CN114423058A - 卫星拓扑分离路由转发方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

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CN114423058A CN202111581064.1A CN202111581064A CN114423058A CN 114423058 A CN114423058 A CN 114423058A CN 202111581064 A CN202111581064 A CN 202111581064A CN 114423058 A CN114423058 A CN 114423058A
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黄韬
马兴睿
赵泰博
张路
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Abstract

本申请涉及一种卫星拓扑分离路由转发方法、装置、设备和存储介质。所述方法包括：基于周期性变化的全拓扑，通过软件定义网络对应生成周期性变化的星间拓扑和星地拓扑；基于所述星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径；基于所述星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于所述直连卫星生成每个地面站对应的星地路由；基于所述每个地面站对应的星地路由，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表；基于所述路由映射表，查询对应的落地卫星，通过所述落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站；其中，所述落地卫星是到所述目标地面站的直连卫星。采用本方法能够提高卫星网络的效率、保障卫星网络通信的时效性。

Description

卫星拓扑分离路由转发方法、装置、设备和存储介质
技术领域
本申请涉及空间卫星网络通信技术领域，特别是涉及一种卫星拓扑分离路由转发方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
随着空间信息化建设的快速发展，大规模卫星通信的需求越来越多。卫星网络有别于地面网络，链路有规律地频繁变化，但卫星上的计算资源、存储资源和星间带宽有限。
由于卫星网络中卫星节点负载有限、卫星网络拓扑变化频繁、通信距离长等问题，常见的地面动态路由算法在卫星网络的环境中适应性差，动态路由信令交互不及时导致的路由环路等问题造成网络丢包严重甚至网络中断，因此在传统方法中经常使用静态路由。
然而，当拓扑发生变化时，传统方法中需要手动进行静态路由表的修改，存在更新效率低、时效性差等问题，不适用于复杂的大型网络。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种卫星拓扑分离路由转发方法、装置、设备和存储介质。
第一方面，本申请提供了一种卫星拓扑分离路由转发方法。所述方法包括：
基于周期性变化的全拓扑，通过软件定义网络对应生成周期性变化的星间拓扑和星地拓扑；
基于星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径；基于星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于直连卫星和星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由；星地路由包括：每个卫星与多个地面站的路由映射表；
基于路由映射表，查询对应的落地卫星，通过落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站；其中，落地卫星是到目标地面站的直连卫星。
在其中一个实施例中，基于星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径，包括：
基于星间拓扑，得到每个卫星到目标卫星的多个路径；
获取每个卫星到其目标卫星的多个路径所需要的跳数，将跳数最小的路径作为该卫星到其目标卫星的最短路径。
在其中一个实施例中，基于星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于直连卫星和星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由，包括：
基于星地拓扑，建立每个地面站与其直连卫星之间的直连链路，对应生成双向的直连路由；
基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星到其他所有卫星的最短路径，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表；
基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星与多个地面站的路由映射表，对应生成每个地面站对应的星地路由。
在其中一个实施例中，上述方法还包括：
基于周期性变化拓扑映射表，确定下一周期的星地拓扑；
当星地拓扑周期性变化时，基于下一周期的星地拓扑，确定周期性变化时需要删除或新增的直连路由。
在其中一个实施例中，基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星到其他所有卫星的最短路径，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表，包括：
基于每个地面站对应的星地路由，确定每个地面站对应的直连卫星；
获取每个地面站对应的直连卫星到其他所有卫星的最短路径，基于最短路径对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表，路由映射表包括：每个卫星以最短路径到达目标地面站对应的多个直连卫星后再到达目标地面站的多个路径。
