择距源点最近的节点加入节点集，并更新其他节点与源点的距离，直至将目的节点加入节点集或者没有新的节点可以加入节点集。

若目的节点加入节点集，则该方案已找出一条对于用户请求的最优路径；若直至没有新的节点可加入节点集，目的节点仍未被加入节点集，则判定不能满足该数据请求。将该数据请求的处理结果存储在控制器中，若已经为该数据请求寻径成功，则更新该数据请求所占用链路的可用带宽，若寻径失败则所有链路的可用带宽不变。检查控制器中是否有未处理的数据请求，若有未处理的请求则依次顺序处理；若没有需处理的请求，则等待控制器再次触发处理数据请求。

为了更加清楚的说明本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定方法，将卫星星间网络抽象成有权无向图，节点间的边表示链路，每条链路有对应的最大带宽、时延值及误码率。用户的数据请求抽象成为R，R包括五个基本参数，分别为数据请求的序号、源节点序号、目的节点序号、数据请求的占用带宽及数据请求的优先级。

例如图4所示，卫星星间网络中有4个节点，序号分别为0、1、2、3，链路外侧的数字为链路的最大带宽，即节点0与节点1之间链路的最大带宽为8，节点0与节点2之间链路的最大带宽为6，节点1与节点3之间链路的最大带宽为1，节点2与节点3之间链路的最大带宽为5；链路外侧的数字为链路的通信时延，即节点0与节点1之间链路的通信时延为2，节点0与节点2之间链路的通信时延为3，节点1与节点3之间链路的通信时延为2，节点2与节点3之间链路的通信时延为1。

现有三个数据请求：分别为数据请求(1，1，2，3，5)、数据请求(2，0，2，5，2)及数据请求(3，0，1，2，10)。现在以数据请求(3，0，1，2，10)为例进行说明，括号中第一位表示数据请求的序号，即序号为3；括号中第二位表示源节点的标识，即源节点为节点0；括号中第三位表示目的节点的标识，即目的节点为节点2；括号中第四位表示数据请求的占用带宽，即占用带宽为2；括号中第五位表示数据请求的优先级，即优先级为10。数据请求(3，0，1，2，10)标识要寻找一条从节点0到节点1、并可以满足带宽需求为2的路径。

将三个数据请求按照优先级顺序排列，得到的队列顺序依次为数据请求(3，0，1，2，10)、数据请求(1，1，2，3，5)及数据请求(2，0，2，5，2)，所以首先处理数据请求(3，0，1，2，10)，为其分配带宽资源。接着就是判断链路对于数据请求(3，0，1，2，10)是否可用，因为该卫星星间网络中节点1、节点3之间的链路带宽为1小于数据请求(3，0，1，2，10)需求的占用带宽2，所以节点1、节点3之间的链路不可用，网络中其余链路可用。然后选出距离源点最近的节点，由于节点0是源点所以先将节点0加入节点集，然后更新其他节点到源节点的距离，节点1、2、3到源点的时延分别为2、3、∞。再次选出节点集外距离源点最近的节点，节点1被加入节点集，节点1为目的节点，所以寻路成功。根据数据请求(3，0，1，2，10)所占用的带宽更新该网络的链路，此时网络的带宽剩余情况如表1所示，其中，第一行表示链路的标号，[0，1]即表示节点0与节点1之间的链路，第一行表示各个链路的带宽剩余情况。

表1

[0，1]	[0，2]	[0，3]	[1，2]	[1，3]	[2，3]
						8-2＝6	6	0	0	1	5

接下来处理数据请求(1，1，2，3，5)，寻找一条从节点1到节点2且带宽不小于3的通信路径。判断链路对于该数据请求(1，1，2，3，5)是否可用，链路[1，3]的可用带宽为1小于3，因此链路[1，3]不可用。然后将节点1加入节点集，但由于链路[1，3]不可用，所以将节点0加入节点集。通过节点0的转发，节点2到节点1的时延缩短为5，将节点2加入节点集，节点2为目的节点，所以寻路成功。再次更新各个链路的可用带宽，如表2所示。

表2

[0，1]	[0，2]	[0，3]	[1，2]	[1，3]	[2，3]
						6-3＝3	6-3＝3	0	0	1	5

接下来处理数据请求(2，0，2，5，2)，判定除链路[2，3]外其余链路都不可用。将节点0加入节点集，其余节点至节点0的距离都为∞，所以没有节点可加入节点集，寻路失败。至此，三个数据请求全部处理完成，等待网络的拓扑变化或是控制器定时刷新其中的数据请求、且其中请求发生变化时，再次触发处理数据请求。

本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定方法，可以为确定符合带宽需求的最优通信路径，最优通信路径可减小时延。优先级高的数据请求将优先得到服务，减少由于优先级低的数据请求占用了大量带宽资源而导致优先级高的数据请求无法得到服务的情况。在数据请求存在竞争链路带宽的情况下，优先级高的数据请求可以得到质量更高的服务。采用集中控制思想，控制器可掌控全局的资源分配情况，当最短的通信路径不能满足数据请求的带宽需求时，控制器会选取次优路径。这样尽力避免了时延小的路径上产生拥塞，而其他时延较大的路径空闲的情况，使得整个网络的利用率提高。

