CN113037632A - 一种基于路径标识的天基网络资源调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于路径标识的天基网络资源调度方法，涉及卫星网络领域中的组网技术。主要针对传统或现有天基网络中所研究的逐业务流保障的资源预留机制，存在终端复杂、星间转发表大，不适合大规模组网等问题，从面向未来天基网络大规模组网运营的需求出发，设计一种天基网络资源调度方法，引入路径标识，综合天基网络全网状态信息，逐路径进行资源保障，在实现全网流量均衡调度的基础上，保障业务的服务质量。

Description

一种基于路径标识的天基网络资源调度方法
技术领域
本发明公开一种基于路径标识的天基网络资源调度方法，涉及卫星网络领域中的组网技术。通过设计使用唯一的路径标识来表示卫星节点间某条路径，结合控制平面测量到的天基网络状态更新路径实现全网流量均衡。
背景技术
天基网络由于其特殊的环境和运行特性，现有地面网络技术直接用于构建卫星网络会存在以下几方面问题：
1)星载节点资源和处理能力受限，另外，卫星的发射成本和运行成本较地面通信设备高很多，入轨后的资源通常是不可扩充的，并且网络中的通信能力、计算能力都是高成本的网络资源；
2)与地面网络不同，天基网络中的卫星节点运行轨迹是确定的、可预知的；
3)卫星网络中应用的静态路由算法——snapshot灵活性差且缺乏容错性，动态路由算法则会消耗过多资源，由此需要一种机制来平衡网络的灵活性和资源开销；
发明内容
本发明为了解决上述问题，基于星载处理能力受限的环境下，实现天基网络大规模组网应用下全网资源最优为原则，以均衡全网流量为出发点，兼顾考虑星载处理能力弱的问题，设计了一种基于路径标识的天基网络资源调度方法，可解决资源受限的天基网络条件下，大规模组网应用时，全网资源合理分配及路由调度问题。
本发明采用的技术方案为：
一种基于路径标识的天基网络资源调度方法，是基于用户终端、信关站和天基网络中的卫星节点来实现的，包括以下过程：
(1)位于信关站的天基网络控制器基于星间全网拓扑视图及流量状态信息，计算各卫星节点各端口间的星间传输路径，并为传输路径分配唯一路径标识号，并将计算结果生成星间转发表下发至各卫星节点的星载交换机；
(2)源用户终端需要和目的用户终端通信时，源用户终端产生的数据包，首先在源卫星终端处根据目的用户终端的IP地址查找存储的路径映射表，匹配对应的路径标识号，并将该路径标识号封装到数据包的包头处；
(3)当带有路径标识号的数据包经过所标识路径中的卫星节点时，对应卫星节点的星载交换机根据路径标识号查找星间转发表，得到出端口信息，根据出端口转发该数据包；
(4)当天基网络控制器检测到所标识路径经过的星间某条路径带宽使用达到预定阈值时，天基网络控制器重新实时计算星间传输路径，并将计算结果生成新的星间转发表更新至各卫星节点的星载交换机。
其中，路径映射表为目的用户终端与路径标识号的映射关系；星间转发表为路径标识号与出端口的映射关系。
其中，天基网络控制器根据各星载交换机上报的状态信息判断带宽使用是否达到阈值，状态信息包括：星载交换机ID号、入端口ID、入队列长度、出端口ID、出队列长度和排队时延。
其中，步骤(4)中天基网络控制器重新实时计算星间传输路径后，数据包包头中封装的路径标识号不变，仅改变星间转发表的出端口信息。
本发明与现有技术相比具有以下优点：一种基于路径标识的天基网络资源调度方法。通过引入路径标识来标识卫星节点间的某条路径，当提前预判拥塞时，保持路径标识不变，仅更新路径上的星载交换机的星间转发表即可最小代价的实现大规模组网下，对天基网络资源调度和调优的目的。
附图说明
图1是本发明的架构示意图。
具体实施方式
为了实现本发明，下面结合附图1进行进一步说明。
参照图1，主要示意了一种基于路径标识的天基网络资源调度架构，是基于用户终端、信关站和天基网络中的卫星节点来实现的，包括以下过程：
(1)位于信关站的天基网络控制器基于星间全网拓扑视图及流量状态信息，计算各卫星节点各端口间的星间传输路径，并为传输路径分配唯一路径标识号，并将计算结果生成星间转发表下发至各卫星节点的星载交换机；
(2)源用户终端需要和目的用户终端通信时，源用户终端产生的数据包，首先在源卫星终端处根据目的用户终端的IP地址查找存储路径映射表，匹配对应的路径标识号，并将该路径标识号封装到数据包的包头处；其中，路径映射表为目的用户终端与路径标识号的映射关系；星间转发表为路径标识号与出端口的映射关系；
(3)当带有路径标识号的数据包经过所标识路径中的卫星节点时，对应卫星节点的星载交换机根据路径标识号查找星间转发表，得到出端口信息，根据出端口转发该数据包；
(4)当天基网络控制器检测到所标识路径经过的星间某条路径带宽使用达到预定阈值时，天基网络控制器重新实时计算星间传输路径，并将计算结果生成新的星间转发表更新至各卫星节点的星载交换机。其中，路径映射表为目的用户终端与路径标识的映射关系；星间转发表为路径标识与出端口的映射关系。
其中，天基网络控制器根据各星载交换机上报的状态信息判断带宽使用是否达到阈值，状态信息包括：星载交换机ID号、入端口ID、入队列长度、出端口ID、出队列长度、排队时延。
其中，天基网络控制器重新实时计算星间传输路径后，数据包包头中封装的路径标识号不变，仅改变星间转发表的出端口信息。
本发明的上述各实施例，基于星载受限环境下的天基网络大规模组网中的资源调度问题，独创了一种基于路径标识的天基网络资源调度方法，该实施例在控制与转发分离的架构下，引入路径标识的概念，将实现天基网络资源调度的目标所用的代价(如：星载资源占用、表的存储等)减小到最小，为工程实现提供可能。
本领域的普通技术人员可以理解：实现一种基于路径标识的天基网络资源调度方法可以通过程序指令相关的硬件或软件来完成，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤。