在其中一个实施例中，基于路由映射表，查询对应的落地卫星，包括：
基于发送报文的报文发送卫星和路由映射表，确定报文发送卫星以最短路径到达目标地面站对应的多个直连卫星后再到达目标地面站的多个路径；
基于报文发送卫星到达目标地面站的多个路径，确定报文发送卫星到达目标地面站的最短路径，确定该最短路径对应的直连卫星，将其作为报文发送卫星对应的落地卫星。
在其中一个实施例中，通过落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站，包括：
对待发送的报文添加对应落地卫星的报文头，得到带报文头的报文；
通过报文发送卫星，将带报文头的报文发送至落地卫星，通过落地卫星得到删除报文头后的报文，将其作为落地报文，并基于落地卫星与目标地面站的星地路由，将落地报文发送至目标地面站。
第二方面，本申请还提供了一种卫星拓扑分离路由转发装置。所述装置包括：
拓扑分离模块，用于基于周期性变化的全拓扑，通过软件定义网络对应生成周期性变化的星间拓扑和星地拓扑；
路由生成模块，用于基于星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径；基于星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于直连卫星生成每个地面站对应的星地路由；
路由映射表生成模块，用于基于每个地面站对应的星地路由，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表；
报文发送模块，用于基于路由映射表，查询对应的落地卫星，通过落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站；其中，落地卫星是到目标地面站的直连卫星。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的方法的步骤。
第四方面，本申请还提供了一种计算机设备可读存储介质。所述计算机设备可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的方法的步骤。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的方法的步骤。
上述卫星拓扑分离路由转发方法、装置、设备、存储介质和产品，基于周期性变化的全拓扑，通过软件定义网络对应生成周期性变化的星间拓扑和星地拓扑，提高了路由的灵活性，并能够大幅减少路由的复杂度。进一步，基于星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径；基于星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于直连卫星和星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由；星地路由包括：每个卫星与多个地面站的路由映射表；基于此，可以减少星上资源的负担、兼顾星地链路的使用率，提高卫星网络的效率。进一步，基于路由映射表，查询对应的落地卫星，通过落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站；其中，落地卫星是到目标地面站的直连卫星；基于此，对于不同卫星的落地业务，选择不同的星地链路，做到星地路由切换时保证流量无间断，保证卫星网络通信中的时效性。
附图说明
图1为一个实施例中卫星拓扑分离路由转发方法的流程示意图；
图2为一个实施例中星间拓扑的结构示意图；
图3为一个实施例中星间数据“跳转”的步骤的示意图；
图4为另一个实施例中星地链路周期性变化的示意图；
图5为一个实施例中星地路由随星地拓扑快照周期性变化的示意图；
图6为一个实施例中卫星S1对应一个地面站的路由映射表示意图；
图7为一个实施例中路由映射表的结构示意图；
图8为一个实施例中路由映射表随星地拓扑快照周期性变化的示意图；
图9为一个实施例中路由映射表随着星地路由周期性变化的示意图；
图10为两个地面站之间通过卫星网络发送数据的流程示意图；
图11为两个地面站之间基于星地路由周期性变化而改变报文发送卫星、落地卫星的示意图；
图12一个实施例中卫星拓扑分离路由转发装置的结构框图；
图13为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的卫星拓扑分离路由转发方法，可以应用于包括卫星、地面站、地面控制器的系统，通过地面控制器、卫星与地面站的交互实现。其中，数据存储系统可以存储卫星需要处理的数据。数据存储系统可以集成在卫星网络服务器上。其中，卫星可以但不限于低轨卫星、中轨卫星等。目标地面站可以是一个地面站或者是多个地面站组成的区域地面站来实现。地面控制器可以采用软件定义网络(SDN，Software Defined Network，SDN)集中管控架构。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种卫星拓扑分离路由转发方法，以该方法应用于包括地面控制器、卫星与地面站的系统为例进行说明，包括以下步骤：
步骤202，基于周期性变化的全拓扑，通过软件定义网络对应生成周期性变化的星间拓扑和星地拓扑。
其中，地面控制器获取当前周期内的全拓扑，全拓扑包括：系统内所有卫星、系统内所有地面站、系统内所有星间链路及星地链路。其中，一个星间链路表示两个卫星之间的链路；一个星地链路代表一个卫星与一个地面站之间的链路。
在本实施例中，地面控制器基于全拓扑中的系统内所有卫星、系统内所有星间链路，确定星间拓扑。
在本实施例中，如图2所示，为包括卫星S1、卫星S2、卫星S3、卫星S4、卫星S5、卫星S6的卫星网络系统中的一个星间拓扑示意图。
在本实施例中，卫星网络中通信距离的因素，两个卫星之间并不一定能够直接进行通信，因此，两个卫星之间的链路不一定是直连的，如图2所示，卫星S1与卫星S5之间的星间链路可以为S1-S2-S5或S1-S4-S5或S1-S2-S3-S6-S5等。
在本实施例中，地面控制器基于全拓扑中的系统内所有卫星、系统内所有地面站及系统内所有星地链路，确定每个地面站对应的星地拓扑。