本发明实施例还提供了一种卫星星间网络通信路径确定装置，参见图5，该装置包括：

待处理请求获取模块501，用于在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求；

请求参数确定模块502，用于确定上述待处理数据请求的源节点、目的节点及占用带宽；

可用链路选取模块503，用于确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于上述占用带宽的链路作为可用链路；

链路距离标定模块504，用于针对每条上述可用链路，将该可用链路的通信时延作为该可用链路的距离；

通信路径确定模块505，用于通过预设的最短路径计算方法，在上述可用链路中，确定上述源节点与上述目的节点的最短路径，作为上述源节点与上述目的节点的通信路径。

可选的，本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定装置还包括：

数据请求接收模块，用于接收数据请求；

数据请求排序模块，用于按照上述数据请求的优先级，将上述数据请求加入到待处理消息队列中，其中，上述待处理消息队列中各上述数据请求按照优先级由高到低的顺序依次排列；

相应的，上述待处理请求获取模块501，具体用于：

在上述待处理消息队列中，获取队列最前端的数据请求，作为待处理数据请求。

可选的，本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定装置还包括：

第一判定模块，用于判断上述源节点与上述目的节点是否为同一节点；

第二判定模块，用于若上述源节点与上述目的节点为同一节点，判定完成上述待处理数据请求的通信路径的选取；

相应的，上述可用链路选取模块503，具体用于：

若上述源节点与上述目的节点为不同节点，确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于上述占用带宽的链路作为可用链路。

可选的，上述可用链路选取模块503，包括：

参数确定子模块，用于确定卫星星间网络中各链路的可用带宽及误码率；

可用链路确定子模块，用于将可用带宽不小于上述占用带宽，且误码率小于预设阈值的链路作为可用链路。

可选的，本发明实施例的卫星星间网络通信路径确定装置还包括：

带宽更新模块，用于更新上述通信路径中各可用链路的可用带宽。

可选的，上述通信路径确定模块505，包括：

当前节点确定子模块，用于在上述可用链路中，选取与上述源节点距离最小的节点，作为当前节点；

第一节点集合子模块，用于将上述源节点及上述当前节点加入到上述待处理数据请求的卫星节点集合中；

第一目的节点判定子模块，用于判断上述当前节点是否为上述目的节点；

第一通信路径选取子模块，用于若上述当前节点为上述目的节点，将源节点与当前节点的链路，作为上述源节点与上述目的节点的通信路径。

可选的，上述通信路径确定模块505，还包括：

目的节点选取子模块，用于若上述当前节点不是上述目的节点，在上述可用链路的剩余节点中，选取经上述当前节点转发后与源节点距离最近的节点，作为目标节点，其中，上述可用链路的剩余节点为上述可用链路中除上述卫星节点集合中各节点外的其他节点；

第二节点集合子模块，用于将上述目标节点加入到上述卫星节点集合中；

第二目的节点判定子模块，用于判断上述目标节点是否为上述目的节点；

目的节点判定子模块，用于若上述目标节点不是上述目的节点，将上述目标节点作为上述当前节点，返回步骤A继续执行；

第二通信路径选取子模块，用于上述目标节点为上述目的节点，按照上述卫星节点集合中各节点的加入顺序，确定上述源节点与上述目的节点的通信路径。

本发明实施例还提供了一种电子设备，如图6所示，包括处理器601、通信接口602、存储器603和通信总线604，其中，处理器601，通信接口602，存储器603通过通信总线604完成相互间的通信，

存储器603，用于存放计算机程序；

处理器601，用于执行存储器603上所存放的程序时，实现如下步骤：

在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求；

确定上述待处理数据请求的源节点、目的节点及占用带宽；

确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于上述占用带宽的链路作为可用链路；

针对每条上述可用链路，将该可用链路的通信时延作为该可用链路的距离；

通过预设的最短路径计算方法，在上述可用链路中，确定上述源节点与上述目的节点的最短路径，作为上述源节点与上述目的节点的通信路径。

在本发明实施例中，采用集中控制思想，方便对星间链路频繁变化的卫星星间网络进行总体控制、统一部署；获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求，保证优先级高的数据请求能够优先得到服务，减少由于优先级低的数据请求占用大量带宽而导致优先级高的数据请求无法得到服务的情况；将可用带宽不小于占用带宽的链路作为可用链路，保证了数据请求能够占用足够的带宽；按照可用链路的通信时延，确定源节点与目的节点的通信路径，能够减少通信时延；可以实现面向拓扑频繁变化的卫星星间网络的通信，提高拓扑频繁变化的卫星星间网络的服务质量。

