CN112751764B - 一种适用于天基网络的卫星广播分发路由方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于天基网络的卫星广播分发路由方法，实现广播信令或数据在天基网络的全网无环扩散，旨在解决在基于二层标签的天基网络路由交换架构下，广播信令或数据在天基网络中的广播转发问题。该方案中天基网络卫星不需为广播路径计算分发树，而是利用改进的天基路由协议IS‑IS生成的最短路径树作为广播分发树拓扑，每颗卫星根据自身所在最短路径树上的位置与邻居关系，计算广播标签转发表，从而生成天基网络无环的广播路径。该方案在不显著增加星载CPU的计算压力的情况下，实现了二层标签网络上的广播转发路径控制，特别适用于星上计算资源受限的天基网络。

Description

一种适用于天基网络的卫星广播分发路由方法
技术领域
本发明涉及天地一体化网络通信技术领域，特别涉及一种天基网络中广播信令或数据进行全网分发的路由设计方法。
背景技术
天地一体化网络是以不同轨道、种类、特征的卫星、星座及相应地面基础设施所组成的信息网络，它们通过星间、星地链路连接在一起，根据卫星节点功能的不同，又可划分为天基网络、天基接入网和地面节点网。天基网络主要采用分布在GEO、IGSO或HEO等不同轨道面上的多功能卫星或地面关口站分层部署，实现全球无缝覆盖，主要用于地面网络的延伸和扩展，可为地面网络提供流量分担、恶略环境下的通信保障、全球化通信传输等功能。
在地面网络中，已经存在成熟的MPLS多协议标签交换技术，但是MPLS网络属于覆盖型网络，标准的MPLS协议栈叠加在IP网络之上，MPLS标签交换离不开底层IP技术的支持，因此MPLS技术的控制面比较复杂，包括LDP协议、IP路由协议、ARP协议等。目前，新兴的段式路由技术是在MPLS技术上发展而来，段式路由简化了MPLS的控制协议，但也是基于底层的IP技术。MPLS技术和段式路由技术都没有很好的解决组播路由的问题，对广播分发路由更是没有进行定义，广播分发路由是基于标签的天基路由交换架构中一种特定的路由需求，用于广播信令或数据的无环全网扩散。
地面MPLS标签交换技术叠加在IP技术之上，采用LDP标签分发协议实现标签分发，最终建立点到点的面向连接的标签路径。而对用户广播数据的分发一般也是通过BGP/MPLSVPN技术建立多个点到点的隧道，在PE路由器进行复制分发，因此，地面MPLS标签交换技术无法在天基网络上生成广播转发表，无法对广播数据进行路由。
在地面标准IP网络中，IP广播数据只能在局域网内进行传播，IP定向广播数据在到达目的网络之前也是根据单播路由进行转发。而IP广播数据如何在多个路由器组成的网络内有序无环扩散，是地面网络尚未解决的问题。
发明内容
本发明公开了一种适用于天基网络的广播分发路由设计方法，实现广播信令或数据在天基网络的全网无环扩散，旨在解决在基于二层标签的天基网络路由交换架构下，广播信令或数据在天基网络中的广播转发问题。
为了实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：
一种适用于天基网络的卫星广播分发路由方法，包括下述步骤：
(1)天基网络卫星节点的路由协议IS-IS在单播最短路径计算完成后，按照最短路径树生成以自己为树根的广播树拓扑信息，并向其他邻居节点进行洪泛；其他邻居节点收到广播树拓扑信息后，向除入口外的其他邻居节点进行洪泛；所述的广播树拓扑信息至少包括广播转发标签、广播树的树根以及相邻节点之间的邻接关系；