在本实施例中，一个卫星可以同时是多个地面站的直连卫星，一个地面站也同时可以有多个直连卫星。
在本实施例中，一个目标地面站对应的星地拓扑并不是指目标地面站与系统内所有卫星的星地链路。由于卫星网络中通信距离的因素，不是所有卫星都能接收到目标地面站的辐射，因此，地面控制器将能够收到目标地面站辐射的卫星作为该目标地面站的直连卫星。基于此，该目标地面站对应的星地拓扑中包括：该目标地面站、该目标地面站对应的多个直连卫星、该目标地面站与所有该目标地面站对应的直连卫星之间的星地链路。
步骤204，基于星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径；基于星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于直连卫星和星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由；星地路由包括：每个卫星与多个地面站的路由映射表。
本实施例中，星间拓扑包括每两个卫星之间的链路，基于每个地面站对应的直连卫星，可以得到目标地面站通过其对应的直连卫星与系统内其他任一卫星之间的链路。
在本实施例中，基于上述目标地面站通过其对应的直连卫星与系统内其他任一卫星之间的链路，每个卫星可以对应生成其自身到多个地面站之间的路由映射表。
在本实施例中，由于星地拓扑包括每个目标地面站与所有该地面站对应的直连卫星之间的星地链路，基于此，每个卫星与多个地面站的路由映射表可以包括：每个卫星通过目标地面站对应的多个直连卫星再到达目标地面站的多个路径。
在另一个是实例中，基于星间拓扑可以得到一个卫星到系统内其他所有卫星的链路，确定其中最短的一条链路，作为该卫星到其他所有卫星的最短路径。如图2所示，卫星S1与卫星S3之间的星间链路可以为S1-S2-S3或S1-S4-S5-S6-S3或S1-S4-S5-S2-S3等，而卫星S1与卫星S3之间的多条可行星间链路的长短可以不一致。因此，基于星间链路，卫星可以获得其自身到到系统内所有卫星的最短路径。基于此，每个卫星与多个地面站的路由映射表也可以包括：每个卫星通过目标地面站对应的多个直连卫星再到达目标地面站的多个最短路径。
步骤206，基于路由映射表，查询对应的落地卫星，通过落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站；其中，落地卫星是到目标地面站的直连卫星。
在本实施例中，一个目标地面站可以对应有多个直连卫星。其中，目标地面站的直连卫星，是指能够接收到该目标地面站的辐射的卫星。
在本实施例中，当卫星确定报文转发的目标地面站后，卫星可以基于其自身对应于该目标地面站的路由映射表查询其自身到达目标地面站可以经过的多个该目标地面站所对应的直连卫星。进一步，卫星还可以基于其自身对应于该目标地面站的路由映射表，确定卫星通过多个上述直连卫星到达该目标地面站的最短路径。
在本实施例中，一个卫星通过多个目标地面站所对应的直连卫星在达到目标地面站的最短路径可以是多条。例如，当目标地面站的直连卫星包括卫星A、卫星B、卫星C时，假设卫星1通过卫星A、卫星B、卫星C到达该目标地面站的最短路径的长短分别为A1、B1、C1，若A1＝B1＜C1，则此时落地卫星为卫星A或卫星B；若C1＜B1＜A1，则此时落地卫星为卫星C。
上述卫星拓扑分离路由转发方法中，基于周期性变化的全拓扑，通过软件定义网络对应生成周期性变化的星间拓扑和星地拓扑，提高了路由的灵活性，并能够大幅减少路由的复杂度。进一步，基于星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径；基于星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于直连卫星和星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由；星地路由包括：每个卫星与多个地面站的路由映射表；基于此，可以减少星上资源的负担、兼顾星地链路的使用率，提高卫星网络的效率。进一步，基于路由映射表，查询对应的落地卫星，通过落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站；其中，落地卫星是到目标地面站的直连卫星；基于此，对于不同卫星的落地业务，选择不同的星地链路，做到星地路由切换时保证流量无间断，保证卫星网络通信中的时效性。
在其中一个实施例中，基于星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径，包括：基于星间拓扑，得到每个卫星到目标卫星的多个路径；获取每个卫星到其目标卫星的多个路径所需要的跳数，将跳数最小的路径作为该卫星到其目标卫星的最短路径。
在本实施例中，由于空间的分布并不是连续的，所以从一个空间位置“跳”到另一个空间位置上去所需要的能量为一个跳数。将跳数最小的路径作为卫星到其目标卫星的最短路径，并使得卫星按照该最短路径进行报文的转发，可以有效减少星上资源的负担，并且能够兼顾星间链路的使用效率。
在本实施例中，每个卫星上设置有发送/接收其他卫星信息的出接口。
在本实施例中，如图2所示，当卫星S1的目标卫星为卫星S2时，基于未经S1与卫星S2之间的最短路径，卫星S1要发送给卫星S2的信息将通过卫星S1上的S1-S2出接口“跳”至卫星S2上的S2-S1出接口。具体的，如图2所示的包括卫星S1、卫星S2、卫星S3、卫星S4、卫星S5、卫星S6的卫星网络系统，当卫星S1需要向其他卫星发送信息时，基于卫星S1与其他卫星之间的最短路径，该信息的第一“跳”如图3所示。
在本实施例中，由于卫星网络中全拓扑存在周期性变化，因此，当星间拓扑周期性变化时，每个卫星到其他所有卫星的最短路径也对应变化。
在本实施例中，基于每个卫星到系统内其他所有卫星的最短路径，可以对应生成星间路由，每个星间路由可以对应有一个星间路由快照，地面控制器可以基于星间路由快照和获取该星间路由快照的时间点，确定并按照周期变化为下一周期的星间路由，即下一周期内每个卫星到系统内其他所有卫星的最短路径。
