CN113872670B - 一种适用于低轨网络的控制器位置生成及扩散方法 - Google Patents

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Abstract

本发明根据低轨卫星网络的特点，在软件定义的组网架构下，公开一种适用于低轨网络的控制器位置生成及扩散方法。控制器位置是指卫星节点通过某条或者某几条馈电链路可以访问天基网络控制器，是卫星节点和天基网络控制器之间的逻辑控制通道。该方法是在馈电链路动态切换的环境下，建立逻辑控制通道，并保持逻辑控制通道的连通性。本发明采用统一策略对控制器位置计算生成，防止环路的产生。

Description

一种适用于低轨网络的控制器位置生成及扩散方法
技术领域
本发明公开一种适用于低轨网络的控制器位置生成及扩散方法，涉及低轨卫星路由交换领域。
背景技术
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特点，路由性能直接影响到卫星网络应用的各方面。分布式路由协议需要节点间交互路由信息，各自计算路由表。其缺点是不能对网络变化做出快速响应，对内存和处理器的要求较高，不适用于低轨卫星网络。
低轨网络借鉴控制与转发分离思想对网络功能进行重组，使得网络层次间解耦、平面间清晰，网络的逻辑控制功能更加聚合。控制层的天基网络控制器构部署在地面，负责复杂的路由计算，星载交换机主要实现数据面交换转发。天基网络控制器通过馈电链路和星间链路与星载交换机建立控制连接。
发明内容
本发明根据低轨卫星网络的特点，在软件定义组网架构下，解决低轨卫星网络中馈电链路动态切换条件下，卫星节点和天基网络控制器间逻辑控制通道建立问题。控制器位置是指卫星节点通过某条馈电链路可以访问天基网络控制器，是卫星节点和天基网络控制器之间的逻辑控制通道。该方法是在馈电链路动态切换的环境下，建立稳定的逻辑控制通道，并保持逻辑控制通道的连通性。
本发明采用的技术方案为：
一种适用于低轨网络的控制器位置生成及扩散方法，为天基网络控制器和星载交换机，通过馈电链路和星间链路与星载交换机建立逻辑连接，并保持逻辑通道的连通性。包含以下步骤：
(1)天基网络控制器检测连接的馈电链路，为每条连接的馈电链路分别生成一条控制器位置消息，发送至对应的关口站SDN代理；
(2)关口站SDN代理将接收到的每条控制器位置消息通过对应的馈电链路发送至卫星SDN代理；
(3)卫星SDN代理接收到多个控制器位置消息，以设定准则选择一条控制器位置消息为本星使用，并将接收到的控制位置消息进行星间扩散。
其中，步骤(1)中，控制器位置消息的关键字段包括：控制器IP地址、控制器所在关口站号、控制器所在关口站接入的卫星号和卫星端口号以及有效跳数。
其中，步骤(1)中，控制器所在关口站号、控制器所在关口站接入的卫星号和卫星端口号依据星历信息和馈电链路的连通性计算得到。
其中，步骤(1)中，有效跳数为控制器所在关口站接入的卫星到其它卫星的最远距离。
其中，步骤(3)中，控制器位置消息扩散过程中，每经过一个节点有效跳数减1，有效跳数字段为0后停止扩散。
其中，步骤(1)中，天基网络控制器停止发送即将发生中断的馈电链路生成的控制器位置消息。
其中，步骤(3)中，如果卫星SDN代理在设定时间内没有收到所选中的控制器位置消息，则优先选择同一个关口站的其他控制器位置消息。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明根据低轨卫星网络的特点，提出了一种适用于低轨网络的控制器位置生成及扩散方法，可适用于多种类型的卫星星座；
2、本发明可实时快速的处理馈电链路切换引起的管理通道重路由，在馈电切换过程中保持管理通道的连通性。
3、本发明采用统一策略对控制器位置计算生成，防止环路的产生。
4、本发明采用集中计算机制，降低星上处理和存储压力。
附图说明
图1是本发明的示意图。
图2是本发明的协议流程图。
具体实施方式
本发明适用于低轨卫星网络场景，以下结合附图1、2对本发明做进一步说明。其中，图1是本发明的应用场景示意图，图2是本发明的工作流程图。
参照图1，软件定义组网架构下路由计算和交换转发相分离。地面的天基网络控制器进行控制面的路由计算，星载交换机实现数据面交换转发。一种适用于低轨网络的控制器位置生成及扩散方法，通过馈电链路和星间链路，为天基网络控制器和星载交换机建立逻辑连接，并保持逻辑通道的连通性。具体部署上涉及天基网络控制器、关口站的SDN代理和星载SDN代理。具体功能描述如下：
天基网络控制器的星历计算功能：对低轨卫星的轨道预报功能，可以跟踪卫星并实时显示其位置、俯仰角、方位角和圈数等数据，通过预测未来卫星可见时间，提供卫星进站时间、卫星出站时间等详细信息。
天基网络控制器的控制器位置生成功能：星历计算结合馈电链路监测，生成当前可用的控制器位置消息，并周期的发到关口站的SDN代理。
关口站SDN代理的控制器位置扩散功能：接收控制器位置消息，选择对应的馈电链路上传到星载SDN代理。
星载SDN代理的多控制器位置管理功能：接收多个控制器位置消息，以设定的准则选择一条位置消息。
星载SDN代理的控制器位置扩散功能：将接收到的控制位置消息进行星间扩散。
参照图2，一种适用于低轨网络的控制器位置生成及扩散方法包括以下步骤：
(1)天基网络控制器启动后，探测当前可用的馈电链路，每条可用的馈电链路生成一个控制器位置消息，发送至对应的关口站SDN代理。控制器位置是指卫星可以通过某条馈电链路访问天基网络控制器，控制器位置关键字段包括：控制器IP地址、控制器所在关口站号、控制器所在关口站接入的卫星号和卫星端口号、有效跳数。控制器位置计算以星历信息为输入，根据馈电链路的连通性变化计算控制器所在关口站号、控制器所在关口站接入的卫星号和卫星端口号等字段。控制器位置计算以星间拓扑为输入，将控制器所在关口站接入的卫星到其它卫星的最远距离设置为控制器位置的有效跳数字段。
(2)关口站SDN代理将接收到的每条控制器位置消息通过对应的馈电链路发送至卫星SDN代理。
(3)卫星SDN代理接收到多个控制器位置消息，以一定准则选择一条控制器位置与天基网络控制器建立逻辑通道，并将接收到的控制位置消息进行星间扩散，可选择性的利用卫星广播特定对地广播。控制器位置扩散过程中，每经过一个节点有效跳数减1，有效跳数字段为0后停止扩散。一定时间没有收到该条位置消息后，选择其他的位置消息。为保证卫星归属站的稳定性，优先选择同一个站的控制器位置消息。