(2)获得广播树拓扑信息的每个天基网络卫星节点，根据广播树拓扑信息生成相应的广播转发表，将生成的广播转发表下发给天基网络卫星节点的转发平面；所述的广播转发表包括广播转发标签和广播表出口列表两部分，广播转发标签使用广播树拓扑信息中的广播转发标签，每个天基网络卫星节点查找自己在广播树中的位置，找到自己的父节点和子节点，并查找自己的邻居列表，将父节点和子节点所连的端口加入广播转发表的出口列表，同时将其他预配置的端口加入出口列表，合成最终的广播表出口列表；
(3)转发平面在收到带有广播标签的信令或数据后，查找广播转发表，查找成功后如果广播信令或数据的入口为星间链端口且存在于广播表出口列表，则从广播表出口列表中剔除入端口为星间链的端口，然后按照广播表出口列表复制该带有广播标签的信令或数据。
其中，每个天基网络卫星节点的路由协议IS-IS均具有生成以自己为树根的广播树拓扑信息的能力，通过静态配置或动态策略选择需要生成广播树拓扑信息的天基网络卫星节点。
其中，路由协议IS-IS生成的广播树拓扑信息采用扩展TLV作为IS-IS协议的新增链路状态信息传递，或采用单独的包类型进行承载。
其中，多个天基网络卫星节点生成并洪泛以自己为树根的广播树拓扑信息，天基网络中的获得广播树拓扑信息的每个天基网络卫星节点中生成多个广播转发表，广播信令或数据按照流量均衡策略采用相应的广播转发表的广播标签进行转发。
本发明与背景技术相比具有如下优点：
本发明建立在基于标签的天基网络路由交换架构的基础上，实现了天基网络广播信令或数据在多个路由交换节点之间的无环扩散，为广播信令或数据打通了全网的扩散通路，为组网信令的互通建立基础，提高天基网络组网通信的灵活性。
附图说明
图1是本发明的应用场景示例图。
具体实施方式
以下结合图1对本发明的优选实例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1描述了天基网络运行本发明设计的广播分发路由方法进行广播信令或数据转发的场景。图1给出了一种由1个控制节点、3颗GEO卫星和1套关口站组成的天基网络运行链路状态路由协议IS-IS生成广播分发路由的典型实施例，图中通信实体种类为GEO卫星、关口站、控制节点。GEO卫星之间通过星间链路连接，GEO卫星和关口站之间通过馈电链路进行连接，GEO卫星和关口站作为天基网络卫星节点，均运行链路状态路由协议IS-IS生成广播分发路由，控制节点与GEO卫星通过无线链路连接，控制节点产生广播信令。
其中，每个天基网络卫星节点运行改进的链路状态路由协议IS-IS用于生成广播分发路由。图中显示了GEO卫星1天基网络卫星节点在单播最短路径收敛后作为广播树的树根生成广播树拓扑信息，并向邻居扩散广播树拓扑信息，从而在全网每个天基网络卫星节点生成对应的广播转发表，控制节点生成的广播信令或数据按照广播转发树进行转发。
本发明设计了一种适用于天基网络的广播分发路由设计方法，实现广播信令或数据在天基网络的全网无环扩散，旨在解决在基于二层标签的天基网络路由交换架构下，广播信令或数据在天基网络中的广播转发问题。具体包括以下方法：
一种适用于天基网络的卫星广播分发路由方法，包括下述步骤：
(1)天基网络卫星节点的路由协议IS-IS在单播最短路径计算完成后，按照最短路径树生成以自己为树根的广播树拓扑信息，并向其他邻居节点进行洪泛；其他邻居节点收到广播树拓扑信息后，向除入口外的其他邻居节点进行洪泛；所述的广播树拓扑信息至少包括广播转发标签、广播树的树根以及相邻节点之间的邻接关系；
其中，每个天基网络卫星节点的路由协议IS-IS均具有生成以自己为树根的广播树拓扑信息的能力，通过静态配置或动态策略选择需要生成广播树拓扑信息的天基网络卫星节点。
路由协议IS-IS生成的广播树拓扑信息采用扩展TLV作为IS-IS协议的新增链路状态信息传递，或采用单独的包类型进行承载。