在其中一个实施例中，基于星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于直连卫星和星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由，可以包括：基于星地拓扑，建立每个地面站与其直连卫星之间的直连链路，对应生成双向的直连路由；基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星到其他所有卫星的最短路径，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表；基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星与多个地面站的路由映射表，对应生成每个地面站对应的星地路由。
在本实施例中，双向直连路由是指地面站与其所对应的多个直连卫星之间的可以双向发送/接收信息的直连链路。
在本实施例中，由于卫星网络中全拓扑存在周期性变化，因此，当星地拓扑周期性变化时，星地路由也对应变化。
在本实施例中，如图4所示，T1时刻与T2时刻，由于周期性变化，地面站1和地面站2的星地路由发生变化。需要理解的是，基于全拓扑的周期性变化，并不是每个地面站的星地路由都一定发生改变。
在本实施例中，基于路由映射表、每个地面站与其对应的直连卫星，可以对应生成星地路由，每个星地路由可以对应有一个星地路由快照，地面控制器可以基于星地路由快照和获取该星地路由快照的时间点，确定下一周期的星地路由并按照周期变化，即确定并按周期变化下一周期内每个地面站与其所对应的直连卫星，以及下一个周期内的路由映射表。
在其中一个实施例中，上述方法还包括：基于周期性变化拓扑映射表，确定下一周期的星地拓扑；当星地拓扑周期性变化时，基于下一周期的星地拓扑，确定周期性变化时需要删除或新增的直连路由。
在本实施例中，如图5所示，当TIME1时刻，地面控制器可以基于获取星地路由快照及获取该星地路由快照的时间，确定下一周期的星地路由及星地路由快照。进一步，在进入下一个周期之前，地面控制器可以根据预先确定的下一个周期的星地路由提前做好删除或新增直连路由的准备，在下个周期到来的同时(即星地路由快照切换时，如图5所示的TIME2时刻)进行直连路由的删除或新增，保证星地路由的平滑切换。
在本实施例中，由于星地拓扑的周期性变化，每个周期内统一地面站所对应的直连卫星可以是不同的。基于此，当星地拓扑周期性变化时，其星地拓扑中也会根据地面站所对应的直连卫星的不同删除或新增直连路由。
在其中一个实施例中，基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星到其他所有卫星的最短路径，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表，包括：基于每个地面站对应的星地路由，确定每个地面站对应的直连卫星；获取每个地面站对应的直连卫星到其他所有卫星的最短路径，基于最短路径对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表，路由映射表包括：每个卫星以最短路径到达目标地面站对应的多个直连卫星后再到达目标地面站的多个路径。
在本实施例中，基于星间拓扑可以得到一个卫星到系统内其他所有卫星的链路，确定其中最短的一条链路，地面控制器将其作为该卫星到其他所有卫星的最短路径。因此，基于星间链路，每个卫星可以获得其自身到到系统内所有卫星的最短路径。进一步，由于每个地面站所对应的星地拓扑中的卫星为该地面站所对应的直连卫星，因此，每个卫星可以确定其自身到目标地面站的多个直连卫星的最短路径。基于此，卫星可以确定其自身通过目标地面站对应的多个直连卫星再到达目标地面站的多个最短路径，对应生成路由映射表。例如，如图6所示，目标地面站的直连卫星包括卫星S2、卫星S3、卫星S4，其中，卫星S1通过目标地面站对应的多个直连卫星再到达目标地面站的多个最短路径分别为S1-S2-地面站、S1-S5-S3-地面站、S1-S5-S6-S4-地面站，其对应的链路的条数分别为2、3、4。
在另一个实施例中，如图7所示，路由映射表的格式可以包括但不限于：地面站的IP(网际互连协议，Internet Protocol)地址、该地面站所对应的多个直连卫星的IP地址(如图7中的卫星1IP、卫星2IP、卫星3IP)。并且，如图7所示，路由映射表中多个直连卫星IP地址的顺序，可以按照卫星通过上述多个直连卫星到达目标地面站的多个最短路径的跳数的大小(优先级)进行排序。
在另一个实施例中，如图4所示的系统在T1时刻、T2时刻，由于周期性变化，地面站1和地面站2的星地路由发生变化的情况下，如图8所示，基于拓扑快照的变化，以及直连路由的删除或新增，路由映射表也对应发生变化。如图9所示，为其对应的一个路由映射表的变化。
在其中一个实施例中，如图10所示，基于路由映射表，查询对应的落地卫星，包括：基于发送报文的报文发送卫星和路由映射表，确定报文发送卫星以最短路径到达目标地面站对应的多个直连卫星后再到达目标地面站的多个路径；基于报文发送卫星到达目标地面站的多个路径，确定报文发送卫星到达目标地面站的最短路径，确定该最短路径对应的直连卫星，将其作为报文发送卫星对应的落地卫星。
在本实施例中，基于路由映射表，报文发送卫星可以确定其自身通过目标地面站对应的多个直连卫星再到达目标地面站的多个最短路径。
在本实施例中，报文发送卫星可以获取上述多个最短路径所需要的跳数，将跳数最小的最短路径(优先级最高)所对应的直连卫星作为候选落地卫星。其中，候选落地卫星可以是多个。
在本实施例中，当候选落地卫星为1个时，报文发送卫星将该候选落地卫星作为落地卫星；当候选落地卫星是多个时，报文发送卫星可以选择其中一个作为落地卫星。例如，当目标地面站的直连卫星包括卫星A、卫星B、卫星C、卫星D时，假设报文发送卫星通过卫星A、卫星B、卫星C到达该目标地面站的最短路径的长短分别为A11、B11、C11、D11，若D11＜A11＝B11＜C11，则此时落地卫星为卫星D；若A11＝C11＜B11＝D11，则此时落地卫星为卫星A或卫星C。
