一種基于QoS的空間延遲容忍網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，設(shè)及一種基于QoS的空間延遲容忍網(wǎng) 絡(luò)擁塞控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著航空航天、衛(wèi)星通信等技術(shù)的迅速發(fā)展和國家信息化建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)， 空間信息網(wǎng)絡(luò)在通信、國防、導(dǎo)航、測控、救援等多個領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。NASA提出 的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)(Delay Tolerant化twork，DTN)能夠應(yīng)對空間環(huán)境中存在的長端到端時 延、高誤碼率、頻繁鏈路中斷等特點(diǎn)，滿足復(fù)雜空間環(huán)境中建立互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)的要求。DTN架 構(gòu)在傳統(tǒng)的0SI模型應(yīng)用層之下添加了束層協(xié)議（BundleProtocol，BP)和匯聚層協(xié)議 (Convergence Layer Adapte;r，CLA)，運(yùn)兩層協(xié)議運(yùn)行在傳輸層協(xié)議之上。BP協(xié)議將應(yīng)用層 數(shù)據(jù)分割成6邱6(1；^6(1、]101'1]1日1、1311化^種不同優(yōu)先級的束(1311]1(116)，用來承載不同服務(wù)等 級的應(yīng)用數(shù)據(jù)，其中優(yōu)先級為e邱edited的束為高優(yōu)先級束，需在其他束之前發(fā)送，可W承 載時延敏感數(shù)據(jù)如語音服務(wù);優(yōu)先級為normal的束為中優(yōu)先級束;優(yōu)先級為bulk的束為低 優(yōu)先級的束，可W承載對實(shí)時性要求不高的數(shù)據(jù)如文件傳輸?shù)确?wù)，在其他束之后發(fā)送。 DTN協(xié)議使用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的策略應(yīng)對鏈路中斷，當(dāng)無端到端路徑時需將束存儲下來等待傳輸 機(jī)會。由于使用暫時存儲數(shù)據(jù)的方式來應(yīng)對鏈路中斷，當(dāng)節(jié)點(diǎn)存儲空間不足時將造成數(shù)據(jù) 丟失，將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生。
[0003] 在空間環(huán)境中，節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡是可W調(diào)度和預(yù)知的，能夠預(yù)先得到兩個節(jié)點(diǎn)間 的通信機(jī)會，包括通信的起始時間、終止時間、傳輸速率、節(jié)點(diǎn)間距離等，接觸圖路由 (Contact Gra地Routing，CGR)將兩個節(jié)點(diǎn)間的通信機(jī)會稱為一個"接觸"，把鏈路信息按 照接觸的方式配置在"接觸計(jì)劃"（contact plan)里，預(yù)先配置的接觸信息為接觸的起始節(jié) 點(diǎn)（from node)、終止節(jié)點(diǎn)（to node)、起始時間（from time)、終止時間（to time)、傳輸速 率(rate)、節(jié)點(diǎn)間距離(range)。
[0004] 接觸計(jì)劃中接觸信息格式如表1所示：
[0005] 表1接觸信息格式
[0006]
[0007] CGR根據(jù)預(yù)先配置的接觸信息，將可用的接觸連在一起，逐跳地把束從源節(jié)點(diǎn)發(fā)送 到目的節(jié)點(diǎn)。通過接觸的剩余時間乘W速率可W得到接觸的容量，在計(jì)算路由時會考慮在 內(nèi)，根據(jù)束的最早到達(dá)時間計(jì)算出合適的路由。