(2)获得广播树拓扑信息的每个天基网络卫星节点，根据广播树拓扑信息生成相应的广播转发表，将生成的广播转发表下发给天基网络卫星节点的转发平面；所述的广播转发表包括广播转发标签和广播表出口列表两部分，广播转发标签使用广播树拓扑信息中的广播转发标签，每个天基网络卫星节点查找自己在广播树中的位置，找到自己的父节点和子节点，并查找自己的邻居列表，将父节点和子节点所连的端口加入广播转发表的出口列表，同时将其他预配置的端口加入出口列表，合成最终的广播表出口列表；
(3)转发平面在收到带有广播标签的信令或数据后，查找广播转发表，查找成功后如果广播信令或数据的入口为星间链端口且存在于广播表出口列表，则从广播表出口列表中剔除入端口为星间链的端口，然后按照广播表出口列表复制该带有广播标签的信令或数据。
其中，多个天基网络卫星节点生成并洪泛以自己为树根的广播树拓扑信息，天基网络中的获得广播树拓扑信息的每个天基网络卫星节点中生成多个广播转发表，广播信令或数据按照流量均衡策略采用相应的广播转发表的广播标签进行转发。
本发明方案中天基天基网络卫星节点不需为广播路径计算分发树，而是利用链路状态路由协议IS-IS生成的最短路径树作为广播分发树拓扑，每颗卫星根据自身所在最短路径树上的位置与邻居关系，计算广播标签转发表，从而生成天基网络无环的广播路径。该方案在不显著增加星载CPU的计算压力的情况下，实现了二层标签网络上的广播转发路径控制，特别适用于星上计算资源受限的天基网络。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (4)

1.一种适用于天基网络的卫星广播分发路由方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)天基网络卫星节点的路由协议IS-IS在单播最短路径计算完成后，按照最短路径树生成以自己为树根的广播树拓扑信息，并向其他邻居天基网络卫星节点进行洪泛；其他邻居节点收到广播树拓扑信息后，向除入口外的其他邻居节点进行洪泛；所述的广播树拓扑信息至少包括广播转发标签、广播树的树根以及相邻节点之间的邻接关系；
(2)获得广播树拓扑信息的每个天基网络卫星节点，根据广播树拓扑信息生成相应的广播转发表，将生成的广播转发表下发给天基网络卫星节点的转发平面；所述的广播转发表包括广播转发标签和广播表出口列表两部分，广播转发标签使用广播树拓扑信息中的广播转发标签，每个天基网络卫星节点查找自己在广播树中的位置，找到自己的父节点和子节点，并查找自己的邻居列表，将父节点和子节点所连的端口加入广播转发表的出口列表，同时将其他预配置的端口加入出口列表，合成最终的广播表出口列表；
(3)转发平面在收到带有广播标签的信令或数据后，查找广播转发表，查找成功后如果广播信令或数据的入口为星间链端口且存在于广播表出口列表，则从广播表出口列表中剔除入端口为星间链的端口，然后按照广播表出口列表复制该带有广播标签的信令或数据。
2.根据权利要求1所述的适用于天基网络的卫星广播分发路由方法，其特征在于，每个天基网络卫星节点的路由协议IS-IS均具有生成以自己为树根的广播树拓扑信息的能力，通过静态配置或动态策略选择需要生成广播树拓扑信息的天基网络卫星节点。
3.根据权利要求1所述的适用于天基网络的卫星广播分发路由方法，其特征在于，路由协议IS-IS生成的广播树拓扑信息采用扩展TLV作为IS-IS协议的新增链路状态信息传递，或采用单独的包类型进行承载。
4.根据权利要求1所述的适用于天基网络的卫星广播分发路由方法，其特征在于，多个天基网络卫星节点生成并洪泛以自己为树根的广播树拓扑信息，天基网络中的获得广播树拓扑信息的每个天基网络卫星节点中生成多个广播转发表，广播信令或数据按照流量均衡策略采用相应的广播转发表的广播标签进行转发。
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