申请/专利权人：西安电子科技大学

申请日：2023-02-27

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN116137609B

主分类号：H04L45/302

分类号：H04L45/302;H04L45/02;H04L45/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2023.06.06#实质审查的生效;2023.05.19#公开

摘要：本发明公开了一种意图驱动的跨域数据链网络分级路由方法，解决了数据链组网路由开销大、资源利用率低、任务转发效率低的技术问题，实现包括，输入任务意图提取关键要素；形成基于任务意图的动态组网策略并下发；拓扑信息收集；形成基于任务意图的自适应路径计算算法；基于任务意图的数据转发。本发明根据路由协议的特性和域内域间通信的需求，形成动态组网策略，还提出基于任务意图的自适应路径计算，对不同任务划分优先级，并结合任务的QoS约束条件及目前网络资源可用度，形成自适应路径计算策略。提高了数据链网络路由技术的自适应性和网络资源的利用率，保障了不同优先级任务转发效率。用于多个数据链同时存在的复杂战场环境中。

主权项：1.一种意图驱动的跨域数据链网络分级路由方法，其特征在于，包括有以下步骤：步骤一，输入任务意图提取关键要素：通过用户输入任务意图或通过网络内部态势反馈意图，对获取到的意图提取和分解意图中的关键要素，意图中的关键要素包括有：任务类型、节点类型、节点数目、节点移动性特征、服务质量QoS，对关键要素进一步解析映射为参数要求；步骤二，形成基于任务意图的动态组网策略并下发：基于组网任务意图中的关键要素中的任务类型、节点类型、节点数目，运行分域算法，明确每个子网中各节点的身份类型和该子网的域内路由协议类型，形成基于任务意图的动态组网策略，然后将该动态组网策略下发至全网各个节点；形成基于任务意图的动态组网策略包括有以下步骤：2.1明确控制节点身份：基于任务意图的动态组网开始前，针对数据链网络场景中常见的控制节点和非控制节点两类节点类型，根据本任务意图中具有指挥控制功能的节点明确本任务意图控制节点的身份信息，一个域内有一个或多个控制节点；2.2形成基于任务意图的动态组网策略：基于任务意图的动态组网开始时，各节点开始收集邻居状态表并汇总至控制节点，进而控制节点运行分域算法；首先确定自身子网的子网号，然后根据收集到的一跳邻居状态表和两跳邻居状态表内的各节点ID来确认自身子网内的节点ID，最后根据节点数量规模、网络负载大小、单子网内控制节点个数来确定域内路由协议种类，形成基于任务意图的动态组网策略，以json形式进行下发；基于任务意图的动态组网策略json格式包括：节点ID、所属子网ID、节点身份信息、子网内路由协议；2.3各节点执行动态组网策略：然后控制节点通过广播组网控制信息下发动态组网策略，收到组网控制信息的普通节点将自身身份标记为该域成员节点，并结束自身的组网阶段，同时收到两个或两个以上不同域的控制节点广播信息的普通节点将自身身份标记为网关节点；重复以上步骤，直至基于任务意图的动态组网完成；步骤三，拓扑信息收集：基于任务意图的动态组网策略下发后，网络中各节点明确自身身份、所属子网、自身所使用路由协议类型，形成数据链分级网络，然后控制节点开始收集该控制节点自身所管理子网的拓扑信息，得到当前网络的状态参数信息；拓扑信息收集具体为，当动态组网策略下发后，各子网内节点根据动态组网策略进行路由协议切换，域内路由协议在DSDV路由协议和OLSR路由协议之间切换，对两种协议的路由表格式和邻居表格式进行统一设计，路由表格式包括：源节点ID、目的节点ID、下一跳节点ID、跳数HopCount；邻居表格式包括：一跳邻居ID、一跳邻居链路状态、两