CN106101012B - 一种卫星ip网关协议适配的方法 - Google Patents

一种卫星ip网关协议适配的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106101012B
CN106101012B CN201610529906.1A CN201610529906A CN106101012B CN 106101012 B CN106101012 B CN 106101012B CN 201610529906 A CN201610529906 A CN 201610529906A CN 106101012 B CN106101012 B CN 106101012B
Authority
CN
China
Prior art keywords
message
data
air interface
user mode
linux
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610529906.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106101012A (zh
Inventor
贺翔
林家群
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Haige Communication Group Inc Co
Original Assignee
Guangzhou Haige Communication Group Inc Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Haige Communication Group Inc Co filed Critical Guangzhou Haige Communication Group Inc Co
Priority to CN201610529906.1A priority Critical patent/CN106101012B/zh
Publication of CN106101012A publication Critical patent/CN106101012A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106101012B publication Critical patent/CN106101012B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/08Protocols for interworking; Protocol conversion
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10Flow control; Congestion control
    • H04L47/22Traffic shaping
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10Flow control; Congestion control
    • H04L47/24Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10Flow control; Congestion control
    • H04L47/24Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS
    • H04L47/2483Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS involving identification of individual flows

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种卫星IP网关协议适配的方法,所述方法包括:下行通路中设备空口接收到数据流后,层层解封装恢复出IP报文交给Linux用户态程序处理;进而Linux用户态程序将处理后的IP报文转交给Linux内核,经过协议栈根据路由信息将数据报文给物理网卡进行转发;上行通路中物理网卡接收到的IP报文经过协议栈将需要的转交给用户态程序,进行封装为空口数据格式转发到空口。本发明适用于卫星通信IP网关设备,可以实现地面网与卫星网络之间的互联互通,满足航空、远洋及其它偏远地区的互联网接入需求。

Description

一种卫星IP网关协议适配的方法
技术领域
本发明涉及卫星通信的研究领域,特别涉及一种卫星IP网关协议适配的方法。
背景技术
卫星通信覆盖区域广,带宽容量高,这些特点对于航空、航海用户和偏远地区等缺少地面通信的用户是极为合适的,甚至成为唯一选择。由于体积、质量等限制,现有卫星通信系统往往选取部分主流业务进行支持,如话音、数据报业务等。若卫星通信系统与地面以太网络能够互联互通,用户可以基于该网络实现丰富多样的互联网应用,而无需特殊定制大部分具体业务。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种卫星IP网关协议适配的方法,适用于卫星通信IP网关设备,以实现地面网与卫星网络之间的互联互通,满足航空、远洋及其它偏远地区的互联网接入需求。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明的一种卫星IP网关协议适配的方法,所述方法包括:
下行链路中,设备空口接收到数据流后,层层解封装恢复出IP报文交给Linux用户态程序处理;
Linux用户态程序将处理后的IP报文转交给Linux内核,经过协议栈根据路由信息将数据报文给物理网卡进行转发;
上行链路中,物理网卡接收到的IP报文经过协议栈将需要的转交给用户态程序,进行封装为空口数据格式转发到空口。
作为优选的技术方案,对于下行数据,其适配方法为:
空口接收卫星下行数据流;
用户态程序按照空口协议定义恢复出IP报文;
进行数据报文处理后,使用Linux虚拟网络设备TUN/TAP将IP报文转发到内核协议栈;
由Linux内核将IP数据根据路由表转发到物理网卡设备。
作为优选的技术方案,对于上行数据,其适配方法为:
设备物理网卡接收到IP数据报文后,根据路由表将需要发送到空口的报文转发到虚拟网络设备TUN/TAP;
用户态程序从TUN/TAP取得报文做相应处理后,根据空口协议定义封装空口数据包;
使用空口接口发送到卫星。
作为优选的技术方案,在设备空口接收到数据流后,层层解封装恢复出IP报文交给Linux用户态程序处理的步骤中,层层解封装恢复出IP报文的具体方法为:
针对当前接收Buffer里的MAC层PDU按照识别标志PID进行分类;
针对PID=x的MAC层PDU进行重组,循环直到Buffer里该数据段信息的末尾,PDULeft对象保留重组中余剩的有效PDU,作为下一数据段信息的起头;按照上述过程继续重组;
对重组生成的数据段信息按照数据段协议头定义过滤出IP数据段,去掉数据段协议头封装,即恢复出IP报文。
作为优选的技术方案,在设备空口接收到数据流后,层层解封装恢复出IP报文交给Linux用户态程序处理的步骤中,Linux用户态程序对恢复出的IP报文进行处理的具体方法为:
对下行IP报文进行速率及流量统计,用于链路监视及计费;
对下行IP报文按照协议或业务类型进行分类,针对需要可靠保证的报文进行ACK应答及掉包重传请求。
作为优选的技术方案,将空口恢复出的IP报文经过用户态程序处理后经过转发到Linux内核的方式为:
Linux内核中开启通用TUN/TAP设备驱动支持;
用户态程序打开TUN/TAP设备,使用write函数将IP报文写入。作为优选的技术方案,在Linux用户态程序将处理后的IP报文转交给Linux内核,经过协议栈根据路由信息将数据报文给物理网卡进行转发的步骤中,协议栈根据路由信息将数据报文给物理网卡进行转发的具体方法为:
开启Linux操作系统IP转发支持;
建立IP路由表,将需要转发到地面网络的IP数据包指明路由到物理网卡;
作为优选的技术方案,将物理网卡收到的IP报文根据路由转发到用户态程序的方式为:
Linux内核中开启通用TUN/TAP设备驱动支持;
开启Linux操作系统IP转发支持;
建立IP路由表,对需要转发到空中的IP数据包指明路由到TUN/TAP设备;
用户态程序打开TUN/TAP设备,使用read函数读出IP报文。
作为优选的技术方案,在物理网卡接收到的IP报文经过协议栈将需要的转交给用户态程序,进行封装为空口数据格式转发到空口的步骤中,进行封装为空口数据格式转发到空口的具体方法为:
对IP报文按照数据段协议定义封装协议头形成数据段;
对数据段按照MAC层PDU有效数据区大小为单元进行分段,按照所分配识别标志PID进行MAC层PDU封装;如不能凑够整数个MAC层PDU,余剩的空间作为下一个数据段的起头位置;
对MAC层PDU使用空口接口驱动程序发送到空口。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
1、本发明在不断简化设计的卫星通信网关中,实现卫星链路协议栈到IP协议栈的转换,从而完成丰富多样的网络应用,拓展卫星通信网关的应用范围。
2、本发明采用TUN/TAP设备作为用户态程序接口,采用标准read/write函数进行读/写,即可与Linux内核IP协议栈通信。简化了与地面以太网络的接口交互设计。
3、本发明利用Linux路由转发功能实现卫星网络与本地网络IP数据包的识别与分发,简化了IP过滤与路由工作,并可方便利用Linux内核实现流量整形、端口限速、优先级等Qos工作。
附图说明
图1是本发明的网络拓扑结构图;
图2是本发明的适配方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1、图2所示,在卫星IP网关设备上运行嵌入式Linux操作系统,通过空口接口驱动程序完成空口数据流的收发;通过用户态应用程序完成空口协议栈的封装/解封装,链路监视、Qos、计费等,及通过TUN/TAP与Linux内核协议栈通信;通过设置路由表实现IP分组路由。通过上述过程实现从卫星网络到地面IP网络的适配。
下行适配方法包括:空口接收卫星下行数据流;用户态应用程序按照空口协议定义恢复出IP报文;进行数据报文处理后,使用Linux虚拟网络设备TUN/TAP将IP报文转发到内核协议栈;由Linux内核将IP数据根据路由表转发到物理网卡设备。
上行适配方法包括:设备物理网卡接收到IP数据报文后,根据路由表将需要发送到空口的报文转发到虚拟网络设备TUN/TAP;用户态应用程序从TUN/TAP取得报文做相应处理后,根据空口协议定义封装空口数据包;使用空口接口发送到卫星。
