CN114567370B - 一种高轨骨干网分布式路由通信方法 - Google Patents

一种高轨骨干网分布式路由通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高轨骨干网分布式路由通信方法，属于卫星通信技术领域。本发明通过设计一种星上IS‑IS路由、地面RIP路由以及星地隔离的分布式路由架构来实现高轨骨干网的星地一体IP路由体制，解决星上处理资源受限条件下，大规模用户终端组网的难题。本发明可应用于具有星上标签交换、星间互连的卫星通信场景中，能够有效降低星上协议处理压力，同时达到用户终端无感切换的目的。

Description

一种高轨骨干网分布式路由通信方法
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，特别是指一种适合高轨骨干网的分布式路由通信方法，可用于实现星上处理资源受限条件下的用户终端大规模组网应用，并解决用户终端跨星无感切换的问题。
背景技术
近年来，在全球无缝覆盖、宽带高速传输、用户随遇接入、与地面网融合等需求的推动下，我国卫星通信系统开始向宽带多星IP组网发展，基于GEO卫星的宽带IP组网成为我国卫星通信领域的研究热点。由于我国不具备在境外部署大型卫星接入站的基础与实力，因此只能采用天网地网的方式实现基于高轨卫星的宽带多星IP组网。路由技术是实现高轨骨干网络星间组网、星地组网的基础，为使用户IP业务在高轨骨干网络中多跳传输，路由技术必须高效、灵活、具有可扩展性。
地面网络采用分域的路由策略，单个自治域内的路由器规模有限（通常为数十台），且路由器之间网状连接，路由器硬件处理能力能够满足路由协议处理的要求，因此现有RIP、OSPF、IS-IS等路由协议能够很好地工作。但在基于星上处理的高轨骨干IP组网中，单星下的地面终端数量可达数千个，且星载路由器与地面终端之间星状连接，星载硬件计算处理能力无法满足路由协议处理的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种高轨骨干网分布式路由通信方法，可实现高轨骨干网的星地一体IP路由体制，解决星上处理资源受限条件下，大规模用户终端组网和用户终端跨星无感切换的难题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高轨骨干网分布式路由通信方法，所述高轨骨干网包括卫星节点和终端节点，卫星节点之间通过星间链路互连，卫星节点与终端节点通过星地链路互连；卫星节点运行IS-IS路由，终端节点运行RIP路由，卫星节点与终端节点之间路由隔离；该方法包括以下步骤：
步骤A，卫星节点运行IS-IS路由协议，启用LoopBack接口和星间接口，其中LoopBack接口的IP地址设置为1.1.1.X/32，X代表卫星节点ID；星上IS-IS路由收敛后，根据各个卫星节点的LoopBack接口路由表项，生成标签转发表，下发给星载标签交换模块；
步骤B，卫星节点周期性广播各波束配置信息，包括卫星ID和端口ID；终端节点入网成功后，获取当前接入卫星的卫星ID和端口ID信息；
步骤C，终端节点运行RIP路由协议，获取用户侧可达网段信息；终端节点生成包含用户侧可达网段信息的RIP报文，封装卫星ID、端口ID和终端ID信息，发送给卫星节点；卫星节点接收到RIP报文后，根据RIP报文中的卫星ID信息，查找标签转发表，转发给相邻卫星节点或终端节点；终端节点从星地链路接收到RIP报文后，生成标签映射表，完成终端RIP路由收敛；
步骤D，终端节点跨星移动切换后，获取新的接入卫星的卫星ID和端口ID信息；终端节点在RIP报文中封装新卫星ID、新端口ID和终端ID信息，发送给卫星节点；卫星节点接收到RIP报文后，根据RIP报文中的新卫星ID信息，查找标签转发表，转发给相邻卫星节点或终端节点；终端节点从星地链路接收到RIP报文后，更新标签映射表，完成终端RIP路由重收敛；
