CN113872672B - 用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法，涉及卫星网络领域中的路由交换技术。本发明通过设计一种位置寻呼机制，使得有通信需求的卫星终端，可基于适用于低轨网络宽带用户空闲态场景的星地标签路由方法学习到的位置区信息，在相对小的范围内精准寻呼到通信对端，最终实现星地链路高动态场景下的业务互通，可解决卫星节点的高速运动带来用户侧星地链路频繁切换，给通信双方寻址带来挑战的问题。

Description

用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法
技术领域
本发明涉及卫星网络领域中的路由交换技术，特别是指一种用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法。
背景技术
在低轨卫星网络中，低轨卫星节点高度较低，其相对地面会高速运动，由此会带来地面终端用户与卫星间的星地链路频繁切换，其接入关系也会随之动态变化。地面网络和高轨卫星网络拓扑均相对稳定，地面标准IP路由协议（RIP 、OSPF、ISIS、EIGRP）或适用于高轨卫星场景的路由协议/方法均基于稳定拓扑场景而设计，如果直接采用，显然不适合低轨星座网络的高动态特性，拓扑切换频繁，地面标准IP路由或适用于高轨卫星场景的路由会无法快速收敛，通常为几十至上百秒量级，业务会长时间的中断，对未来基于低轨星座的卫星互联网运营造成严重影响。因此，需要设计专门的适用于低轨卫星网络宽带用户的星地路由协议/方法。
发明内容
本发明针对在卫星节点高速运动时，其与地面卫星终端之间用户星地链路频繁切换，会给业务的互通性能带来极大影响的问题，提供一种用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法。该方法结合低轨卫星星历特性，引入一种精准寻呼方法，适合宽带用户业务互通场景的星地标签路由，可实现卫星节点高动态场景下终端业务的寻址互通。
本发明的目的是这样实现的：
一种用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法，该方法是基于由宽带用户群、卫星终端、低轨卫星和天基网络控制器所构成的低轨星座通信网络来实现的，包括以下步骤：
（1）第一宽带用户群中的某用户与第二宽带用户群中的某用户互通IP数据，第一宽带用户群通过第一卫星终端接入低轨卫星，第二宽带用户群通过第二卫星终端接入低轨卫星，第一卫星终端归属于位置区W1，第二卫星终端归属于位置区W2；
（2）当IP数据到达第一卫星终端时，根据目的网段查询第一卫星终端处存储的映射关系表，获取第二卫星终端对应的接入卫星的标签信息；若获取成功，则转到步骤（9），若获取失败，则向部署于网络管理控制中心的天基网络控制器发送接入卫星标签信息寻呼请求；
（3）天基网络控制器收到寻呼请求后，根据寻呼请求，通过星历计算算出覆盖位置区W2的所有卫星，并向覆盖位置区W2的所有卫星发送寻呼请求；
（4）覆盖位置区W2的所有卫星收到寻呼请求后，对其覆盖区域内的所有卫星终端发送对地广播；
（5）只有第二卫星终端收到步骤（4）中广播的寻呼请求后，才会触发更新本地映射关系表，将寻呼请求中的源接入卫星信息存储到映射关系表的接入卫星标签信息处，并向天基网络控制器发送寻呼响应；
（6）天基网络控制器收到寻呼响应后，向第一卫星终端发送寻呼响应；
（7）第一卫星终端收到寻呼响应后，更新本地存储的映射关系表，将寻呼响应中的目的接入卫星信息写入映射关系表的接入卫星的标签信息处；
（8）IP数据查询第一卫星终端处存储的映射关系表，获取接入卫星的标签信息；
（9）第一卫星终端为IP数据封装标签，在低轨卫星上基于该标签进行数据包的寻址转发。
进一步的，步骤（2）中，低轨卫星节点相对地面用户高速运动，若无IP数据互通需求，映射关系表处不会维护接入卫星的标签信息；若为第一次IP数据互通，接入卫星的标签信息会获取失败，并向天基网络控制器发送接入卫星标签信息寻呼请求。
进一步的，步骤（2）中，接入卫星标签信息寻呼请求包括源站号、目的站号、源接入卫星、目的位置区。
进一步的，步骤（3）中，向覆盖位置区W2的所有卫星发送的寻呼请求，包括源站号、目的站号、源接入卫星。
进一步的，所述源接入卫星的信息为卫星号＋端口号，即标签。
进一步的，步骤（5）中，寻呼响应包含源站号、目的站号、源接入卫星、目的接入卫星。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
采用现有技术，如地面网络标准路由，无法满足高频次的星地链路切换场景下的业务互通需求。协议收敛时间会过长或甚至无法收敛，通信双方无法在低轨卫星节点高动态场景下找到对端，用户体验极差甚至造成系统不可用。
本发明基于低轨卫星高动态、星历可预测等特性，设计了一种全新的用于低轨卫星宽带用户业务互通的星地标签路由方法，通信双方基于该方法能快速、精准且低代价的寻呼到通信对端。本发明是为未来低轨卫星互联网星座面向用户提供通信服务的关键技术之一。
附图说明
图1是本发明实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
参照图1，一种用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法，该方法是基于由宽带用户群、卫星终端、低轨卫星和天基网络控制器所构成的低轨星座通信网络来实现的，其包括以下步骤：
（1）宽带用户群1中的某用户与宽带用户群2中的某用户互通IP数据，宽带用户群1通过卫星终端1接入低轨卫星，宽带用户群2通过卫星终端2接入低轨卫星，卫星终端1归属于位置区W1，卫星终端2归属于位置区W2；
（2）当IP数据到达卫星终端1时，根据目的网段查询卫星终端1处存储的映射关系表，获取卫星终端2对应的接入卫星的标签信息；若获取成功，则转到步骤（9），若获取失败，则向部署于网络管理控制中心的天基网络控制器发送接入卫星标签信息寻呼请求；
（3）天基网络控制器收到寻呼请求后，根据寻呼请求，通过星历计算算出覆盖位置区W2的所有卫星，并向覆盖位置区W2的所有卫星发送寻呼请求；
（4）覆盖位置区W2的所有卫星收到寻呼请求后，对其覆盖区域内的所有卫星终端发送对地广播；
（5）只有卫星终端2收到步骤（4）中广播的寻呼请求后，才会触发更新本地映射关系表，将寻呼请求中的源接入卫星信息存储到映射关系表的接入卫星标签信息处，并向天基网络控制器发送寻呼响应；
（6）天基网络控制器收到寻呼响应后，向卫星终端1发送寻呼响应；
（7）卫星终端1收到寻呼响应后，更新本地存储的映射关系表，将寻呼响应中的目的接入卫星信息写入映射关系表的接入卫星的标签信息处；
（8）IP数据查询卫星终端1处存储的映射关系表，获取接入卫星的标签信息；
（9）卫星终端1为IP数据封装标签，在低轨卫星上基于该标签进行数据包的寻址转发。
其中，所述步骤（2）中，低轨卫星节点相对地面用户高速运动，若无IP数据互通需求，映射关系表处不会维护接入卫星的标签信息；若为第一次IP数据互通，接入卫星的标签信息会获取失败，并向天基网络控制器发送接入卫星标签信息寻呼请求。
其中，所述步骤（2）中，接入卫星标签信息寻呼请求包括源站号、目的站号、源接入卫星、目的位置区。
其中，所述步骤（3）中，向覆盖位置区W2的所有卫星发送的寻呼请求，包括源站号、目的站号、源接入卫星。
其中，所述源接入卫星的信息为卫星号＋端口号，即标签。
其中，所述步骤（5）中，寻呼响应包含源站号、目的站号、源接入卫星、目的接入卫星。
本发明针对低轨卫星节点高速运动下，宽带用户业务互通的问题，独创了一种用户低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法。该方法针对低轨星地链路高频次通断问题，结合低轨星座星历可预测特性，设计了一个适用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法，在有业务互通需求时，基于星历和位置区信息，精准的计算出小范围的寻呼区域，可实现有通信需求的双方快速查找到对方，为双方业务互通提供可能。
本领域的普通技术人员可以理解：实现一种用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由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 (6)