在本实施例中，如图11所示，由于星地拓扑及路由映射表的周期性变化，落地卫星也随之周期性变化。
在其中一个实施例中，如图10所示，通过落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站，包括：对待发送的报文添加对应落地卫星的报文头，得到带报文头的报文；通过报文发送卫星，将带报文头的报文发送至落地卫星，通过落地卫星得到删除报文头后的报文，将其作为落地报文，并基于落地卫星与目标地面站的星地路由，将落地报文发送至目标地面站。
在本实施例中，一个地面站定时向其所对应的多个直连卫星轮询，依序询问其所对应的多个直连卫星是否需要发送报文，有即给予服务(即该地面站通过直连路由将数据发送给其需要发送报文的直连卫星，并将该直连卫星作为报文发送卫星)，服务结束后再询问其所对应的下一个直连卫星。
在本实施例中，基于落地卫星，报文发送卫星对待发送报文添加对应落地卫星的报文头，使得该报文能够准确发送至落地卫星。
在本实施例中，落地卫星接收到携带有报文头的报文后，将该报文的报文头删除，将删除掉报文头的报文作为落地报文，转发给报文发送卫星所对应的目标地面站。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的卫星拓扑分离路由转发方法的卫星拓扑分离路由转发装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个卫星拓扑分离路由转发装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于卫星拓扑分离路由转发方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图12所示，提供了一种卫星拓扑分离路由转发装置，包括：拓扑分离模块100、路由生成模块200和报文发送模块300，其中：
拓扑分离模块100，用于基于周期性变化的全拓扑，通过软件定义网络对应生成周期性变化的星间拓扑和星地拓扑。
路由生成模块200，用于基于星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径；基于星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于直连卫星和星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由；星地路由包括：每个卫星与多个地面站的路由映射表。
报文发送模块300，用于基于路由映射表，查询对应的落地卫星，通过落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站；其中，落地卫星是到目标地面站的直连卫星。
在其中一个实施例中，路由生成模块200，可以包括：
星间路径获取子模块，用于基于星间拓扑，得到每个卫星到目标卫星的多个路径。
星间最短路径确定子模块，用于获取每个卫星到其目标卫星的多个路径所需要的跳数，将跳数最小的路径作为该卫星到其目标卫星的最短路径。
在其中一个实施例中，路由生成模块200，还可以包括：
直连路由生成子模块，基于星地拓扑，建立每个地面站与其直连卫星之间的直连链路，对应生成双向的直连路由。
路由映射表生成子模块，用于基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星到其他所有卫星的最短路径，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表。
星地路由生成子模块，用于基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星与多个地面站的路由映射表，对应生成每个地面站对应的星地路由。
在其中一个实施例中，上述卫星拓扑分离路由转发装置还包括：
拓扑周期性变化模块，用于基于周期性变化拓扑映射表，确定下一周期的星地拓扑。
在本实施例中，直连路由生成子模块，可以包括：
路由周期性确定单元，用于当星地拓扑周期性变化时，基于下一周期的星地拓扑，确定周期性变化时需要删除或新增的直连路由。
在其中一个实施例中，路由映射表生成子模块，可以包括：
直连卫星确定单元，用于基于每个地面站对应的星地路由，确定每个地面站对应的直连卫星。
路由映射表生成单元，用于获取每个地面站对应的直连卫星到其他所有卫星的最短路径，基于最短路径对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表，路由映射表包括：每个卫星以最短路径到达目标地面站对应的多个直连卫星后再到达目标地面站的多个路径。
在其中一个实施例中，报文发送模块300，可以包括：
发送路径获取子模块，用于基于发送报文的报文发送卫星和路由映射表，确定报文发送卫星以最短路径到达目标地面站对应的多个直连卫星后再到达目标地面站的多个路径。
落地卫星确定子模块，用于基于报文发送卫星到达目标地面站的多个路径，确定报文发送卫星到达目标地面站的最短路径，确定该最短路径对应的直连卫星，将其作为报文发送卫星对应的落地卫星。
在其中一个实施例中，报文发送模块300，还可以包括：
报文预处理子模块，用于对待发送的报文添加对应落地卫星的报文头，得到带报文头的报文。
报文转发子模块，用于通过报文发送卫星，将带报文头的报文发送至落地卫星，通过落地卫星得到删除报文头后的报文，将其作为落地报文，并基于落地卫星与目标地面站的星地路由，将落地报文发送至目标地面站。
上述卫星拓扑分离路由转发装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图13所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储路由映射表、星地拓扑快照、星间拓扑快照等数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种卫星拓扑分离路由转发方法。
