CN104661276A - 基于ip的多波束卫星移动通信路由选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于IP的多波束卫星移动通信路由选择方法，包括：根据CIDR划分IP地址方法分别给卫星和波束分配IP地址段，并根据CIDR路由选择算法定义卫星路由表格式的划分波束IP地址段步骤；对初始接入卫星通信系统的地球站进行地址配置，地球站向卫星发送地球站注册信息，卫星对向其发送注册信息的地球站作出应答的地球站注册步骤；卫星根据接收到的地球站注册信息，更新卫星路由表，得到多波束卫星移动通信路由的卫星路由更新步骤。本发明的路由选择方法，成功解决了卫星移动节点与地面固定节点之间的路由选择问题。

Description

基于IP的多波束卫星移动通信路由选择方法

技术领域

本发明属于卫星网络技术领域，特别是一种基于IP的多波束卫星移动通信路由的选择方法。

背景技术

卫星移动通信具有机动性强、覆盖范围大、可靠性好、传输效率高等特点，在军事应用中是保障作战行动的有效通信方式。卫星移动通信是指车辆、舰船、飞机及单兵在运动中利用卫星作为中继器进行的通信方式，是地面蜂窝移动通信的有效补充。卫星移动通信系统的主要特点包括：可实现移动平台的“动中通”，可提供多种业务，如话音、数据、定位和寻呼等，而且通信传输延时短,无需回音抵消器；可与地面蜂窝状移动通信系统及其它通信系统相结合，组成全球覆盖无缝通信网；对用户的要求反应速度快，适用于应急通信和军事通信等领域。

目前，世界上的卫星移动通信系统已有20多个，1976年，美国通信卫星公司开发了海事卫星系统，目的是为船舶与陆地用户之间提供区域性移动通信服务，后由国际海事组织倡导成立了国际海事卫星组织，并于1982年开始提供全球海上移动通信业务。经过十几年的发展，国际海事卫星组织已发展成为海上、陆地和空中全方位提供卫星移动通信服务的全球性通信组织，并于1995年正式更名为国际移动卫星组织，国际海事卫星系统也随之改为国际移动卫星系统。国际移动卫星系统第一代、第二代卫星的轨道高度为3.6万公里，第一代于1982年启用。随着系统的不断发展，1991年和1993年分别启用移动性更强的国际移动卫星C及M终端，国际移动卫星C终端采用信息存储转发方式进行通信，可使国际移动卫星的工作容量得到最大限度地利用，还可以使用户利用陆地通信网中各种通信方式发送数据。1993年又推出了国际移动卫星B数字全业务终端，1994年国际移动卫星全球呼叫系统正式投入业务使用，1995年用于导航业务的各种专用业务终端投入使用。

图拉雅1卫星是阿拉伯联合酋长国图拉雅卫星通信公司经营的世界上第二颗面向个人、支持手持机的区域性地球静止轨道移动通信卫星，于2000年10月20日发射，由美国波音卫星系统公司基于HS-702平台制造。地面使用的多模式手机可兼容全球移动通信系统(GSM)和GPS业务。2003年6月10日该国又成功地发射了图拉雅2卫星。

全球星系统是由美国劳拉公司和高通公司于1991年发起创建的低轨卫星移动通信系统。该系统由均匀分布在8个轨道面上的48颗卫星组成，可在全球范围(不包括南北极)内向用户提供“无逢隙”覆盖的卫星移动通信。全球星系统设计简单，既没有星间链路，也没有星上处理和星上交换功能，仅仅作为地面蜂窝系统的延伸和补充，从而扩大了移动通信系统的覆盖，系统采用了世界上先进的CDMA技术，可提供包括话音、传真、数据、短信息业务等多种优质服务。全球星系统的最大优点在于其简单直接的设计理念，因此降低了系统投资，减少了技术风险,也降低了用户的通信费用。铱系统是美国摩托罗拉公司于1987年提出的低轨全球个人卫星移动通信系统。该系统由围绕6个极地圆轨道运行的66颗卫星组成，每个轨道面分布11颗在轨运行卫星及数颗备份星。铱系统在全球共设置12个关口站，关口站是铱系统的一个重要组成部分，是提供铱系统业务和支持铱系统网络的地面设施。铱系统的主要技术特点是系统性能极为先进，卫星采用先进的星上处理和星上交换技术，具有独特的星间链路功能。星间链路利用类似ATM的分组交换技术通过卫星节点进行最佳路由选址，因其卫星网络建立了独立的星间信令和话音链路，从而形成覆盖全球的卫星通信网络。