Claims (4)

1.一种基于路径标识的天基网络资源调度方法，是基于用户终端、信关站和天基网络中的卫星节点来实现的，其特征在于，包括以下过程：
(1)位于信关站的天基网络控制器基于星间全网拓扑视图及流量状态信息，计算各卫星节点各端口间的星间传输路径，并为传输路径分配唯一路径标识号，并将计算结果生成星间转发表下发至各卫星节点的星载交换机；
(2)源用户终端需要和目的用户终端通信时，源用户终端产生的数据包，首先在源卫星终端处根据目的用户终端的IP地址查找存储的路径映射表，匹配对应的路径标识号，并将该路径标识号封装到数据包的包头处；
(3)当带有路径标识号的数据包经过所标识路径中的卫星节点时，对应卫星节点的星载交换机根据路径标识号查找星间转发表，得到出端口信息，根据出端口转发该数据包；
(4)当天基网络控制器检测到所标识路径经过的星间某条路径带宽使用达到预定阈值时，天基网络控制器重新实时计算星间传输路径，并将计算结果生成新的星间转发表更新至各卫星节点的星载交换机。
2.如权利要求1所述的基于路径标识的天基网络资源调度方法，其特征在于，路径映射表为目的用户终端与路径标识号的映射关系；星间转发表为路径标识号与出端口的映射关系。
3.如权利要求1所述的基于路径标识的天基网络资源调度方法，其特征在于，天基网络控制器根据各星载交换机上报的状态信息判断带宽使用是否达到阈值，状态信息包括：星载交换机ID号、入端口ID、入队列长度、出端口ID、出队列长度和排队时延。
4.如权利要求2所述的基于路径标识的天基网络资源调度方法，其特征在于，步骤(4)中天基网络控制器重新实时计算星间传输路径后，数据包包头中封装的路径标识号不变，仅改变星间转发表的出端口信息。
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