本领域技术人员可以理解，图13中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：基于周期性变化的全拓扑，通过软件定义网络对应生成周期性变化的星间拓扑和星地拓扑；基于星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径；基于星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于直连卫星和星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由；星地路由包括：每个卫星与多个地面站的路由映射表；基于路由映射表，查询对应的落地卫星，通过落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站；其中，落地卫星是到目标地面站的直连卫星。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现基于星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径，可以包括：基于星间拓扑，得到每个卫星到目标卫星的多个路径；获取每个卫星到其目标卫星的多个路径所需要的跳数，将跳数最小的路径作为该卫星到其目标卫星的最短路径。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现基于星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于直连卫星和星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由，可以包括：基于星地拓扑，建立每个地面站与其直连卫星之间的直连链路，对应生成双向的直连路由；基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星到其他所有卫星的最短路径，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表；基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星与多个地面站的路由映射表，对应生成每个地面站对应的星地路由。
在其中一个实施例中，在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现：基于周期性变化拓扑映射表，确定下一周期的星地拓扑。
在本实施例中，处理器执行计算机程序时还可以实现：当星地拓扑周期性变化时，基于下一周期的星地拓扑，确定周期性变化时需要删除或新增的直连路由。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星到其他所有卫星的最短路径，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表，可以包括：基于每个地面站对应的星地路由，确定每个地面站对应的直连卫星；获取每个地面站对应的直连卫星到其他所有卫星的最短路径，基于最短路径对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表，路由映射表包括：每个卫星以最短路径到达目标地面站对应的多个直连卫星后再到达目标地面站的多个路径。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现基于路由映射表，查询对应的落地卫星，可以包括：基于发送报文的报文发送卫星和路由映射表，确定报文发送卫星以最短路径到达目标地面站对应的多个直连卫星后再到达目标地面站的多个路径；基于报文发送卫星到达目标地面站的多个路径，确定报文发送卫星到达目标地面站的最短路径，确定该最短路径对应的直连卫星，将其作为报文发送卫星对应的落地卫星。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现通过落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站，可以包括：对待发送的报文添加对应落地卫星的报文头，得到带报文头的报文；通过报文发送卫星，将带报文头的报文发送至落地卫星，通过落地卫星得到删除报文头后的报文，将其作为落地报文，并基于落地卫星与目标地面站的星地路由，将落地报文发送至目标地面站。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：基于周期性变化的全拓扑，通过软件定义网络对应生成周期性变化的星间拓扑和星地拓扑；基于星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径；基于星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于直连卫星和星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由；星地路由包括：每个卫星与多个地面站的路由映射表；基于路由映射表，查询对应的落地卫星，通过落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站；其中，落地卫星是到目标地面站的直连卫星。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现基于星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径，可以包括：基于星间拓扑，得到每个卫星到目标卫星的多个路径；获取每个卫星到其目标卫星的多个路径所需要的跳数，将跳数最小的路径作为该卫星到其目标卫星的最短路径。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现基于星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于直连卫星和星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由，可以包括：基于星地拓扑，建立每个地面站与其直连卫星之间的直连链路，对应生成双向的直连路由；基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星到其他所有卫星的最短路径，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表；基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星与多个地面站的路由映射表，对应生成每个地面站对应的星地路由。
