CN107645449B - 一种路径规划方法及天地一体化网络系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种路径规划方法及天地一体化网络系统，涉及通信领域，以解决因路径过长而产生较大时延且增大业务请求报文丢失风险的问题。方法包括：地基SDN控制器指示发送地面站广播第一探测报文，并获取发送地面站所在地基系统中每个地面站接收的第一反馈报文；地基SDN控制器根据第一反馈报文，确定发送地面站与接收地面站之间的拓扑路径，以及每条拓扑路径的路径时延；地基SDN控制器将路径时延中最小路径时延对应的拓扑路径确定为中间拓扑路径；若中间拓扑路径的路径时延小于时间阈值，则地基SDN控制器将中间拓扑路径确定为用于转发业务请求报文的指定拓扑路径。本申请适用于规划天地一体化网络系统中的报文发送路径。

Description

一种路径规划方法及天地一体化网络系统

技术领域

本发明涉及通信网络技术领域，尤其涉及一种路径规划方法及天地一体化网络系统。

背景技术

天地一体化网络系统由天基系统和地基系统共同组网而成，如图1所示，天基系统以低轨卫星(Low Earth Orbit，LEO)为主体，地基系统以地面站为主体。由于LEO与LEO之间距离，以及LEO与地面站之间距离的限制，LEO通常只能与信号可达的另一LEO通信，同时也仅能与自身通信范围内的地面站进行通信。由于LEO与LEO之间的距离较远，且LEO之间传送业务请求报文的大小有限、速率较慢，因此，当发送LEO向接收LEO发送业务请求报文时，通常借助地面站将所需发送业务请求报文转发到接收LEO。

当发送地面站接收到业务请求报文时，会随机将业务请求报文转发到下一跳地面站，这样业务请求报文在多个地面站之间逐跳随机转发，最终到达接收地面站时停止在多个地面站之间的转发，由接收地面站将业务请求报文转发到接收LEO。由于业务请求报文的随机转发机制，业务请求报文转发的路径通常过长，这样就会产生较大路径时延，增大了业务请求报文丢失的风险。

发明内容

本申请提供一种路径规划方法及天地一体化网络系统，用于解决因路径过长而产生较大路径时延且增大业务请求报文丢失的风险的问题。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种路径规划方法，所述方法包括：