步骤E，IP数据包的路由寻址过程为：终端节点接收到用户IP数据包后，根据目的IP地址查找标签映射表，获取卫星ID、端口ID和目的终端ID信息；终端节点在IP数据包中封装卫星ID、端口ID和目的终端ID，发送给卫星节点；卫星节点判断IP数据包中的卫星ID，若与本卫星节点ID相同，则根据端口ID将IP数据包从相应的星地接口转发；否则，查找标签转发表，获取相应出端口，转发给下一跳卫星节点；终端节点从星地链路接收到IP数据包后，判断IP数据的目的终端ID，若与本终端节点ID相同，则将IP数据包转发给业务终端；否则，丢弃该IP数据包。
进一步的，步骤A中，标签转发表包括卫星ID、出端口；卫星节点提取IS-IS路由表项网段信息中的卫星ID以及出端口，生成标签转发表。
进一步的，步骤C中，终端节点运行RIP路由，启用卫星侧接口和用户侧接口，其中所有终端节点的卫星侧接口处于同一网段。
进一步的，步骤C中，卫星节点接收到RIP报文后，根据卫星ID查找标签转发表，若相应表项中的出端口与RIP报文接收端口相同，则向除接收外的其他端口进行转发；否则丢弃该RIP报文。
进一步的，步骤C中，标签映射表包括用户侧可达网段、卫星ID、端口ID、终端ID。
进一步的，步骤D中，终端节点跨星移动切换后，卫星侧接口地址不改变；终端节点接收到RIP报文后，根据用户侧可达网段和终端ID，更新标签映射的卫星ID和端口ID信息。
本发明与背景技术相比具有如下有益效果：
1、本发明可实现卫星节点和终端节点之间的路由隔离，减轻卫星节点处理终端路由的压力。
2、本发明可实现终端RIP路由报文跨星快速洪泛，提高了终端节点之间路由收敛速度。
3、本发明可实现终端节点跨星无感切换，为高轨骨干网支持高机动用户提供技术基础。
附图说明
图1 是本发明实施例的应用场景示意图；
图2 是本发明实施例中卫星节点IS-IS路由表转换为标签转发表示意图；
图3 是本发明实施例中终端节点RIP路由报文跨星扩散示意图；
图4 是本发明实施例中用户IP业务通信流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
一种高轨骨干网分布式路由通信方法，所述高轨骨干网包括卫星节点和终端节点，卫星节点之间通过星间链路互连，卫星节点与终端节点通过星地链路互连；其特征在于，卫星节点运行IS-IS路由，终端节点运行RIP路由，卫星节点与终端节点之间路由隔离，该方法包括以下步骤：
A、卫星节点运行IS-IS路由协议，启用LoopBack接口和星间接口，其中LoopBack接口的IP地址设置为1.1.1.X/32，X代表卫星节点ID。星上IS-IS路由收敛后，根据各个卫星节点的LoopBack接口路由表项，生成标签转发表，下发给星载标签交换模块。
B、卫星节点周期性广播各波束配置信息，包括卫星ID和端口ID。终端入网成功后，获取当前接入卫星的卫星ID和端口ID等信息。
C、终端节点运行RIP路由协议，获取用户侧可达网段信息。终端节点生成包含用户侧可达网段信息的RIP报文，封装卫星ID、端口ID和终端ID等信息，发送卫星节点。卫星节点接收到RIP报文后，根据RIP报文中的卫星ID信息，查找标签转发表，转发给相邻卫星节点或终端节点。终端节点从星地链路接收到RIP报文后，生成标签映射表，完成终端RIP路由收敛。
D、终端节点跨星移动切换后，获取新的接入卫星的卫星ID和端口ID等信息。终端节点将RIP报文封装新卫星ID、新端口ID和终端ID等信息，发送给卫星节点。卫星节点接收到RIP报文后，根据RIP报文中的新卫星ID信息，查找标签转发表，转发给相邻卫星节点或终端节点。终端节点从星地链路接收到RIP报文后，更新标签映射表，完成终端RIP路由重收敛。
E、IP数据包的路由寻址过程为：终端节点接收到用户IP数据包后，根据目的IP地址查找标签映射表，获取卫星ID、端口ID和目的终端ID等信息。终端节点将IP数据包封装卫星ID、端口ID和目的终端ID，发送给卫星节点。卫星节点判断IP数据包中的卫星ID，若与本卫星节点ID相同，则根据端口ID将IP数据包从相应的星地接口转发；否则，查找标签转发表，获取相应出端口，转发给下一跳卫星节点。终端节点从星地链路接收到IP数据包后，判断IP数据的目的终端ID，若与本终端节点ID相同，将IP数据包转发给业务终端；否则，丢弃该IP数据包。