1.一种用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法，该方法是基于由宽带用户群、卫星终端、低轨卫星和天基网络控制器所构成的低轨星座通信网络来实现的，其特征在于，包括以下步骤：
（1）第一宽带用户群中的某用户与第二宽带用户群中的某用户互通IP数据，第一宽带用户群通过第一卫星终端接入低轨卫星，第二宽带用户群通过第二卫星终端接入低轨卫星，第一卫星终端归属于位置区W1，第二卫星终端归属于位置区W2；
（2）当IP数据到达第一卫星终端时，根据目的网段查询第一卫星终端处存储的映射关系表，获取第二卫星终端对应的接入卫星的标签信息；若获取成功，则转到步骤（9），若获取失败，则向部署于网络管理控制中心的天基网络控制器发送接入卫星标签信息寻呼请求；
（3）天基网络控制器收到寻呼请求后，根据寻呼请求，通过星历计算算出覆盖位置区W2的所有卫星，并向覆盖位置区W2的所有卫星发送寻呼请求；
（4）覆盖位置区W2的所有卫星收到寻呼请求后，对其覆盖区域内的所有卫星终端发送对地广播；
（5）只有第二卫星终端收到步骤（4）中广播的寻呼请求后，才会触发更新本地映射关系表，将寻呼请求中的源接入卫星信息存储到映射关系表的接入卫星标签信息处，并向天基网络控制器发送寻呼响应；
（6）天基网络控制器收到寻呼响应后，向第一卫星终端发送寻呼响应；
（7）第一卫星终端收到寻呼响应后，更新本地存储的映射关系表，将寻呼响应中的目的接入卫星信息写入映射关系表的接入卫星的标签信息处；
（8）根据IP数据查询第一卫星终端处存储的映射关系表，获取接入卫星的标签信息；
（9）第一卫星终端为IP数据封装标签，在低轨卫星上基于该标签进行数据包的寻址转发。
2.如权利要求1所述的一种用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法，其特征在于，步骤（2）中，低轨卫星节点相对地面用户高速运动，若无IP数据互通需求，映射关系表处不会维护接入卫星的标签信息；若为第一次IP数据互通，接入卫星的标签信息会获取失败，并向天基网络控制器发送接入卫星标签信息寻呼请求。
3.如权利要求1所述的一种用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法，其特征在于，步骤（2）中，接入卫星标签信息寻呼请求包括源站号、目的站号、源接入卫星、目的位置区。
4.如权利要求1所述的一种用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法，其特征在于，步骤（3）中，向覆盖位置区W2的所有卫星发送的寻呼请求，包括源站号、目的站号、源接入卫星。
5.如权利要求3或4所述的一种用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法，其特征在于，所述源接入卫星的信息为卫星号＋端口号，即标签。
6.如权利要求1所述的一种用于低轨卫星网络宽带用户业务互通的星地标签路由方法，其特征在于，步骤（5）中，寻呼响应包含源站号、目的站号、源接入卫星、目的接入卫星。
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