在其中一个实施例中，在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现：基于周期性变化拓扑映射表，确定下一周期的星地拓扑。
在本实施例中，计算机程序被处理器执行时还可以实现：当星地拓扑周期性变化时，基于下一周期的星地拓扑，确定周期性变化时需要删除或新增的直连路由。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星到其他所有卫星的最短路径，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表，可以包括：基于每个地面站对应的星地路由，确定每个地面站对应的直连卫星；获取每个地面站对应的直连卫星到其他所有卫星的最短路径，基于最短路径对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表，路由映射表包括：每个卫星以最短路径到达目标地面站对应的多个直连卫星后再到达目标地面站的多个路径。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现基于路由映射表，查询对应的落地卫星，可以包括：基于发送报文的报文发送卫星和路由映射表，确定报文发送卫星以最短路径到达目标地面站对应的多个直连卫星后再到达目标地面站的多个路径；基于报文发送卫星到达目标地面站的多个路径，确定报文发送卫星到达目标地面站的最短路径，确定该最短路径对应的直连卫星，将其作为报文发送卫星对应的落地卫星。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现通过落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站，可以包括：对待发送的报文添加对应落地卫星的报文头，得到带报文头的报文；通过报文发送卫星，将带报文头的报文发送至落地卫星，通过落地卫星得到删除报文头后的报文，将其作为落地报文，并基于落地卫星与目标地面站的星地路由，将落地报文发送至目标地面站。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：基于周期性变化的全拓扑，通过软件定义网络对应生成周期性变化的星间拓扑和星地拓扑；基于星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径；基于星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于直连卫星和星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由；星地路由包括：每个卫星与多个地面站的路由映射表；基于路由映射表，查询对应的落地卫星，通过落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站；其中，落地卫星是到目标地面站的直连卫星。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现基于星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径，可以包括：基于星间拓扑，得到每个卫星到目标卫星的多个路径；获取每个卫星到其目标卫星的多个路径所需要的跳数，将跳数最小的路径作为该卫星到其目标卫星的最短路径。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现基于星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于直连卫星和星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由，可以包括：基于星地拓扑，建立每个地面站与其直连卫星之间的直连链路，对应生成双向的直连路由；基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星到其他所有卫星的最短路径，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表；基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星与多个地面站的路由映射表，对应生成每个地面站对应的星地路由。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现：基于周期性变化拓扑映射表，确定下一周期的星地拓扑。
在本实施例中，计算机程序被处理器执行时还可以实现：当星地拓扑周期性变化时，基于下一周期的星地拓扑，确定周期性变化时需要删除或新增的直连路由。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星到其他所有卫星的最短路径，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表，可以包括：基于每个地面站对应的星地路由，确定每个地面站对应的直连卫星；获取每个地面站对应的直连卫星到其他所有卫星的最短路径，基于最短路径对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表，路由映射表包括：每个卫星以最短路径到达目标地面站对应的多个直连卫星后再到达目标地面站的多个路径。