具体的，所述步骤A中，标签转发表包括卫星ID、出端口等信息。卫星节点提取IS-IS路由表项网段信息中的卫星ID以及出端口等，生成标签转发表。
具体的，所述步骤C中，终端节点运行RIP路由，启用卫星侧接口和用户侧接口，其中所有终端节点的卫星侧接口处于同一网段，如10.0.X.X/16。
具体的，所述步骤C中，卫星节点接收到RIP报文后，根据卫星ID查找标签转发表，若相应表项中的出端口与RIP报文接收端口相同，则向除接收外的其他端口进行转发；否则丢弃该RIP报文。
具体的，所述步骤C中，标签映射表包括用户侧可达网段、卫星ID、端口ID、终端ID等信息。
具体的，所述步骤D中，终端节点跨星移动切换后，卫星侧接口地址不改变。终端节点接收到RIP报文后，根据用户侧可达网段和终端ID，更新标签映射的卫星ID和端口ID信息。
图1所示为一种采用分布式路由架构的高轨骨干网应用场景，其中，卫星节点运行IS-IS路由，生成标签转发表，实现基于标签的快速转发；终端节点运行RIP路由，生成标签映射表，完成用户IP地址到标签的转换。
如图2、3、4所示，该场景下的通信方法包括以下步骤：
A、卫星节点运行IS-IS路由协议，启用LoopBack接口和星间接口，其中LoopBack接口的IP地址设置为1.1.1.X/32，X代表卫星节点ID。星上IS-IS路由收敛后，根据各个卫星节点的LoopBack接口路由表项，生成标签转发表，下发给星载标签交换模块。
其中，所述步骤A中，标签转发表包括卫星ID、出端口等信息。卫星节点提取IS-IS路由表项网段信息中的卫星ID以及出端口等，生成标签转发表。
B、卫星节点周期性广播各波束配置信息，包括卫星ID和端口ID。终端入网成功后，获取当前接入卫星的卫星ID和端口ID等信息。
C、终端节点运行RIP路由协议，获取用户侧可达网段信息。终端节点生成包含用户侧可达网段信息的RIP报文，封装卫星ID、端口ID和终端ID等信息，发送卫星节点。卫星节点接收到RIP报文后，根据RIP报文中的卫星ID信息，查找标签转发表，转发给相邻卫星节点或终端节点。终端节点从星地链路接收到RIP报文后，生成标签映射表，完成终端RIP路由收敛。
其中，所述步骤C中，终端节点运行RIP路由，启用卫星侧接口和用户侧接口，其中所有终端节点的卫星侧接口处于同一网段，如10.0.X.X/16。
其中，所述步骤C中，卫星节点接收到RIP报文后，根据卫星ID查找标签转发表，若相应表项中的出端口与RIP报文接收端口相同，则向除接收外的其他端口进行转发；否则丢弃该RIP报文。
其中，所述步骤C中，标签映射表包括用户侧可达网段、卫星ID、端口ID、终端ID等信息。
D、终端节点跨星移动切换后，获取新的接入卫星的卫星ID和端口ID等信息。终端节点将RIP报文封装新卫星ID、新端口ID和终端ID等信息，发送给卫星节点。卫星节点接收到RIP报文后，根据RIP报文中的新卫星ID信息，查找标签转发表，转发给相邻卫星节点或终端节点。终端节点从星地链路接收到RIP报文后，更新标签映射表，完成终端RIP路由重收敛。
其中，所述步骤D中，终端节点跨星移动切换后，卫星侧接口地址不改变。终端节点接收到RIP报文后，根据用户侧可达网段和终端ID，更新标签映射的卫星ID和端口ID信息。
E、IP数据包的路由寻址过程为：终端节点接收到用户IP数据包后，根据目的IP地址查找标签映射表，获取卫星ID、端口ID和目的终端ID等信息。终端节点将IP数据包封装卫星ID、端口ID和目的终端ID，发送给卫星节点。卫星节点判断IP数据包中的卫星ID，若与本卫星节点ID相同，则根据端口ID将IP数据包从相应的星地接口转发；否则，查找标签转发表，获取相应出端口，转发给下一跳卫星节点。终端节点从星地链路接收到IP数据包后，判断IP数据的目的终端ID，若与本终端节点ID相同，将IP数据包转发给业务终端；否则，丢弃该IP数据包。
本发明通过设计一种星上IS-IS路由、地面RIP路由以及星地隔离的分布式路由架构来实现高轨骨干网的星地一体IP路由体制，解决星上处理资源受限条件下，大规模用户终端组网的难题。