[0008] CGR在計(jì)算路由時，只會考慮路徑中第一段接觸剩余可用容量是否滿足束的發(fā)送 條件，當(dāng)?shù)谝欢谓佑|剩余可用容量小于束大小時，會選擇其他路徑發(fā)送，但是并沒有考慮到 路徑中其他接觸的剩余容量問題，當(dāng)中間接觸存在剩余容量不足的情況時，在初始節(jié)點(diǎn)計(jì) 算得到的路徑可能會在中間接觸中發(fā)生擁塞，而錯過最佳路徑，此時為接觸剩余容量不足 導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況。
[0009]同樣CGR在計(jì)算路由時，只考慮到第一段接觸的剩余容量，并沒有考慮節(jié)點(diǎn)的剩余 存儲空間，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的剩余存儲空間小于接觸的剩余容量時，按照接觸剩余時間乘W速率得 到的接觸容量已經(jīng)不能真實(shí)的反應(yīng)接觸容量狀況，此時接觸的真實(shí)容量將變?yōu)楣?jié)點(diǎn)的剩余 存儲空間大小，如果節(jié)點(diǎn)的剩余存儲空間已經(jīng)耗盡，而仍有束到來，節(jié)點(diǎn)會丟棄新接收到的 束，此時為節(jié)點(diǎn)剩余存儲空間不足導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況。
[0010] QoS(如ality of Service,服務(wù)質(zhì)量)指一個網(wǎng)絡(luò)能夠利用各種基礎(chǔ)技術(shù)，為指定 的網(wǎng)絡(luò)通信提供更好的服務(wù)能力，是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機(jī)制，是用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等 問題的一種技術(shù)。
[0011] 因此，需要提供一種基于QoS的空間延遲容忍網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于QoS的空間延遲容忍網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，在空間 延遲容忍網(wǎng)絡(luò)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞時，提高數(shù)據(jù)的傳遞率，降低傳遞時延。
[OOU]為達(dá)至化述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0014] -種基于QoS的空間延遲容忍網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，該方法包括如下步驟：
[0015] S1、在接觸計(jì)劃中的接觸信息格式中加入W節(jié)點(diǎn)剩余存儲空間為判斷依據(jù)的接觸 擁塞等級信息和W接觸剩余可用容量為判斷依據(jù)的擁塞等級信息；
[0016] S2、根據(jù)接觸剩余可用容量和節(jié)點(diǎn)的剩余存儲空間對接觸的擁塞等級進(jìn)行判斷， 將接觸分為無擁塞、輕度擁塞、重度擁塞和完全擁塞運(yùn)四種擁塞等級的接觸，并向其他節(jié)點(diǎn) 發(fā)送擁塞信息通告；
[0017] S3、收到擁塞通告信息的節(jié)點(diǎn)更新在接觸計(jì)劃中的接觸的擁塞等級，需要轉(zhuǎn)發(fā)束 的節(jié)點(diǎn)根據(jù)接觸路由圖計(jì)算束的最優(yōu)路徑，將最優(yōu)路徑中所有接觸的最高擁塞等級作為最 優(yōu)路徑的擁塞等級，根據(jù)最優(yōu)路徑的擁塞等級確定不同優(yōu)先級的束的轉(zhuǎn)發(fā)形式：
[0018] 當(dāng)最優(yōu)路徑的擁塞等級為無擁塞時，轉(zhuǎn)發(fā)所有優(yōu)先級的束；
[0019] 當(dāng)最優(yōu)路徑的擁塞等級為輕度擁塞時，轉(zhuǎn)發(fā)高優(yōu)先級和中優(yōu)先級的束；
[0020] 當(dāng)最優(yōu)路徑的擁塞等級為重度擁塞時，轉(zhuǎn)發(fā)高優(yōu)先級的束；