地基SDN控制器指示发送地面站广播第一探测报文，所述第一探测报文用于指示接收到所述第一探测报文的地面站广播所述第一探测报文；

所述地基SDN控制器获取所述发送地面站所在地基系统中每个地面站接收的其他地面站响应于所述第一探测报文的第一反馈报文；

所述地基SDN控制器根据所述第一反馈报文，确定所述发送地面站与接收地面站之间的拓扑路径，以及每条拓扑路径的路径时延；

所述地基SDN控制器将所述路径时延中最小路径时延对应的拓扑路径确定为中间拓扑路径；

若所述中间拓扑路径的路径时延小于时间阈值，则所述地基SDN控制器将所述中间拓扑路径确定为用于转发业务请求报文的指定拓扑路径。

第二方面，本申请提供一种天地一体化网络系统，所述系统包括：

地基SDN控制器，用于指示发送地面站广播第一探测报文，所述第一探测报文用于指示接收到所述第一探测报文的地面站广播所述第一探测报文；

所述地基SDN控制器，还用于获取所述发送地面站所在地基系统中每个地面站接收的其他地面站响应于所述第一探测报文的第一反馈报文；

所述地基SDN控制器，还用于根据所述第一反馈报文，确定所述发送地面站与接收地面站之间的拓扑路径，以及每条拓扑路径的路径时延；

所述地基SDN控制器，还用于将所述路径时延中最小路径时延对应的拓扑路径确定为中间拓扑路径；

所述地基SDN控制器，还用于当所述中间拓扑路径的路径时延小于时间阈值时，将所述中间拓扑路径确定为用于转发业务请求报文的指定拓扑路径。

本申请提供的路径规划方法及天地一体化网络系统，相比较于现有技术中发送地面站随机选择下一跳地面站，在多个地面站之间逐跳转发后，将业务请求报文发送至接收地面站，本申请通过部署地基软件定义网络(SoftwareDefined Network，SDN)控制器规划业务请求报文在地基系统中的发送路径；当发送LEO需要向接收地面站或者接收LEO发送业务请求报文时，地基SDN控制器先利用探测报文，确定发送地面站与接收地面站之间可连接的所有拓扑路径，之后再选择路径时延最小的拓扑路径作为中间拓扑路径，若中间拓扑路径小于时间阈值，则采用该中间拓扑路径作为指定拓扑路径转发业务请求报文。这样一来，就保证了在发送业务请求报文时，所需耗费的时间最短，与随机选择路径相比，降低了业务请求报文转发的路径时延，降低了业务请求报文丢失的风险；并且，本申请所选择的指定拓扑路径小于时间阈值，使得在发送LEO移动出发送地面站的通信范围前，接收LEO能够接收到业务请求报文，保证了业务请求报文的及时且准确的发送。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为背景技术提供的一种天地一体化网络系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种天地一体化网络系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种路径规划方法的交互图；

图4为本发明实施例提供的另一种路径规划方法的交互图；

图5为本发明实施例提供的另一种路径规划方法的交互图；

图6为本发明实施例提供的另一种路径规划方法的交互图；

图7为本发明实施例提供的另一种路径规划方法的交互图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明实施例提供一种路径规划方法，该方法应用于一种天地一体化网络系统00，在该天地一体化网络系统00中，如图2所示，至少包括天基系统01、地基系统02和协同器03，其中，天基系统01至少包括天基SDN控制器011和LEO012，地基系统至少包括地基SDN控制器021以及地面站022。天基SDN控制器011用于控制LEO与其他LEO或地面站的通信；LEO至少包括通信卫星、中继卫星、导航卫星等用于侦察、测绘、气象探测等功能的应用卫星；地基SDN控制器021用于控制地面站与其他地面站或LEO的通信；地面站用于为LEO提供网络化服务；协同器03用于支持天基SDN控制器011与地基SDN控制器021之间的数据传输。在本发明实施例中，以LEO012作为发送LEO，LEO013作为接收LEO，地面站022作为发送地面站，地面站023作为接收地面站为例介绍本发明实施例提供的路径规划方法及天地一体化网络系统。如图3所示，该方法由发送地面站012和地基SDN控制器来共同完成，该方法流程包括：

步骤101、地基SDN控制器指示发送地面站广播第一探测报文。

在本发明实施例中，地基SDN控制器021只拥有一个逻辑实体。由于地面站之间的距离普遍较远，当存在于一个物理实体中时，地基SDN控制器021难以连接所有地面站，因此，在不同的地理位置部署多个物理实体，以供处于不同地理位置的地面站连接地基SDN控制器021。也就是说，在部署地基SDN控制器021的物理实体时，能够供地基SDN控制器021连接所有地面站的位置都可以作为地基SDN控制器021物理实体的部署位置，因此，地基SDN控制器021的物理实体部署的具体位置，以及部署方式，在此不做限定。

需要说明的是，在一般情况下，地面站之间间隔的距离较远，因此在某一时刻，发送LEO012仅处于一个地面站的通信范围内，将该地面站确定为发送地面站；接收LEO013也仅处于一个地面站的通信范围内，将该地面站确定为接收地面站。若在某一时刻。发送地面站022或接收地面站023处于至少两个地面站的通信范围内，则天基SDN控制器011指示发送LEO012向每个可连接的地面站发送探测报文，确定发送LEO012与每个地面站的路径时延，之后将上述路径时延中最小路径时延对应的地面站确定为发送地面站；采用与上述相似的方法，将接收LEO013与可连接的地面站之间所有拓扑路径的路径时延中最小路径时延对应的地面站确定为接收地面站023。

步骤102、发送地面站广播第一探测报文。

其中，所述第一探测报文用于指示接收到所述第一探测报文的地面站广播所述第一探测报文，直至每个地面站不再接收到其他地面站中，未向该地面站发送过第一探测报文的地面站发送的第一探测报文时，停止广播所述第一探测报文。

步骤103、发送地面站所在地基系统中每个地面站接收的其他地面站响应于第一探测报文的第一反馈报文。

需要说明的是，当每个地面站接收到第一探测报文时，都向发送该探测报文的地面站发送第一反馈报文，通过第一反馈报文，发送第一探测报文的地面站就确定了自身与接收第一探测报文的地面站之间存在拓扑路径。