本实施例一种卫星IP网关协议适配的方法,该方法包括:
S1、下行链路中,设备空口接收到数据流后,层层解封装恢复出IP报文交给Linux用户态程序处理;
S2、Linux用户态程序将处理后的IP报文转交给Linux内核,经过协议栈根据路由信息将数据报文给物理网卡进行转发;
S3、上行链路中,物理网卡接收到的IP报文经过协议栈将需要的转交给用户态程序,进行封装为空口数据格式转发到空口。
本实施例的适配方法同时适用于上行数据和下行数据,对于下行数据,其适配方法为:
A:空口接收卫星下行数据流;
A1、用户态程序按照空口协议定义恢复出IP报文;
A2、进行数据报文处理后,使用Linux虚拟网络设备TUN/TAP将IP报文转发到内核协议栈;
A3、由Linux内核将IP数据根据路由表转发到物理网卡设备。
B:对于上行数据,其适配方法为:
B1、设备物理网卡接收到IP数据报文后,根据路由表将需要发送到空口的报文转发到虚拟网络设备TUN/TAP;
B2、用户态程序从TUN/TAP取得报文做相应处理后,根据空口协议定义封装空口数据包;
B3、使用空口接口发送到卫星。
在步骤S1中,层层解封装恢复出IP报文的具体方法为:
S11、针对当前接收Buffer里的MAC层PDU按照识别标志PID进行分类;
S12、针对PID=x的MAC层PDU进行重组,循环直到Buffer里该数据段信息的末尾,PDULeft对象保留重组中余剩的有效PDU,作为下一数据段信息的起头;按照上述过程继续重组;
S13、对重组生成的数据段信息按照数据段协议头定义过滤出IP数据段,去掉数据段协议头封装,即恢复出IP报文。
在步骤S1中,Linux用户态程序对恢复出的IP报文进行处理的具体方法为:
S14、对下行IP报文进行速率及流量统计,用于链路监视及计费;
S15、对下行IP报文按照协议或业务类型进行分类,针对需要可靠保证的报文进行ACK应答及掉包重传请求;
在步骤S2中,将空口恢复出的IP报文经过用户态程序处理后经过转发到Linux内核的方式为:
S21、Linux内核中开启通用TUN/TAP设备驱动支持;
S22、用户态程序打开TUN/TAP设备,使用write函数将IP报文写入。
在步骤S2中,协议栈根据路由信息将数据报文给物理网卡进行转发的具体方法为:
S23、开启Linux操作系统IP转发支持;
S24、建立IP路由表,将需要转发到地面网络的IP数据包指明路由到物理网卡;
步骤S3中,将物理网卡收到的IP报文根据路由转发到用户态程序的方式为:
S31、Linux内核中开启通用TUN/TAP设备驱动支持;
S32、开启Linux操作系统IP转发支持;
S33、建立IP路由表,对需要转发到空中的IP数据包指明路由到TUN/TAP设备;
S34、用户态程序打开TUN/TAP设备,使用read函数读出IP报文。
步骤S3中,进行封装为空口数据格式转发到空口的具体方法为:
S35、对IP报文按照数据段协议定义封装协议头形成数据段;
S36、对数据段按照MAC层PDU有效数据区大小为单元进行分段,按照所分配识别标志PID进行MAC层PDU封装;如不能凑够整数个MAC层PDU,余剩的空间作为下一个数据段的起头位置;
S37、对MAC层PDU使用空口接口驱动程序发送到空口。
本实施例通过采用TUN/TAP设备作为用户态程序接口,采用标准read/write函数进行读/写,即可与Linux内核IP协议栈通信。简化了与地面以太网络的接口交互设计。实现卫星链路协议栈到IP协议栈的转换,从而完成丰富多样的网络应用,拓展卫星通信网关的应用范围。
实施例2
本发明实现卫星IP网关协议适配的方法,与实施例一不同的是,以常见卫星空口数据格式TS数据流为例,进一步公开了实现地面IP网络与卫星网络互联互通的步骤。
下行数据处理步骤如下:
步骤1:终端上电后启动嵌入式Linux操作系统并加载TUN/TAP驱动及空口接口驱动。启动操作系统IP转发功能;
步骤2:用户态应用程序通过空口接口读取来自卫星的TS数据流,根据PID抽取出封装着IP数据的MPEG数据流,解封装恢复出ULE/MPE数据,进一步解析得到IP格式数据;
步骤3:用户态应用程序对IP数据进行统计分析等;
步骤4:用户态应用程序将IP数据写入三层虚拟网卡TUN;
步骤5:根据目的IP地址设置好路由表后,嵌入式Linux操作系统将IP数据通过物理网卡转发到下一跳IP设备;
上行数据处理步骤如下:
步骤1:网关设备物理网卡接收到IP数据包,根据设置好的路由表信息,将需要转发的数据包转发至三层虚拟网卡TUN;
步骤2:用户态应用程序从TUN设备读取到IP数据,进行统计分析、根据Qos策略排队等;
步骤3:用户态应用程序将IP数据封装成ULE/MPE格式,进一步根据PID封装成MPEG格式;
步骤4:用户态应用程序使用空口接口按照TS流格式将据发送到卫星。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种卫星IP网关协议适配的方法,其特征在于,所述方法包括:
下行链路中,设备空口接收到数据流后,层层解封装恢复出IP报文交给Linux用户态程序处理;
Linux用户态程序对恢复出的IP报文进行处理的具体方法为:
对下行IP报文进行速率及流量统计,用于链路监视及计费;
对下行IP报文按照协议或业务类型进行分类,针对需要可靠保证的报文进行ACK应答及掉包重传请求;
Linux用户态程序将处理后的IP报文转交给Linux内核,经过协议栈根据路由信息将数据报文给物理网卡进行转发;
