CN113852412B - 适用于低轨星座承载网星间标签路由的时间片扩散方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及低轨卫星路由交换领域，公开一种适用于低轨星座承载网星间标签路由的时间片扩散方法，天基网络控制器依据星历计算出各低轨卫星节点的时间片路由消息，将卫星节点的卫星号与时间片路由信息组成星间标签路由时间片消息，该方法通过在星间标签路由时间片消息中加入控制字段，结合卫星广播特性，指导低轨卫星网络中各卫星节点进行标签路由消息扩散，卫星节点无需维护全网拓扑、无需进行复杂路径计算，可有效降低星载节点的计算和存储压力，并保证星间标签路由时间片消息在全网可靠、无环路的扩散。

Description

适用于低轨星座承载网星间标签路由的时间片扩散方法
技术领域
本发明涉及低轨卫星路由交换领域，尤其涉及一种适用于低轨星座承载网星间标签路由的时间片扩散方法。
背景技术
低轨卫星网络，具备高速信息传输、星上路由交换等能力的特点。由于低轨卫星网络具有星载节点资源受限、网络拓扑的动态变化等，地面分布式路由协议应用于低轨卫星网络对内存和处理器的要求较高，并且不能快速适应网络拓扑动态变化。
低轨卫星网络借鉴地面软件定义网络的思想，地面进行复杂的路由计算，然后通过馈电和星间链路将计算后的路由扩散至卫星，完成全网路由收敛。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是根据低轨卫星网络的固有特性和网络拓扑特点，提出一种适用于低轨星座承载网星间标签路由的时间片扩散方法。无需节点维护全局的网络拓扑，无需进行复杂的路径计算，可保证星间标签路由的时间片在全网可靠、无环路的广播扩散。
本发明采用的技术方案为：
一种适用于低轨星座承载网星间标签路由的时间片扩散方法，是基于地面网天基网络控制器、地面站协议网关、低轨卫星节点所构成的卫星通信网络来实现的，包括以下步骤：
A、地面网天基网络控制器计算出各低轨卫星节点的时间片路由，生成星间标签路由时间片消息发往地面站协议网关；其中，星间标签路由时间片消息由低轨卫星节点的卫星号与时间片路由信息组成；
B、地面站协议网关接收到星间标签路由时间片消息后，在该消息头部封装事务ID字段和时间戳字段，然后将封装后的星间标签路由时间片消息发送至所有直连低轨卫星节点；
C、低轨卫星节点收到星间标签路由时间片消息后，根据消息中携带的时间戳字段，判断是否接收过该消息，如果接收过该消息则不再进行处理；如果没有接收过该消息，则判断卫星号是否与本地卫星号相同，若相同则解析此星间标签路由时间片消息配置本星时间片路由，若不同，在该消息头部生成新的事务ID字段，发往邻接低轨卫星节点。
其中，所述步骤B中还包括：将封装后的星间标签路由时间片消息存入重传队列，直至收到直连卫星节点发送的包含相同事务ID的响应消息后，在重传队列里删除此消息。
其中，所述步骤C中低轨卫星节点收到星间标签路由时间片消息后，先向发送者做出接收到包含该事务ID消息的成功响应。
其中，所述步骤C中，低轨卫星节点向邻接低轨卫星节点发送星间标签路由时间片消息时，将此消息加入重传队列，直至收到邻接低轨卫星节点发送的包含相同事务ID的响应消息后，在重传队列里删除此消息。
其中，所述步骤A中卫星通信网络的低轨卫星节点和地面站协议网关周期检测并维护邻接状态，包括邻居卫星号和相连端口号。
本发明具有以下优点：
本发明通过在星间标签路由的时间片消息中封装控制字段时间戳和事务ID，由控制字段指导星间标签路由时间片消息全网扩散，卫星节点无需维护全网拓扑、无需进行复杂路径计算，可有效降低星载节点的计算和存储压力，并保证星间标签路由时间片消息在全网可靠、无环路的扩散。
附图说明
图1是本发明实施例的应用场景示意图。
图2是本发明实施例的星间标签路由时间片消息扩散的流程图。
具体实施方式
本发明适用于低轨卫星网络星间标签路由时间片消息全网扩散场景，消息扩散主要通过地面站协议网关和低轨卫星节点配合实现。
以下结合附图1、附图2对本发明做进一步说明。
参照图1，主要示意了本发明的适用场景。该场景将卫星网络分为空间段和地面段。其中，地面段中地面网中的天基网络控制器接入地面站协议网关，通过馈电链路与空间段连接，实现地面网与各卫星节点的通信；空间段由各低轨卫星及星间链路组成，用于实现全网扩散星间标签路由时间片消息在邻接卫星节点间的扩散。低轨卫星节点和地面站协议网关的网口分别定时发送探测消息，获取并维护邻接卫星或者邻接地面站协议网关的状态。
图2是星间标签路由时间片消息扩散的流程图，地面站协议网关通过地面网接收到星间标签路由时间片消息，在地面站协议网关将消息封装时间戳字段和事务ID字段，通过馈电链路向低轨星座中的直连低轨卫星节点发送星间标签路由时间片消息，直连低轨卫星节点回复响应消息给地面站，并通过局部有效的事物ID字段建立重传机制向邻接低轨卫星节点扩散，最终完成星间标签路由时间片消息可靠、无环路的全网扩散。具体包括以下步骤：
A、地面网天基网络控制器计算出各低轨卫星节点的时间片路由，生成星间标签路由时间片消息发往地面站协议网关；
其中，星间标签路由时间片消息由低轨卫星节点的卫星号与时间片路由信息组成；卫星通信网络的低轨卫星节点和地面站协议网关周期检测并维护邻接状态，包括邻居卫星号和相连端口号。
B、地面站协议网关接收到星间标签路由时间片消息后，在该消息头部封装事务ID字段和时间戳字段，然后将封装后的星间标签路由时间片消息发送至所有直连低轨卫星节点；
可选的，还包括将封装后的星间标签路由时间片消息存入重传队列，直至收到直连卫星节点发送的包含相同事务ID的响应消息后，在重传队列里删除此消息。
C、低轨卫星节点收到星间标签路由时间片消息后，根据消息中携带的时间戳字段，判断是否接收过该消息，如果接收过该消息则不再进行处理；如果没有接收过该消息，则判断卫星号是否与本地卫星号相同，若相同则解析此星间标签路由时间片消息配置本星时间片路由，若不同，在该消息头部生成新的事务ID字段，发往邻接低轨卫星节点。
可选的，还包括低轨卫星节点向邻接低轨卫星节点发送星间标签路由时间片消息时，将此消息加入重传队列，直至收到邻接低轨卫星节点发送的包含相同事务ID的响应消息后，在重传队列里删除此消息。低轨卫星节点收到星间标签路由时间片消息后，先向发送者做出接收到包含该事务ID消息的成功响应。
其中，本发明通过全局有效的时间戳字段标识星间标签路由时间片消息的唯一性，防止在卫星间形成网络回环，时间戳字段携带当前的系统时间，封装在地面站协议网关向邻接卫星节点转发扩散的星间标签路由时间片消息中，标识该消息在全网内具有唯一性。
其中，本发明邻接节点通过局部有效的事物ID字段建立重传机制，保证星间标签路由时间片消息在节点间的可靠传输，事务ID字段用于地面站协议网关节点和低轨卫星节点收到星间标签路由时间片后，封装在向各邻接卫星转发的消息中，标识该消息在本节点内具有唯一性。
本发明的实现原理为：天基网络控制器依据星历计算出各低轨卫星节点的时间片路由消息，将卫星节点的卫星号与时间片路由信息组成星间标签路由时间片消息，该方法通过在星间标签路由时间片消息中加入控制字段，结合卫星广播特性，指导低轨卫星网络中各卫星节点进行标签路由消息扩散，卫星节点无需维护全网拓扑、无需进行复杂路径计算，可有效降低星载节点的计算和存储压力，并保证星间标签路由时间片消息在全网可靠、无环路的扩散。
本发明的上述各实施例，独创了一种适用于低轨星座承载网星间标签路由的时间片扩散方法，通过该方法可有效降低星载节点的计算和存储压力，并保证星间标签路由的时间片消息在全网可靠、无环路的扩散。