步骤104、地基SDN控制器获取第一反馈报文。

步骤105、地基SDN控制器根据第一反馈报文，确定发送地面站与接收地面站之间的拓扑路径，以及每条拓扑路径的路径时延。

步骤106、地基SDN控制器将路径时延中最小路径时延对应的拓扑路径确定为中间拓扑路径。

例如，A和B分别代表发送地面站022和接收地面站023，地基系统02中还存在C、D、E这3个地面站。根据第一反馈报文，地基SDN控制器021确定A和B、D、E能够通信，B能够与C、D进行通信，D、E之间能够进行通信，则根据上述信息能够确定的A与B之前的所有拓扑路径为：A到B、A到D到B、A到E到D到B。根据第一反馈报文中的报文发送时间与报文接收时间，可以确定A与B、A与D、A与E、D与E、B与D之间的路径时延，进而确定所有拓扑路径中，每条拓扑路径的路径时延。经过计算，A到D到B这一条拓扑路径的路径时延最小，将该拓扑路径确定为中间拓扑路径。

步骤107、若中间拓扑路径的路径时延小于时间阈值，则地基SDN控制器将中间拓扑路径确定为用于转发业务请求报文的指定拓扑路径。

需要说明的是，由于在天地一体化网络系统00中，所有LEO都处于不断移动的状态中，在一定时间内，发送LEO012处于某一个地面站的通信范围内，则将该地面站确定为发送地面站022；若超出一定时间，发送LEO012移动出该地面站的通信范围，则需要重新确定发送地面站022，同理，若超出一定时间，则需要重新确定接收地面站023。因此，在本发明实施例中，需要根据发送LEO012在发送地面站022的通信范围内移动的时间，以及接收LEO013在接收地面站023的通信范围内移动的时间确定时间阈值，若中间拓扑路径的路径时延小于时间阈值，则该中间拓扑路径能够用于将业务请求报文从发送LEO012发送到接收LEO013。其中，时间阈值为经验值。

本发明实施例通过部署地基SDN控制器021规划业务请求报文在地基系统02中的发送路径；当发送LEO012需要向接收地面站023或者接收LEO013发送业务请求报文时，地基SDN控制器021先利用探测报文，确定发送地面站022与接收地面站023之间可连接的所有拓扑路径，之后再选择路径时延最小的拓扑路径作为中间拓扑路径，若中间拓扑路径小于时间阈值，则采用该中间拓扑路径作为指定拓扑路径转发业务请求报文。这样一来，就保证了在发送业务请求报文时，所需耗费的时间最短，与随机选择路径相比，降低了业务请求报文转发的路径时延，降低了业务请求报文丢失的风险；并且，本发明实施例所选择的指定拓扑路径小于时间阈值，使得在发送LEO012移动出发送地面站022的通信范围前，接收LEO013能够接收到业务请求报文，保证了业务请求报文的及时且准确的发送。

为了确定路径时延最小的中间拓扑路径，在本发明实施例的一个实现方式中，需要确定发送LEO012与接收LEO013之间的所有拓扑路径的路径时延，因此，在如图3所示的实现方式的基础上，还可以实现如图4所示的实现方式。其中，在执行步骤107若中间拓扑路径的路径时延小于时间阈值，则地基SDN控制器将中间拓扑路径确定为用于转发业务请求报文的指定拓扑路径之前，还可以执行步骤101至步骤105以及步骤107至步骤118：

步骤108、发送LEO判断业务请求报文的大小与数据量阈值的大小关系。

步骤109、发送LEO向天基SDN控制器发送大小关系。

需要说明的是，天基系统01中每个低轨卫星LEO与天基SDN控制器011连接，与地基系统02部署地基SDN控制器021类似，天基系统01也只需要部署一个天基SDN控制器011，该天基SDN控制器011具有一个逻辑实体，以及多个物理实体。

步骤110、当业务请求报文的大小不超过数据量阈值时，天基SDN控制器指示发送LEO向接收LEO发送第二探测报文。

需要说明的是，LEO向通信可达的另一个LEO发送业务请求报文时，所发送的业务请求报文的大小不能超过数据量阈值，否则，只能通过地面站转发业务请求报文。

步骤111、发送LEO向接收LEO发送第二探测报文。

步骤112、若接收到第二探测报文，则接收LEO生成第二反馈报文。

步骤113、天基SDN控制器获取第二反馈报文。

步骤114、天基SDN控制器根据第二反馈报文，确定直接路径时延。

其中，直接路径为发送LEO向接收LEO发送第二探测报文时所使用的路径。

步骤115、天基SDN控制器确定发送LEO与发送地面站之间的第一路径时延，以及接收LEO与接收地面站之间的第二路径时延。

步骤116、协同器获取直接路径时延、第一路径时延和第二路径时延。

需要说明的是，天基系统01与地基系统02的SDN控制器分别完成各自的网络控制，天基SDN控制器011与地基SDN控制器021无法直接进行通信，因此，需要协同器03支持天基SDN控制器011与地基SDN控制器021之间的数据传输。