跳邻居ID、邻居表保持时间；控制节点和网关节点在进行域外寻路时采用AODV路由协议；其中，域内协议切换流程如下：由DSDV协议向OLSR协议切换时，每个节点保存原有路由表和邻居表信息，且不用选举MPR节点，直接推选控制节点成为MPR节点，由MPR节点发送TC消息，每个节点新建拓扑表用来储存子网内的拓扑信息；由OLSR协议向DSDV协议切换时，只继承路由表和邻居表信息，释放拓扑表和MPR节点信息所占用的内存；然后，控制节点采用域内路由协议收集子网内部动态拓扑信息，并采用域间AODV路由协议与相邻子网的控制节点共享信息，使得每个控制节点掌握全网动态拓扑信息；步骤四，形成基于任务意图的自适应路径计算算法：根据意图分解所得的QoS需求的参数要求、当前网络的状态参数信息计算得到可用路径的总适用值，形成基于任务意图的自适应路径计算算法；当有数据转发任务意图需要进行时，控制节点运行该自适应路径计算算法，得到数据转发任务的最优路径；若某一任务意图无法计算得到最优路径，则将该任务意图放入待协商意图集合，等待协商；通过回收冗余资源或者对任务的QoS需求做出调整，完成意图协商过程，重新计算得到该任务的最优路径，形成自适应路径计算策略，然后将自适应路径计算策略进行下发至所需节点；在跨域数据链网络中所有节点需要进行数据转发时均可运行该自适应路径计算算法得到自适应路径计算策略；基于任务意图的自适应路径计算算法，包括有如下步骤:4.1：意图分解得到的服务质量需求QoS包含：时延Dreq、带宽Breq、链路质量Qreq；当前网络状态参数分为四个类型，分别为：时延Dp、带宽Bp、链路质量Qp、链路平均负载Lp；4.2：时延约束条件：式中Dp表示路径p的总时延，De表示每一跳的时延，Dreq表示任务意图对时延的需求；4.3：总带宽约束条件：Bp＝min{Be,e∈Ep}≥Breq式中Bp表示路径p的总带宽，Be表示每一跳的带宽，Breq表示任务意图对带宽的需求；4.4：总链路质量约束条件：式中Qp表示路径p的总链路质量，Qe表示每一跳的链路质量，Qreq表示任务意图对链路质量的需求；4.5：基于QoS需求的总约束方程为：QoSp＝α*Dp+β*Bp+γ*Qp式中QoSp表示路径p的总链路状态，α表示Dp的权值，β表示Bp的权值，γ表示Qp的权值，α、β、γ总和为1；用f的值表示路径是否可用 式中QoSreq表示任务意图的QoS需求，基于f的值，计算出网络中的可用路径集合；4.6：链路平均负载约束条件：链路平均负载Lp，网络中各个节点周期性的在业务分组中更新本地负载信息，实现对整条路由负载状态的监测； 式中Lp表示路径p的链路平均负载，Le表示链路中每一个节点的负载大小，Hopp表示路径p的总跳数；T＝τ*f*QoSp+η*Lp式中T代表可用路径的总适用值，τ表示QoSp的权值，η表示Lp的权值，τ、η的总和为1；4.7：形成基于任务意图的自适应路径计算策略：在可用路径集合中，选择T最小的路径作为最优路径；若两条链路的T相等时，则选择总跳数Hopp最小的路径作为最优路径,形成基于任务意图的自适应路径计算策略，以json形式进行下发；基于任务意图的自适应路径计算策略json格式包括：源节点ID、目的节点ID、下一跳节点ID、总跳数HopCount；4.8若某一任务意图无最优路径，则该任务意图放入待协商意图集合中，等待协商；通过回收冗余资源或者对任务的QoS需求做出降低调整，然后重新对尚未得到最优路径的任务意图计算路径，直至得到最优路径，完成意图协商过程；步骤五，基于任务意图的数据转发：数据转发源节点接收到自适应路径计算策略后，根据其中的最优转发路径信息进行数据转发，形成意图驱动的跨域数据链网络分级路由。

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