Claims (5)

1.一种适用于低轨网络的控制器位置生成及扩散方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）天基网络控制器检测连接的馈电链路，为每条连接的馈电链路分别生成一条控制器位置消息，发送至对应的关口站SDN代理；其中，控制器位置消息的关键字段包括：控制器IP地址、控制器所在关口站号、控制器所在关口站接入的卫星号和卫星端口号以及有效跳数；控制器所在关口站号、控制器所在关口站接入的卫星号和卫星端口号依据星历信息和馈电链路的连通性计算得到；
（2）关口站SDN代理将接收到的每条控制器位置消息通过对应的馈电链路发送至卫星SDN代理；
（3）卫星SDN代理接收到多个控制器位置消息，以设定准则选择一条控制器位置消息为本星使用，并将接收到的控制位置消息进行星间扩散。
2.根据权利要求1所述的一种适用于低轨网络的控制器位置生成及扩散方法，其特征在于，步骤（1）中，有效跳数为控制器所在关口站接入的卫星到其它卫星的最远距离。
3.根据权利要求1所述的一种适用于低轨网络的控制器位置生成及扩散方法，其特征在于，步骤（3）中，控制器位置消息扩散过程中，每经过一个节点有效跳数减1，有效跳数字段为0后停止扩散。
4.根据权利要求1所述的一种适用于低轨网络的控制器位置生成及扩散方法，其特征在于，步骤（1）中，天基网络控制器停止发送即将发生中断的馈电链路生成的控制器位置消息。
5.根据权利要求1所述的一种适用于低轨网络的控制器位置生成及扩散方法，其特征在于，步骤（3）中，如果卫星SDN代理在设定时间内没有收到所选中的控制器位置消息，则优先选择同一个关口站的其他控制器位置消息。
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