步骤117、协同器向地基SDN控制器发送直接路径时延、第一路径时延和第二路径时延。

需要说明的是，发送LEO012在通过地面站向接收LEO013发送业务请求报文时，业务请求报文经过的路径包括3段，即发送LEO012到发送地面站022、发送地面站022到接收地面站023、接收地面站023到接收LEO013，3段路径的路径时延的加和为发送业务请求报文发送的总时延，即步骤118中的第三路径时延。

步骤118、地基SDN控制器将直接路径时延和第三路径时延中路径时延中最小的拓扑路径确定为中间拓扑路径。

其中，第三路径时延用于表示第一路径时延、第二路径时延，以及所有拓扑路径中的最小路径时延的加和。

考虑到当业务请求报文的大小不超过数据量阈值时，若发送LEO012与接收LEO013之间能够建立通信连接，则从发送LEO012与接收LEO013之间也存在一条拓扑路径，这样，就需要比较经过地面站的拓扑路径，与从发送LEO012直接到接收LEO013这一条拓扑路径的路径时延，选择路径时延最小的拓扑路径作为中间拓扑路径。这样一来，就保证了业务请求报文发送时经过的拓扑路径的路径时延最小，在最大程度上降低业务请求报文转发时丢失的风险。

为了保证所有LEO处于天基SDN控制器011的控制中，在本发明实施例的一个实现方式中，需要周期性监测是否存在不受天基SDN控制器011控制的LEO，因此，在如图4所示的实现方式的基础上，还可以实现如图5所示的实现方式。其中，在执行步骤110当业务请求报文的大小不超过数据量阈值时，天基SDN控制器指示发送LEO向接收LEO发送第二探测报文之前，还可以执行步骤119至123：

步骤119、天基SDN控制器周期性向所有LEO发送第三探测报文。

需要说明的是，天基SDN控制器011发送第三探测报文的周期由人为确定。

步骤120、每个LEO分别向天基SDN控制器发送第三反馈报文。

需要说明的是，第三反馈报文中至少包括发送该第三反馈报文的LEO的标识。

步骤121、若接收LEO所在的天基系统中存在至少一个LEO未响应第三探测报文，则天基SDN控制器持续向至少一个LEO发送第三探测报文。

天基SDN控制器011中存储有所有LEO的标识，天基SDN控制器011将接收到的第三反馈报文中的LEO的标识与自身存储的所有LEO的标识进行比对，确定是否存在LEO未发送第三反馈报文，以及未发送第三反馈报文的LEO的标识。

步骤122、至少一个LEO向天基SDN控制器发送第三反馈报文。

步骤123、天基SDN控制器停止向至少一个LEO发送第三探测报文。

天基SDN控制器011持续向上述标识对应的LEO发送第三探测报文，直至天基SDN控制器接收到全部LEO的第三反馈报文。

在本发明实施例中，天基SDN控制器011周期性监测自身与LEO的连接状态，并在发现存在LEO未与自身连接时，采取措施重新建立与LEO的连接，保证了每个LEO均处于自身的控制中，这样每个LEO均能接收到天基SDN控制器的指示，在进行路径规划时，也就能够更好的辅助天基SDN控制器完成路径规划。

为了保证业务请求报文能够被传送到所需的接收端，在本发明实施例的一个实现方式中，需要在路径时延大于或等于时间阈值时，重新规划路径，因此，在如图5所示的实现方式的基础上，还可以实现如图6所示的实现方式。其中，在执行步骤107若中间拓扑路径的路径时延小于时间阈值，则地基SDN控制器将中间拓扑路径确定为用于转发业务请求报文的指定拓扑路径之前，还可以执行步骤124至步骤129，其中，步骤124和步骤125两个步骤可以同时执行、先执行步骤124再执行步骤125，以及先执行步骤125再执行步骤124，图6仅示例性给出了先执行步骤124再执行步骤125这一种情况：