上行链路中,物理网卡接收到的IP报文经过协议栈将需要的转交给用户态程序,进行封装为空口数据格式转发到空口;
对于下行数据,其适配方法为:
空口接收卫星下行数据流;
将解封恢复出的IP报文交给Linux用户态程序处理;
进行数据报文处理后,使用Linux虚拟网络设备TUN/TAP将IP报文转发到内核协议栈;
由Linux内核将IP数据根据路由表转发到物理网卡设备;
对于上行数据,其适配方法为:
设备物理网卡接收到IP数据报文后,根据路由表将需要发送到空口的报文转发到虚拟网络设备TUN/TAP;
用户态程序从TUN/TAP取得报文做相应处理后,根据空口协议定义封装空口数据包;
使用空口接口发送到卫星。
2.根据权利要求1所述的一种卫星IP网关协议适配的方法,其特征在于,将空口恢复出的IP报文经过用户态程序处理后经过转发到Linux内核的方式为:
Linux内核中开启通用TUN/TAP设备驱动支持;
用户态程序打开TUN/TAP设备,使用write函数将IP报文写入。
3.根据权利要求1所述的一种卫星IP网关协议适配的方法,其特征在于,在Linux用户态程序将处理后的IP报文转交给Linux内核,经过协议栈根据路由信息将数据报文给物理网卡进行转发的步骤中,协议栈根据路由信息将数据报文给物理网卡进行转发的具体方法为:
开启Linux操作系统IP转发支持;
建立IP路由表,将需要转发到地面网络的IP数据包指明路由到物理网卡。
4.根据权利要求1所述的一种卫星IP网关协议适配的方法,其特征在于,将物理网卡收到的IP报文根据路由转发到用户态程序的方式为:
Linux内核中开启通用TUN/TAP设备驱动支持;
开启Linux操作系统IP转发支持;
建立IP路由表,对需要转发到空中的IP数据包指明路由到TUN/TAP设备;
用户态程序打开TUN/TAP设备,使用read函数读出IP报文。
5.根据权利要求1所述的一种卫星IP网关协议适配的方法,其特征在于,在物理网卡接收到的IP报文经过协议栈将需要的转交给用户态程序,进行封装为空口数据格式转发到空口的步骤中,进行封装为空口数据格式转发到空口的具体方法为:
对IP报文按照数据段协议定义封装协议头形成数据段;
对数据段按照MAC层PDU有效数据区大小为单元进行分段,按照所分配识别标志PID进行MAC层PDU封装;如不能凑够整数个MAC层PDU,余剩的空间作为下一个数据段的起头位置;
对MAC层PDU使用空口接口驱动程序发送到空口。
CN201610529906.1A 2016-07-06 2016-07-06 一种卫星ip网关协议适配的方法 Active CN106101012B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610529906.1A CN106101012B (zh) 2016-07-06 2016-07-06 一种卫星ip网关协议适配的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610529906.1A CN106101012B (zh) 2016-07-06 2016-07-06 一种卫星ip网关协议适配的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106101012A CN106101012A (zh) 2016-11-09
CN106101012B true CN106101012B (zh) 2020-05-12

Family

ID=57212383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610529906.1A Active CN106101012B (zh) 2016-07-06 2016-07-06 一种卫星ip网关协议适配的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106101012B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110401923B (zh) * 2019-04-19 2021-08-10 广州天链通信科技有限公司 一种vsat终端网桥和路由方式同时支持的方法和vsat终端
CN112506674B (zh) * 2019-09-16 2024-02-02 北京华耀科技有限公司 Linux系统下用户态TCP/IP协议栈与本地应用通信的系统及方法
CN110958258B (zh) * 2019-12-09 2021-10-22 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种支持多数据类型可扩展的交换式接口协议转换装置
CN111565131B (zh) * 2020-04-22 2022-04-08 烽火通信科技股份有限公司 一种家庭网关cpu测速方法及系统