Claims (5)

1.一种适用于低轨星座承载网星间标签路由的时间片扩散方法，是基于地面网天基网络控制器、地面站协议网关和低轨卫星节点所构成的卫星通信网络来实现的，其特征在于，包括以下步骤:
A、地面网天基网络控制器计算出各低轨卫星节点的时间片路由，生成星间标签路由时间片消息发往地面站协议网关；其中，星间标签路由时间片消息由低轨卫星节点的卫星号与时间片路由信息组成；
B、地面站协议网关接收到星间标签路由时间片消息后，在该消息头部封装事务ID字段和时间戳字段，然后将封装后的星间标签路由时间片消息发送至所有直连低轨卫星节点；
C、低轨卫星节点收到星间标签路由时间片消息后，根据消息中携带的时间戳字段，判断是否接收过该消息，如果接收过该消息则不再进行处理；如果没有接收过该消息，则判断卫星号是否与本地卫星号相同，若相同则解析此星间标签路由时间片消息配置本星时间片路由，若不同，在该消息头部生成新的事务ID字段，发往邻接低轨卫星节点。
2.根据权利要求1所述的适用于低轨星座承载网星间标签路由的时间片扩散方法，其特征在于，所述步骤B中还包括：将封装后的星间标签路由时间片消息存入重传队列，直至收到直连卫星节点发送的包含相同事务ID的响应消息后，在重传队列里删除此消息。
3.根据权利要求2所述的适用于低轨星座承载网星间标签路由的时间片扩散方法，其特征在于，所述步骤C中低轨卫星节点收到星间标签路由时间片消息后，先向发送者做出接收到包含该事务ID消息的成功响应。
4.根据权利要求3所述的适用于低轨星座承载网星间标签路由的时间片扩散方法，其特征在于，所述步骤C中，低轨卫星节点向邻接低轨卫星节点发送星间标签路由时间片消息时，将此消息加入重传队列，直至收到邻接低轨卫星节点发送的包含相同事务ID的响应消息后，在重传队列里删除此消息。
5.根据权利要求1所述的适用于低轨星座承载网星间标签路由的时间片扩散方法，其特征在于，所述步骤A中卫星通信网络的低轨卫星节点和地面站协议网关周期检测并维护邻接状态，包括邻居卫星号和相连端口号。
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低轨卫星通信网络路由优化研究;谭海超等;计算机仿真;20150915(第09期);全文 *

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