步骤124、若中间拓扑路径的路径时延大于或等于时间阈值，则发送LEO重新确定可连接的发送地面站。

步骤125、若中间拓扑路径的路径时延大于或等于时间阈值，则接收LEO重新确定可连接的接收地面站。

需要说明的是，当中间拓扑路径的路径时延大于或等于时间阈值时，使用该中间拓扑路径发送业务请求报文到达的接收地面站023，由于接收LEO013的移动，已经离开了接收LEO013的通信范围，也就意味着，原接收地面站无法将业务请求报文转发到接收LEO013。

为了保证业务请求报文能够被转发至接收LEO013，一旦中间拓扑路径的路径时延大于或等于时间阈值，就需要重新确定发送地面站022与接收地面站023，进而重新进行路径规划。

步骤126、天基SDN控制器获取重新确定的发送地面站和接收地面站的信息。

其中，信息用于区分接收地面站023所在的地基系统02中的不同地面站。

步骤127、天基SDN控制器向协同器发送信息。

步骤128、协同器向地基SDN控制器发送信息。

步骤129、地基SDN控制器根据信息，重新确定中间拓扑路径。

在发送LEO012与接收LEO013处于不断移动的前提下，本发明实施例能够根据中间拓扑路径的路径时延，判断发送LEO012与接收LEO013是否离开原发送地面站与接收地面站的通信范围，并及时根据判断结果调整中间拓扑路径，保证了业务请求报文能够准确的被发送至接收LEO013。

为了减少LEO与地面站之间发送业务请求报文时所需耗费的时间，在本发明实施例的一个实现方式中，需要制定统一的转发规则，因此，在如图3至6所示的实现方式的基础上，以图3为例，还可以实现如图7所示的实现方式。其中，在执行完步骤107若中间拓扑路径的路径时延小于时间阈值，则地基SDN控制器将中间拓扑路径确定为用于转发业务请求报文的指定拓扑路径之后，还可以执行步骤130至步骤135：

步骤130、天基SDN控制器生成天基流表标签。

其中，天基流表标签至少包括指定拓扑路径中属于天基系统的拓扑路径信息。

需要说明的是，当地基SDN控制器021确定指定拓扑路径之后，协同器03获取该指定拓扑路径，并将该指定拓扑路径拆分成发送LEO012到发送地面站022、发送地面站022到接收地面站023、接收地面站023到接收LEO013这3段路径，并向天基SDN控制器011转发发送地面站022的标识信息，以及接收地面站023的标识信息，天基SDN控制器011则根据上述标识信息生成天基流表标签。

步骤131、根据天基流表标签，发送LEO向发送地面站发送业务请求报文。

步骤132、当发送地面站接收到业务请求报文，地基SDN控制器将业务请求报文中携带的天基流表标签替换为地基流表标签。

其中，地基流表标签至少包括指定拓扑路径中属于地基系统的拓扑路径信息。

需要说明的是，天基系统01与地基系统02使用两套不同的流表标签，每套流表标签中都具有标识，LEO与地面站能够根据该标识区分天基流表标签与地基流表标签。

步骤133、发送地面站根据地基流表标签向接收地面站发送业务请求报文。

步骤134、若存在接收LEO，则当接收地面站接收到业务请求报文，地基SDN控制器将地基流表标签替换为天基流表标签。

步骤135、若存在接收LEO，则接收地面站根据天基流表标签向接收LEO发送业务请求报文。

由于天基系统01与地基系统02中的传输链路运行的网络协议不同，业务请求报文被在两个系统之间转发时，往往需要经过转换网络协议的过程，这一过程会耗费较多时间，导致路径时延增加。在本发明实施例中，天基系统01和地基系统02转发业务请求报文时使用的网络协议相同，都可以根据按照网络协议生成的流表标签进行转发，并且，由于更换流表标签所需的时间远远小于切换网络协议所需的时间，这样就减少了业务请求报文从一个系统转发到另一个系统时所需耗费的时间，减少了路径时延，且降低了业务请求报文丢失的风险。