卫星移动通信需要解决通信切换的问题，当前移动通信系统切换都是依靠建立在全球的信关站完成，论文“通信卫星切换控制技术研究及仿真”(通信技术，2010年第8期)讨论了一种新的切换技术，只需要一个信关控制子系统，并依靠卫星上的处理功能实现全球通信的切换控制，然而，该方法并没有基于IP的路由选择。

综上所述，现有技术存在的问题是：无法确定多波束卫星移动通信中卫星移动节点与地面固定节点之间的路由选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于IP的多波束卫星移动通信路由选择方法，成功解决了卫星移动节点与地面固定节点之间的路由选择问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于IP的多波束卫星移动通信路由选择方法，包括如下步骤：

10)划分波束IP地址段：根据CIDR划分IP地址方法分别给卫星和波束分配IP地址段，并根据CIDR路由选择算法定义卫星路由表格式；

20)地球站注册：对初始接入卫星通信系统的地球站进行地址配置，地球站向卫星发送地球站注册信息，卫星对向其发送注册信息的地球站作出应答；

30)卫星路由更新：卫星根据接收到的地球站注册信息，更新卫星路由表，得到多波束卫星移动通信路由。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

本发明采用基于IP的路由技术，成功解决了卫星移动节点与地面固定节点之间的路由选择问题。不但通信中切换无需借助信关站，而且路由表更新算法简单高效。

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明基于IP的多波束卫星移动通信路由选择方法流程图。

图2是本发明方法的工作原理示意图。

图3是图1中划分波束IP地址段步骤流程图。

图4是图1中地球站注册步骤流程图。

图5是地球站向卫星注册交互工作原理示意图。

图6是卫星路由表更新步骤流程图。

图7是地球站通信过程流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于IP的多波束卫星移动通信路由选择方法，其包括以下步骤：

10)划分波束IP地址段：根据CIDR划分IP地址方法分别给卫星和波束分配IP地址段，并根据CIDR路由选择算法定义卫星路由表格式。

图2是本发明基于IP的多波束卫星移动通信路由选择方法的工作原理图。

为便于路由表更新和减少路由表规模，对于卫星和波束采用分配IP地址段的方式，具体步骤如图3所示，包括：

11)划分卫星IP地址段：根据卫星下所容纳地球站规模给每个卫星分配一个IP地址段，把该IP地址段作为卫星移动通信系统中的一个网络，该IP地址段为网络号；

例如图2所示为本发明的一个示例，示例中卫星1的地址段为10.10.0.0/16，网络号为10.10.0.0，示例中卫星1具有200个波束；

12)划分波束IP地址段：在将每个卫星的IP地址段上划分为多个波束IP地址段，每个波束的IP地址段作为该卫星的一个子网；

在卫星地址段基础上划分波束IP地址段，每个波束的IP地址段作为卫星的一个子网，如图2示例，卫星1下波束1的IP地址段为10.10.1.0/24，波束2的IP地址段为10.10.2.0/24，波束3的IP地址段为10.10.3.0/24。

13)定义卫星路由表格式：定义包括目的地址、子网掩码、卫星号、波束号、转发端口的卫星路由表。

卫星路由表每项内容包括目的地址、子网掩码、卫星号、波束号、转发端口，图3中卫星1的路由表为表1所示。

表1卫星路由表格式示例

目的地址	掩码	卫星号	波束号	端口号
					10.10.1.0	255.255.255.0	1	1	P1
10.10.2.0	255.255.255.0	1	2	P2
					10.10.3.0	255.255.255.0	1	3	P3

20)地球站注册：对初始接入卫星通信系统的地球站进行地址配置，地球站向卫星发送地球站注册信息，卫星对向其发送注册信息的地球站作出应答；

地球站在初始和切换波束时都需要向卫星注册，具体步骤如图4所示，包括：

21)配置地球站：配置初始接入卫星通信系统的地球站，配置内容包括地球站IP地址和地球站板卡地址，地球站IP地址初始分配时若处于波束中，则从所处的波束IP地址段获取，否则从地球站将要进入的波束地址段中获取；

地球站初始接入卫星通信系统时需要对地球站进行配置，配置内容包括地球站IP地址和地球站板卡地址，地球站IP地址分配原则为：地球站IP地址初始分配时若处于波束中则从所处的波束IP地址段获取，否则从地球站将要进入的波束地址段中获取；