[0021] 當(dāng)最優(yōu)路徑的擁塞等級為完全擁塞時，如果擁塞等級的判斷依據(jù)是接觸剩余可用 容量則轉(zhuǎn)發(fā)高優(yōu)先級的束，如果擁塞等級的判斷依據(jù)是節(jié)點(diǎn)剩余存儲空間不足則利用根據(jù) 接觸路由圖計(jì)算的束的當(dāng)前最優(yōu)路徑的次優(yōu)路徑轉(zhuǎn)發(fā)束。
[0022] 優(yōu)選地，該方法還包括步驟：
[0023] S4、重復(fù)執(zhí)行步驟S2至S3直至需要轉(zhuǎn)發(fā)束的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)完所有優(yōu)先級的束。
[0024] 優(yōu)選地，步驟S2中所述擁塞信息通告包括接觸的起始節(jié)點(diǎn)、終止節(jié)點(diǎn)、起始時間、 終止時間、擁塞判斷依據(jù)和擁塞等級。
[0025] 優(yōu)選地，步驟S2進(jìn)一步包括如下子步驟：
[00%] S2.1、查詢得到接觸計(jì)劃中第一條接觸記錄；
[0027] S2.2、檢查接觸起始節(jié)點(diǎn)是否為本地節(jié)點(diǎn)，是則執(zhí)行S2.3，否則執(zhí)行S2.9;
[0028] S2.3、計(jì)算接觸剩余可用容量占接觸剩余容量的比例；
[0029] S2.4、判斷接觸剩余可用容量占接觸剩余容量的比例是否小于20%，是則執(zhí)行 82.5，否則執(zhí)行52.16;
[0030] S2.5、判斷接觸剩余可用容量占接觸剩余容量的比例是否小于10%，是則執(zhí)行 S2.6;否則判斷該接觸發(fā)生輕度擁塞，檢查與接觸計(jì)劃中該接觸的擁塞等級是否一致，是則 執(zhí)行S2.16;否則將該接觸標(biāo)記為W接觸剩余可用容量為依據(jù)的輕度擁塞，執(zhí)行S2.8;
[0031] S2.6、判斷接觸剩余可用容量占接觸剩余容量的比例是否小于0.5%，是則執(zhí)行 S2.7;否則判斷該接觸發(fā)生重度擁塞，檢查與接觸計(jì)劃中將該接觸的擁塞等級是否一致，是 則執(zhí)行S2.16;否則將該接觸標(biāo)記為W接觸剩余可用容量為依據(jù)的重度擁塞，執(zhí)行S2.8;
[0032] S2.7、判斷該接觸發(fā)生完全擁塞，檢查與接觸計(jì)劃中將該接觸的擁塞等級是否一 致，是則執(zhí)行S2.16;否則將該接觸標(biāo)記為W接觸剩余可用容量為依據(jù)的完全擁塞，執(zhí)行 S2.8；
[0033] S2.8、向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送擁塞通告信息，將擁塞通告信息中的判斷依據(jù)標(biāo)記為接觸 剩余可用容量，擁塞等級為接觸所判斷的擁塞等級，執(zhí)行S2.16;
[0034] S2.9、檢查該接觸的終止節(jié)點(diǎn)是否為本地節(jié)點(diǎn)，是則執(zhí)行S2.10，否則執(zhí)行S2.16;
[0035] S2.10、檢查剩余存儲空間是否小于接觸的剩余存儲容量，是則執(zhí)行S2.11，否則執(zhí) 行S2.16;
[0036] S2.11、計(jì)算本地節(jié)點(diǎn)剩余存儲空間占該接觸剩余容量的比例，并判斷本地節(jié)點(diǎn)剩 余存儲空間占該接觸剩余容量的比例是否小于20%，是則執(zhí)行S2.12,否則執(zhí)行S2.16;
[0037] S2.12、判斷本地節(jié)點(diǎn)剩余存儲空間占該接觸剩余容量的比例是否小于10%，是則 執(zhí)行S2.13,否則說明該接觸發(fā)生輕度擁塞，查看與接觸計(jì)劃中關(guān)于該接觸的擁塞記錄是否 一致，是則執(zhí)行S2.16;否則將該接觸標(biāo)記為W節(jié)點(diǎn)剩余存儲空間不足為依據(jù)的輕度擁塞， 執(zhí)行S2.15;
[0038] S2.13、判斷本地節(jié)點(diǎn)剩余存儲空間占該接觸剩余容量的比例是否小于0.5%，是 則執(zhí)行S2.14,否則說明該接觸發(fā)生重度擁塞，查看與接觸計(jì)劃中關(guān)于該接觸的擁塞記錄是 否一致，是則執(zhí)行S2.16;否則將該接觸標(biāo)記為W節(jié)點(diǎn)剩余存儲空間不足為依據(jù)的重度擁