本发明实施例提供一种天地一体化网络系统00，如图2所示，该系统00至少包括天基系统01、地基系统02和协同器03，其中，天基系统03包括天基SDN控制器011、发送LEO012、接收LEO013，地基系统02包括地基SDN控制器021、发送地面站022和接收地面站023，该天地一体化网络系统00可以用于执行如图3至图7所示的方法流程。

地基SDN控制器021，用于指示发送地面站022广播第一探测报文，第一探测报文用于指示接收到第一探测报文的地面站广播第一探测报文。

地基SDN控制器021，还用于获取发送地面站022所在地基系统02中每个地面站接收的其他地面站响应于第一探测报文的第一反馈报文。

地基SDN控制器021，还用于根据第一反馈报文，确定发送地面站022与接收地面站023之间的拓扑路径，以及每条拓扑路径的路径时延；

地基SDN控制器021，还用于将路径时延中最小路径时延对应的拓扑路径确定为中间拓扑路径；

地基SDN控制器021，还用于当中间拓扑路径的路径时延小于时间阈值时，将中间拓扑路径确定为用于转发业务请求报文的指定拓扑路径。

在本发明实施例的一个实现方式中，该路径规划系统还包括：

发送LEO012，用于判断业务请求报文的大小与数据量阈值的大小关系，并向天基SDN控制器011发送。

天基SDN控制器011，用于当业务请求报文的大小不超过数据量阈值时，指示发送LEO012向接收LEO013发送第二探测报文。

天基SDN控制器011，还用于当存在响应于第二探测报文的第二反馈报文时，根据第二反馈报文，确定直接路径时延，其中，直接路径为发送LEO012向接收LEO013发送第二探测报文时所使用的路径。

天基SDN控制器011，还用于确定发送LEO012与发送地面站022之间的第一路径时延，以及接收LEO013与接收地面站023之间的第二路径时延。

协同器03，用于获取直接路径时延、第一路径时延和第二路径时延，并向地基SDN控制器021发送。

地基SDN控制器021，还用于将直接路径时延和第三路径时延中路径时延中最小的拓扑路径确定为中间拓扑路径，第三路径时延用于表示第一路径时延、第二路径时延，以及所有拓扑路径中的最小路径时延的加和。

在本发明实施例的一个实现方式中，天基SDN控制器011，还用于周期性向所有LEO发送第三探测报文。

天基SDN控制器011，还用于当接收LEO013所在的天基系统01中存在至少一个LEO未响应第三探测报文时，持续向至少一个LEO发送第三探测报文，直至至少一个LEO响应于第三探测报文。

在本发明实施例的一个实现方式中，发送LEO012，还用于当中间拓扑路径的路径时延大于或等于时间阈值时，重新确定可连接的发送地面站。

接收LEO013，用于当中间拓扑路径的路径时延大于或等于时间阈值时，重新确定可连接的接收地面站。

天基SDN控制器011，还用于获取重新确定的发送地面站和接收地面站的信息，并向协同器03发送，信息用于区分接收地面站所在的地基系统中的不同地面站。

协同器03，还用于向地基SDN控制器021发送信。

地基SDN控制器021，还用于根据信息，重新确定中间拓扑路径。

在本发明实施例的一个实现方式中，天基SDN控制器011，还用于生成天基流表标签，天基流表标签至少包括指定拓扑路径中属于天基系统01的拓扑路径信息；

地基SDN控制器021，还用于当发送地面站022接收到业务请求报文，将业务请求报文中携带的天基流表标签替换为地基流表标签，地基流表标签至少包括指定拓扑路径中属于地基系统02的拓扑路径信息；

地基SDN控制器021，还用于若存在接收LEO012，则当接收地面站023接收到业务请求报文时，将地基流表标签替换为天基流表标签，并指示接收地面站023按照天基流表标签，向接收LEO013发送业务请求报文。

本发明实施例提供的天地一体化网络系统，相比较于现有技术中发送地面站随机选择下一跳地面站，在多个地面站之间逐跳转发后，将业务请求报文发送至接收地面站，本发明实施例通过部署地基SDN控制器规划业务请求报文在地基系统中的发送路径；当发送LEO需要向接收地面站或者接收LEO发送业务请求报文时，地基SDN控制器先利用探测报文，确定发送地面站与接收地面站之间可连接的所有拓扑路径，之后再选择路径时延最小的拓扑路径作为中间拓扑路径，若中间拓扑路径小于时间阈值，则采用该中间拓扑路径作为指定拓扑路径转发业务请求报文。这样一来，就保证了在发送业务请求报文时，所需耗费的时间最短，与随机选择路径相比，降低了业务请求报文转发的路径时延，降低了业务请求报文丢失的风险；并且，本发明实施例所选择的指定拓扑路径小于时间阈值，使得在发送LEO移动出发送地面站的通信范围前，接收LEO能够接收到业务请求报文，保证了业务请求报文的及时且准确的发送。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：