22)地球站向卫星注册：地球站初始进入卫星通信系统或从一个波束切换到另一个波束时，向卫星发送地球站注册信息，注册信息包括地球站IP地址、地球站板卡地址和地球站所属波束号；

23)卫星应答地球站：卫星接收到地球站注册信息后，向地球站发送注册应答信息，如果注册成功，则发送成功应答信息，应答成功信息包含波束对应的端口地址，否则发送失败应答信息，如果地球站未收到成功应答信息，则重新向卫星发送注册信息。

地球站与卫星的注册应答流程如图5所示。

30)卫星路由更新：卫星根据接收到的地球站注册信息，更新卫星路由表，得到多波束卫星移动通信路由。

卫星收到地球站注册时根据注册信息更新卫星路由表，具体步骤如图6所示，包括：

31)获取地球站信息：卫星从收到的地球站注册信息中，提取地球站IP地址、地球站板卡地址和地球站所属波束号；

卫星收到地球站注册信息时从注册信息中提取地球站IP地址、地球站板卡地址和地球站所属波束号，地球站初始进入卫星通信系统或从一个波束进度到另一个波束时都要向卫星发送地球站注册信息；

32)更新卫星路由表：卫星根据获取的地球站信息，更新卫星路由表，得到新的多波束卫星移动通信路由。

卫星根据收到的地球站信息，对卫星路由表进行更新，在卫星路由表中特定主机路由项采用定时刷新的机制，当特定主机路由项24小时不刷新时自动删除该项。路由表更新具体算法如下：

1.判断地球站IP地址和波束号是否在一个子网中，如果是则结束，否则转2；

2.路由表中是否存在相同地址的特定主机路由，如果有转4，如果没有转3；

3.增加特定主机路由，转5；

4.更新已有特定主机路由，转5；

5.结束。

地球站加入卫星通信网进行通信的全过程如图7所示。

本发明采用基于IP的路由技术，成功解决了卫星移动节点与地面固定节点之间的路由选择问题。不但通信中切换无需借助信关站，而且路由表更新算法简单高效。

Claims (4)

1.一种基于IP的多波束卫星移动通信路由选择方法，其特征在于，包括如下步骤：

10)划分波束IP地址段：根据CIDR划分IP地址方法分别给卫星和波束分配IP地址段，并根据CIDR路由选择算法定义卫星路由表格式；

20)地球站注册：对初始接入卫星通信系统的地球站进行地址配置，地球站向卫星发送地球站注册信息，卫星对向其发送注册信息的地球站作出应答；

30)卫星路由更新：卫星根据接收到的地球站注册信息，更新卫星路由表，得到多波束卫星移动通信路由。

2.根据权利要求1所述的路由选择方法，其特征在于，所述划分波束IP地址段(10)步骤包括：

11)划分卫星IP地址段：根据卫星下所容纳地球站规模给每个卫星分配一个IP地址段，把该IP地址段作为卫星移动通信系统中的一个网络，该IP地址段为网络号；

12)划分波束IP地址段：在将每个卫星的IP地址段上划分为多个波束IP地址段，每个波束的IP地址段作为该卫星的一个子网；

13)定义卫星路由表格式：定义包括目的地址、子网掩码、卫星号、波束号、转发端口的卫星路由表。

3.根据权利要求1所述的路由选择方法，其特征在于，所述地球站注册(20)步骤包括：

21)配置地球站：配置初始接入卫星通信系统的地球站，配置内容包括地球站IP地址和地球站板卡地址，地球站IP地址初始分配时若处于波束中，则从所处的波束IP地址段获取，否则从地球站将要进入的波束地址段中获取；

22)地球站向卫星注册：地球站初始进入卫星通信系统或从一个波束切换到另一个波束时，向卫星发送地球站注册信息，注册信息包括地球站IP地址、地球站板卡地址和地球站所属波束号；

23)卫星应答地球站：卫星接收到地球站注册信息后，向地球站发送注册应答信息，如果注册成功，则发送成功应答信息，应答成功信息包含波束对应的端口地址，否则发送失败应答信息，如果地球站未收到成功应答信息，则重新向卫星发送注册信息。

4.根据权利要求1所述的路由选择方法，其特征在于，所述卫星路由更新(30)步骤包括：

31)获取地球站信息：卫星从收到的地球站注册信息中，提取地球站IP地址、地球站板卡地址和地球站所属波束号；

32)更新卫星路由表：卫星根据获取的地球站信息，更新卫星路由表，得到新的多波束卫星移动通信路由。