总之，本发明独创了一种适合高轨骨干网的分布式路由通信方法，可应用于具有星上标签交换、星间互连的卫星通信场景中，能够有效降低星上协议处理压力，同时达到用户终端无感切换的目的。
最后应该说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可对前述实施例的技术方案进行修改，或对其他部分技术特征进行等同替换，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高轨骨干网分布式路由通信方法，所述高轨骨干网包括卫星节点和终端节点，卫星节点之间通过星间链路互连，卫星节点与终端节点通过星地链路互连；其特征在于，卫星节点运行IS-IS路由，终端节点运行RIP路由，卫星节点与终端节点之间路由隔离；该方法包括以下步骤：
步骤A，卫星节点运行IS-IS路由协议，启用LoopBack接口和星间接口，其中LoopBack接口的IP地址设置为1.1.1.X/32，X代表卫星节点ID；星上IS-IS路由收敛后，根据各个卫星节点的LoopBack接口路由表项，生成标签转发表，下发给星载标签交换模块；
步骤B，卫星节点周期性广播各波束配置信息，包括卫星ID和端口ID；终端节点入网成功后，获取当前接入卫星的卫星ID和端口ID信息；
步骤C，终端节点运行RIP路由协议，获取用户侧可达网段信息；终端节点生成包含用户侧可达网段信息的RIP报文，封装卫星ID、端口ID和终端ID信息，发送给卫星节点；卫星节点接收到RIP报文后，根据RIP报文中的卫星ID信息，查找标签转发表，转发给相邻卫星节点或终端节点；终端节点从星地链路接收到RIP报文后，生成标签映射表，完成终端RIP路由收敛；
步骤D，终端节点跨星移动切换后，获取新的接入卫星的卫星ID和端口ID信息；终端节点在RIP报文中封装新卫星ID、新端口ID和终端ID信息，发送给卫星节点；卫星节点接收到RIP报文后，根据RIP报文中的新卫星ID信息，查找标签转发表，转发给相邻卫星节点或终端节点；终端节点从星地链路接收到RIP报文后，更新标签映射表，完成终端RIP路由重收敛；
步骤E，IP数据包的路由寻址过程为：终端节点接收到用户IP数据包后，根据目的IP地址查找标签映射表，获取卫星ID、端口ID和目的终端ID信息；终端节点在IP数据包中封装卫星ID、端口ID和目的终端ID，发送给卫星节点；卫星节点判断IP数据包中的卫星ID，若与本卫星节点ID相同，则根据端口ID将IP数据包从相应的星地接口转发；否则，查找标签转发表，获取相应出端口，转发给下一跳卫星节点；终端节点从星地链路接收到IP数据包后，判断IP数据的目的终端ID，若与本终端节点ID相同，则将IP数据包转发给业务终端；否则，丢弃该IP数据包。
2.根据权利要求1所述的一种高轨骨干网分布式路由通信方法，其特征在于，步骤A中，标签转发表包括卫星ID、出端口；卫星节点提取IS-IS路由表项网段信息中的卫星ID以及出端口，生成标签转发表。
3.根据权利要求1所述的一种高轨骨干网分布式路由通信方法，其特征在于，步骤C中，终端节点运行RIP路由，启用卫星侧接口和用户侧接口，其中所有终端节点的卫星侧接口处于同一网段。
4.根据权利要求1所述的一种高轨骨干网分布式路由通信方法，其特征在于，步骤C中，卫星节点接收到RIP报文后，根据卫星ID查找标签转发表，若相应表项中的出端口与RIP报文接收端口相同，则向除接收外的其他端口进行转发；否则丢弃该RIP报文。
5.根据权利要求1所述的一种高轨骨干网分布式路由通信方法，其特征在于，步骤C中，标签映射表包括用户侧可达网段、卫星ID、端口ID、终端ID。
6.根据权利要求1所述的一种高轨骨干网分布式路由通信方法，其特征在于，步骤D中，终端节点跨星移动切换后，卫星侧接口地址不改变；终端节点接收到RIP报文后，根据用户侧可达网段和终端ID，更新标签映射的卫星ID和端口ID信息。
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