地基软件定义网络SDN控制器指示发送地面站广播第一探测报文，所述第一探测报文用于指示接收到所述第一探测报文的地面站广播所述第一探测报文；

所述地基SDN控制器获取所述发送地面站所在地基系统中每个地面站接收的其他地面站响应于所述第一探测报文的第一反馈报文；

所述地基SDN控制器根据所述第一反馈报文，确定所述发送地面站与接收地面站之间的拓扑路径，以及每条拓扑路径的路径时延；

所述地基SDN控制器根据所述发送地面站与接收地面站之间的拓扑路径，以及每条拓扑路径的路径时延，确定中间拓扑路径；所述中间拓扑路径包括：所述路径时延中最小路径时延对应的拓扑路径；

若所述中间拓扑路径的路径时延小于时间阈值，则所述地基SDN控制器将所述中间拓扑路径确定为用于转发业务请求报文的指定拓扑路径；所述时间阈值根据发送LEO在所述发送地面站的通信范围内移动的时间，以及接收LEO在所述接收地面站的通信范围内移动的时间确定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述地基SDN控制器将所述中间拓扑路径确定为用于转发业务请求报文的指定拓扑路径之前，所述方法还包括：

发送低轨卫星LEO判断所述业务请求报文的大小与数据量阈值的大小关系，并向天基SDN控制器发送；

当所述业务请求报文的大小不超过数据量阈值时，所述天基SDN控制器指示所述发送LEO向接收LEO发送第二探测报文；

若存在响应于所述第二探测报文的第二反馈报文，则所述天基SDN控制器根据所述第二反馈报文，确定直接路径时延，其中，直接路径为所述发送LEO向接收LEO发送所述第二探测报文时所使用的路径；

所述天基SDN控制器确定所述发送LEO与发送地面站之间的第一路径时延，以及接收LEO与接收地面站之间的第二路径时延；

协同器获取所述直接路径时延、第一路径时延和第二路径时延，并向所述地基SDN控制器发送；

所述地基SDN控制器根据所述直接路径时延和第三路径时延，确定所述中间拓扑路径；所述中间拓扑路径包括：所述直接路径时延和所述第三路径时延中路径时延最小的拓扑路径，所述第三路径时延用于表示所述第一路径时延、第二路径时延，以及发送地面站与接收地面站之间所有拓扑路径中的最小路径时延的加和。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述天基SDN控制器指示发送LEO向接收LEO发送第二探测报文之前，所述方法还包括：

所述天基SDN控制器周期性向所有LEO发送第三探测报文；

若所述接收LEO所在的天基系统中存在至少一个LEO未响应所述第三探测报文，则所述天基SDN控制器持续向所述至少一个LEO发送第三探测报文，直至所述至少一个LEO响应于所述第三探测报文。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述地基SDN控制器将所述中间拓扑路径确定为用于转发业务请求报文的指定拓扑路径之前，所述方法还包括：

若所述中间拓扑路径的路径时延大于或等于所述时间阈值，则所述发送LEO重新确定可连接的发送地面站，且所述接收LEO重新确定可连接的接收地面站；

所述天基SDN控制器获取重新确定的发送地面站和接收地面站的信息，并向所述协同器发送，所述信息用于区分所述接收地面站所在的地基系统中的不同地面站；

所述协同器向所述地基SDN控制器发送所述信息；

所述地基SDN控制器根据所述信息，重新确定中间拓扑路径。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述地基SDN控制器将所述中间拓扑路径确定为用于转发业务请求报文的指定拓扑路径之后，所述方法还包括：

天基SDN控制器生成天基流表标签，所述天基流表标签至少包括所述指定拓扑路径中属于天基系统的拓扑路径信息；

当所述发送地面站接收到所述业务请求报文，所述地基SDN控制器将所述业务请求报文中携带的所述天基流表标签替换为地基流表标签，所述地基流表标签至少包括所述指定拓扑路径中属于所述地基系统的拓扑路径信息；