可选的，上述处理器601，用于执行存储器603上所存放的程序时，还能够实现上述任一卫星星间网络通信路径确定方法。

上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。

存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：

在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求；

确定上述待处理数据请求的源节点、目的节点及占用带宽；

确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于上述占用带宽的链路作为可用链路；

针对每条上述可用链路，将该可用链路的通信时延作为该可用链路的距离；

通过预设的最短路径计算方法，在上述可用链路中，确定上述源节点与上述目的节点的最短路径，作为上述源节点与上述目的节点的通信路径。

在本发明实施例中，采用集中控制思想，方便对星间链路频繁变化的卫星星间网络进行总体控制、统一部署；获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求，保证优先级高的数据请求能够优先得到服务，减少由于优先级低的数据请求占用大量带宽而导致优先级高的数据请求无法得到服务的情况；将可用带宽不小于占用带宽的链路作为可用链路，保证了数据请求能够占用足够的带宽；按照可用链路的通信时延，确定源节点与目的节点的通信路径，能够减少通信时延；可以实现面向拓扑频繁变化的卫星星间网络的通信，提高拓扑频繁变化的卫星星间网络的服务质量。

可选的，上述计算机程序被处理器执行时，还能够实现上述任一卫星星间网络通信路径确定方法。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备及存储介质的实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种卫星星间网络通信路径确定方法，其特征在于，所述方法包括：

在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求；

确定所述待处理数据请求的源节点、目的节点及占用带宽；

确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于所述占用带宽的链路作为可用链路；

针对每条所述可用链路，将该可用链路的通信时延作为该可用链路的距离；

通过预设的最短路径计算方法，在所述可用链路中，确定所述源节点与所述目的节点的最短路径，作为所述源节点与所述目的节点的通信路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求之前，所述方法还包括：

接收数据请求；

按照所述数据请求的优先级，将所述数据请求加入到待处理消息队列中，其中，所述待处理消息队列中各所述数据请求按照优先级由高到低的顺序依次排列；

相应的，所述在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求，包括：

在所述待处理消息队列中，获取队列最前端的数据请求，作为待处理数据请求。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定所述待处理数据请求的源节点、目的节点及占用带宽之后，所述方法还包括：

判断所述源节点与所述目的节点是否为同一节点；

若所述源节点与所述目的节点为同一节点，判定完成所述待处理数据请求的通信路径的选取；

相应的，所述确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于所述占用带宽的链路作为可用链路，包括：

若所述源节点与所述目的节点为不同节点，确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于所述占用带宽的链路作为可用链路。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于所述占用带宽的链路作为可用链路，包括：

确定卫星星间网络中各链路的可用带宽及误码率；

将可用带宽不小于所述占用带宽，且误码率小于预设阈值的链路作为可用链路。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述通过预设的最短路径计算方法，在所述可用链路中，确定所述源节点与所述目的节点的最短路径，作为所述源节点与所述目的节点的通信路径之后，所述方法还包括：

更新所述通信路径中各可用链路的可用带宽。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过预设的最短路径计算方法，在所述可用链路中，确定所述源节点与所述目的节点的最短路径，作为所述源节点与所述目的节点的通信路径，包括：

在所述可用链路中，选取与所述源节点距离最小的节点，作为当前节点；

将所述源节点及所述当前节点加入到所述待处理数据请求的卫星节点集合中；

判断所述当前节点是否为所述目的节点；

若所述当前节点为所述目的节点，将源节点与当前节点的链路，作为所述源节点与所述目的节点的通信路径。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述判断所述当前节点是否为所述目的节点之后，所述方法还包括：

步骤A，若所述当前节点不是所述目的节点，在所述可用链路的剩余节点中，选取经所述当前节点转发后与源节点距离最近的节点，作为目标节点，其中，所述可用链路的剩余节点为所述可用链路中除所述卫星节点集合中各节点外的其他节点；

步骤B，将所述目标节点加入到所述卫星节点集合中；

步骤C，判断所述目标节点是否为所述目的节点；

步骤D，若所述目标节点不是所述目的节点，将所述目标节点作为所述当前节点，返回步骤A继续执行；

步骤E，若所述目标节点为所述目的节点，按照所述卫星节点集合中各节点的加入顺序，确定所述源节点与所述目的节点的通信路径。

8.一种卫星星间网络通信路径确定装置，其特征在于，所述装置包括：

待处理请求获取模块，用于在待处理消息队列中，获取优先级最高的数据请求，作为待处理数据请求；

请求参数确定模块，用于确定所述待处理数据请求的源节点、目的节点及占用带宽；

可用链路选取模块，用于确定卫星星间网络中各链路的可用带宽，将可用带宽不小于所述占用带宽的链路作为可用链路；

链路距离标定模块，用于针对每条所述可用链路，将该可用链路的通信时延作为该可用链路的距离；

通信路径确定模块，用于通过预设的最短路径计算方法，在所述可用链路中，确定所述源节点与所述目的节点的最短路径，作为所述源节点与所述目的节点的通信路径。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器，所述通信接口，所述存储器通过通信总线完成相互间的通信；

所述存储器，用于存放计算机程序；

所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-7任一所述的方法步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一所述的方法步骤。