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现基于路由映射表，查询对应的落地卫星，可以包括：基于发送报文的报文发送卫星和路由映射表，确定报文发送卫星以最短路径到达目标地面站对应的多个直连卫星后再到达目标地面站的多个路径；基于报文发送卫星到达目标地面站的多个路径，确定报文发送卫星到达目标地面站的最短路径，确定该最短路径对应的直连卫星，将其作为报文发送卫星对应的落地卫星。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现通过落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站，可以包括：对待发送的报文添加对应落地卫星的报文头，得到带报文头的报文；通过报文发送卫星，将带报文头的报文发送至落地卫星，通过落地卫星得到删除报文头后的报文，将其作为落地报文，并基于落地卫星与目标地面站的星地路由，将落地报文发送至目标地面站。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种卫星拓扑分离路由转发方法，其特征在于，所述方法包括：
基于周期性变化的全拓扑，通过软件定义网络对应生成周期性变化的星间拓扑和星地拓扑；
基于所述星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径；基于所述星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于所述直连卫星和所述星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由；所述星地路由包括：每个卫星与多个地面站的路由映射表；
基于所述路由映射表，查询对应的落地卫星，通过所述落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站；其中，所述落地卫星是到所述目标地面站的直连卫星。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径，包括：
基于星间拓扑，得到每个卫星到目标卫星的多个路径；
获取每个卫星到其目标卫星的多个路径所需要的跳数，将跳数最小的路径作为该卫星到其目标卫星的最短路径。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于所述直连卫星和所述星间拓扑生成每个地面站对应的星地路由，包括：
基于所述星地拓扑，建立每个地面站与其直连卫星之间的直连链路，对应生成双向的直连路由；基于所述星间拓扑，获得所述每个卫星到其他所有卫星的最短路径；
基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星到其他所有卫星的最短路径，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表；
基于所述每个地面站对应的多个直连路由和所述每个卫星与多个地面站的路由映射表，对应生成所述每个地面站对应的星地路由。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于周期性变化拓扑映射表，确定下一周期的星地拓扑；
当所述星地拓扑周期性变化时，基于下一周期的星地拓扑，确定周期性变化时需要删除或新增的直连路由。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于每个地面站对应的多个直连路由和每个卫星到其他所有卫星的最短路径，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表，包括：
基于每个地面站对应的星地路由，确定每个地面站对应的直连卫星；
获取每个地面站对应的直连卫星到其他所有卫星的最短路径，基于所述最短路径对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表，所述路由映射表包括：每个卫星以最短路径到达所述目标地面站对应的多个直连卫星后再到达所述目标地面站的多个路径。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述路由映射表，查询对应的落地卫星，包括：
基于发送报文的报文发送卫星和所述路由映射表，确定所述报文发送卫星以最短路径到达所述目标地面站对应的多个直连卫星后再到达所述目标地面站的多个路径；
基于报文发送卫星到达目标地面站的多个路径，确定所述报文发送卫星到达所述目标地面站的最短路径，确定该最短路径对应的所述直连卫星，将其作为所述报文发送卫星对应的落地卫星。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过所述落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站，包括：
对待发送的报文添加对应所述落地卫星的报文头，得到带报文头的报文；
通过所述报文发送卫星，将所述带报文头的报文发送至所述落地卫星，通过所述落地卫星得到删除报文头后的报文，将其作为落地报文，并基于所述落地卫星与所述目标地面站的星地路由，将所述落地报文发送至所述目标地面站。
8.一种卫星拓扑分离路由转发装置，其特征在于，所述装置包括：
拓扑分离模块，用于基于周期性变化的全拓扑，通过软件定义网络对应生成周期性变化的星间拓扑和星地拓扑；
路由生成模块，用于基于所述星间拓扑，确定每个卫星到其他所有卫星的最短路径；基于所述星地拓扑，得到每个地面站对应的直连卫星，并基于所述直连卫星生成每个地面站对应的星地路由；
路由映射表生成模块，用于基于所述每个地面站对应的星地路由，对应生成每个卫星与多个地面站的路由映射表；
报文发送模块，用于基于所述路由映射表，查询对应的落地卫星，通过所述落地卫星将携带报文头的报文发送至目标地面站；其中，所述落地卫星是到所述目标地面站的直连卫星。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
11.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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