若存在接收LEO，则当所述接收地面站接收到业务请求报文，所述地基SDN控制器将所述地基流表标签替换为所述天基流表标签，并指示所述接收地面站按照所述天基流表标签，向接收LEO发送所述业务请求报文。

6.一种天地一体化网络系统，其特征在于，所述系统包括：

地基SDN控制器，用于指示发送地面站广播第一探测报文，所述第一探测报文用于指示接收到所述第一探测报文的地面站广播所述第一探测报文；

所述地基SDN控制器，还用于获取所述发送地面站所在地基系统中每个地面站接收的其他地面站响应于所述第一探测报文的第一反馈报文；

所述地基SDN控制器，还用于根据所述第一反馈报文，确定所述发送地面站与接收地面站之间的拓扑路径，以及每条拓扑路径的路径时延；

所述地基SDN控制器，还用于根据所述发送地面站与接收地面站之间的拓扑路径，以及每条拓扑路径的路径时延，确定中间拓扑路径；所述中间拓扑路径包括：所述路径时延中最小路径时延对应的拓扑路径；

所述地基SDN控制器，还用于当所述中间拓扑路径的路径时延小于时间阈值时，将所述中间拓扑路径确定为用于转发业务请求报文的指定拓扑路径；所述时间阈值根据发送LEO在所述发送地面站的通信范围内移动的时间，以及接收LEO在所述接收地面站的通信范围内移动的时间确定。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

发送LEO，用于判断所述业务请求报文的大小与数据量阈值的大小关系，并向天基SDN控制器发送；

所述天基SDN控制器，用于当所述业务请求报文的大小不超过数据量阈值时，指示所述发送LEO向接收LEO发送第二探测报文；

所述天基SDN控制器，还用于当存在响应于所述第二探测报文的第二反馈报文时，根据所述第二反馈报文，确定直接路径时延，其中，直接路径为所述发送LEO向接收LEO发送所述第二探测报文时所使用的路径；

所述天基SDN控制器，还用于确定所述发送LEO与发送地面站之间的第一路径时延，以及接收LEO与接收地面站之间的第二路径时延；

协同器，用于获取所述直接路径时延、第一路径时延和第二路径时延，并向所述地基SDN控制器发送；

所述地基SDN控制器，还用于根据所述直接路径时延和第三路径时延，确定所述中间拓扑路径；所述中间拓扑路径包括：所述直接路径时延和所述第三路径时延中路径时延最小的拓扑路径，所述第三路径时延用于表示所述第一路径时延、第二路径时延，以及发送地面站与接收地面站之间所有拓扑路径中的最小路径时延的加和。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述天基SDN控制器，还用于周期性向所有LEO发送第三探测报文；

所述天基SDN控制器，还用于当所述接收LEO所在的天基系统中存在至少一个LEO未响应所述第三探测报文时，持续向所述至少一个LEO发送第三探测报文，直至所述至少一个LEO响应于所述第三探测报文。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述发送LEO，还用于当所述中间拓扑路径的路径时延大于或等于所述时间阈值时，重新确定可连接的发送地面站；

所述接收LEO，用于当所述中间拓扑路径的路径时延大于或等于所述时间阈值时，重新确定可连接的接收地面站；

所述天基SDN控制器，还用于获取重新确定的发送地面站和接收地面站的信息，并向所述协同器发送，所述信息用于区分所述接收地面站所在的地基系统中的不同地面站；

所述协同器，还用于向所述地基SDN控制器发送所述信息；

所述地基SDN控制器，还用于根据所述信息，重新确定中间拓扑路径。

10.根据权利要求6至9中任意一项所述的系统，其特征在于，

天基SDN控制器，还用于生成天基流表标签，所述天基流表标签至少包括所述指定拓扑路径中属于天基系统的拓扑路径信息；

所述地基SDN控制器，还用于当所述发送地面站接收到所述业务请求报文，将所述业务请求报文中携带的所述天基流表标签替换为地基流表标签，所述地基流表标签至少包括所述指定拓扑路径中属于所述地基系统的拓扑路径信息；

所述地基SDN控制器，还用于若存在接收LEO，则当所述接收地面站接收到业务请求报文时，将所述地基流表标签替换为所述天基流表标签，并指示所述接收地面站按照所述天基流表标签，向接收LEO发送所述业务请求报文。

Images