CN114567583A (zh) * 2022-02-24 2022-05-31 北京卓越信通电子股份有限公司 一种路由报文从网卡经内核到路由模块的传输方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105245271A (zh) * 2015-10-27 2016-01-13 航天恒星科技有限公司 卫星通信网络加速装置以及方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2627067C (en) * 2005-10-28 2010-02-16 Viasat, Inc. Adaptive coding and modulation for broadband data transmission
CN102882879B (zh) * 2012-10-08 2015-10-07 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种适用于卫星信道的ip数据压缩传输方法
CN103312601B (zh) * 2013-05-31 2017-04-19 汉柏科技有限公司 用户态到内核态的数据报文处理方法
CN103428226B (zh) * 2013-08-30 2017-04-19 天津汉柏汉安信息技术有限公司 一种用户态与内核通信的方法与系统
CN103763630A (zh) * 2014-01-23 2014-04-30 深圳市同洲电子股份有限公司 一种网关设备以及协议转换的方法
WO2015135120A1 (zh) * 2014-03-11 2015-09-17 华为技术有限公司 端到端的网络QoS控制系统、通信设备和端到端的网络QoS控制方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105245271A (zh) * 2015-10-27 2016-01-13 航天恒星科技有限公司 卫星通信网络加速装置以及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106101012A (zh) 2016-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106101012B (zh) 一种卫星ip网关协议适配的方法
JP4893581B2 (ja) 多重化通信システム、送信処理装置、受信処理装置、多重化通信方法、送信処理方法、および受信処理方法
US10659572B2 (en) Handling different protocol data unit types in a device to device communication system
JP4627669B2 (ja) パケット転送装置およびその転送制御方式
US9143585B2 (en) Method and system for generic multiprotocol convergence over wireless air interface
US8160106B2 (en) Method, device and system for transmitting Ethernet packets
US20020032788A1 (en) Method and means for transmitting data of different quality of service in internet protocol datagrams
JP2004512787A (ja) セルラーネットワークのバックホール接続上のip適応層
US20090161600A1 (en) Wireless slave unit
CN105577501B (zh) 专网客户终端设备的下挂设备入网通信实现方法及装置
CN107196834B (zh) 报文处理方法及设备
US20110038304A1 (en) Telecommunication network broadband off-loading system and method
CA2361433A1 (en) Internet over satellite
US20220407742A1 (en) Time-sensitive transmission of ethernet traffic between endpoint network nodes
CN114979839B (zh) 一种传输控制协议代理方法及通信装置
WO2019134496A1 (zh) 数据传输方法及通信设备
EP2760173A1 (en) Data transmission method, device and system
CN102045249B (zh) 一种网络通信中报文的转发方法和设备
KR100533669B1 (ko) 모바일 애드 혹 네트워크에서 데이터 패킷 전송 효율의개선을 위한 네트워크 장치 및 패킷 송수신 방법
CN101557386A (zh) 数据发送方法与装置及数据接收方法与装置
CN109951458B (zh) 一种应用于模拟ICP环境的RapidIO/FC协议转换系统及方法
EP2984793A1 (en) System and method for data transmission
CN115065982A (zh) 一种基于卫星链路提高5g业务传输速率的方法及系统
CN101287008B (zh) 实现子网依赖汇聚协议的系统
WO2015165056A1 (zh) 一种数据传输、转发信息更新的方法、通信设备和控制器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant