CN116981010A - 一种卫星星间路由传输方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，提供了一种卫星星间路由传输方法和系统。其中所述方法包括：使用卫星编址和地面编址标识卫星的位置；在业务转发过程中，根据接入卫星的初始地面编址、接入卫星的当前地面编址和初始落地卫星的卫星编址，计算得到目的卫星的卫星编址；根据目的卫星的卫星编址，将数据包转发给所述目的卫星，所述目的卫星将所述数据包转发至信关站。本发明使用两套编址方式对卫星的星间网络位置和地面位置分别进行标识，从而使卫星与卫星之间的位置关系、卫星与地面的信关站之间的位置关系能够通过编址得到体现，并计算得到目的卫星的编址，从而进行星间路由的转发(即数据包的转发)，解决由于落地卫星频繁切换而导致路由转发困难的问题。

Description

一种卫星星间路由传输方法和系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种卫星星间路由传输方法和系统。

背景技术

随着5G网络于2019年正式商用，同时B5G/6G网络基于卫星通信技术不断快速发展，卫星通信在速率、时延、可靠性等方面已具备与4G/5G移动通信相当的能力，能够满足大多数5G业务场景的通信需求。依托3GPP 5G NTN、5GSAT_ARCH等工作项目的推进，以及5G卫星通信架构和技术标准化，卫星通信网络已经成为目前的热点，其建设将实现天基网络与地基网络协同下的广覆盖、多接入，以及网络、业务、用户的融合；在提高网络资源利用率的同时，为用户提供全时空的连接和业务保障，具有重要的经济效益和社会价值。

B5G/6G网络由多颗不同轨道、不同种类、不同性能的低轨卫星组成星座，一张网络可覆盖全球，通过星间和星地链路实现多类型用户的接入。利用天地一体B5G/6G融合卫星通信网与地面通信网的优势，实现通信网络在任意时间、任意空间的全覆盖，完成全球用户无缝通信连接的愿景目标。

实现卫星通信技术，卫星之间业务通过星间路由传输必不可少，但卫星网络的星间路由技术存在以下难点：

1、时空大尺度：天地融合网络根据节点特性(如不同轨道高度)，可能进行长时间、长距离的业务传输，这会对提供一致的、可预测的业务质量产生巨大的挑战。

2、拓扑高动态：卫星与地面、卫星与卫星之间的高速相对运动导致网络拓扑高度动态，星地之间链路频繁切换，终端平均每10分钟即需要切换接入卫星。但是现有的互联网逻辑IPv6地址编址中，接入卫星的改变会导致终端IP地址改变，触发绑定更新，频繁的绑定更新消耗大量星上通信资源。

3、不均匀流量对均匀卫星网络带来的挑战：当前的卫星星座是为均匀拓扑设计的，但是地球上的用户和流量分布高度不均匀。

由于卫星网络具有拓扑结构持续动态变化、卫星存储和计算能力有限、传播时延长、数据流量分布不均衡、上下行链路不对称等特点，这些特点决定了传统的地面网络路由协议不能用于空间网络，给星间网络的星间路由传输带来了巨大的挑战，如何建立一套高效可靠的星间路由机制，是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是由于卫星网络具有拓扑结构持续动态变化、卫星存储和计算能力有限、传播时延长、数据流量分布不均衡、上下行链路不对称等特点，这些特点决定了传统的地面网络路由协议不能用于空间网络，给星间网络的星间路由传输带来了巨大的挑战，如何建立一套高效可靠的星间路由机制，是本技术领域亟待解决的问题。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种卫星星间路由传输方法，包括：

使用卫星编址和地面编址标识卫星的位置；

在业务转发过程中，根据接入卫星的初始地面编址、接入卫星的当前地面编址和初始落地卫星的卫星编址，计算得到目的卫星的卫星编址；

根据所述目的卫星的卫星编址，将数据包转发给所述目的卫星，以便于所述目的卫星将所述数据包转发至信关站。

优选的，所述使用卫星编址和地面编址标识卫星的位置，具体包括：

根据轨道和各卫星在其所在轨道上的分布，形成各卫星的卫星编址；

按照卫星编址的编址规则，建立地面位置与地面编址之间的映射关系；

根据卫星在初始状态时的初始地面位置和所述映射关系，确定卫星的初始地面编址；

在卫星运动过程中，根据卫星的实时地面位置与所述映射关系，确定卫星的当前地面编址。

优选的，所述根据接入卫星的初始地面编址、接入卫星的当前地面编址和初始落地卫星的卫星编址，计算得到目的卫星的卫星编址，具体包括：

以接入卫星的当前地面编址减去初始地面编址，得到星间运动偏移；

以初始落地卫星的卫星编址加上所述星间运动偏移得到目的卫星编址基准值；

再根据星间网络的轨道数量M和轨道内卫星数量N对所述目的卫星编址基准值进行取整操作，得到目的卫星的卫星编址。

优选的，所述以便于所述目的卫星将所述数据包转发至信关站，具体包括：

目的卫星根据信关站信息表，获取得到当前落地卫星的卫星编址，将所述数据包转发至当前落地卫星，由当前落地卫星通过馈电接口将所述数据包发送给信关站；

其中，每当信关站连接到新的卫星时，所述信关站对信关站信息表进行更新，并通告给当前落地卫星周边预设数量的卫星，所述目的卫星为所述当前落地卫星周边预设数量的卫星中的一颗。

优选的，所述根据所述目的卫星的卫星编址，将数据包转发给所述目的卫星，具体包括：

根据接入卫星的卫星编址和目的卫星的卫星编址，判断所述接入卫星与所述目的卫星是否位于同一轨道；

若所述接入卫星与所述目的卫星位于同一轨道，则根据所述目的卫星与所述接入卫星之间的位置关系，选择相应的轨内端口进行转发，直至将数据包转发给所述目的卫星；

若所述接入卫星与所述目的卫星不位于同一轨道，则通过星间数据包转发，将数据包转发给与所述目的卫星位于同一轨道的同轨卫星，再由同轨卫星选择相应的轨内端口进行数据包转发，直至将数据包转发给所述目的卫星。

优选的，所述通过星间数据包转发，将数据包转发给与所述目的卫星位于同一轨道的同轨卫星，具体包括：

根据所述接入卫星的卫星编址与目的卫星的卫星编址，判断接入卫星与目的卫星是否位于同一半区；

若所述接入卫星与目的卫星位于同一半区，则直接根据接入卫星与目的卫星之间的位置关系，进行数据包的转发，直至将数据包转发至同轨卫星；

若所述接入卫星与目的卫星分别位于不同半区，则根据星间网络的轨道类型进行转发，直至将数据包转发至同轨卫星；其中，当前卫星为当前进行数据包转发的卫星，在第一次进行数据包转发时，当前卫星为接入卫星。

优选的，所述直接根据接入卫星与目的卫星之间的位置关系，进行数据包的转发，具体包括：

根据当前卫星与目的卫星之间的位置关系，确定朝向目的卫星所在方向的轨间端口和轨内端口；

若当前卫星与目的卫星分别处于纬度上升期和纬度下降期，则选择所述轨内端口转发；直至当前卫星与目的卫星均处于纬度上升期或均处于纬度下降期后，选择对应端口进行转发；

所述选择对应端口进行转发，具体包括：

若当前卫星的纬度低于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度上升期，则选择所述轨内端口进行转发；

若当前卫星的纬度低于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度下降期，则选择所述轨间端口进行转发；

若当前卫星的纬度高于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度上升期，则选择所述轨间端口进行转发；

若当前卫星的纬度高于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度下降期，则选择所述轨内端口进行转发。

优选的，若星间网络的轨道类型为倾斜轨道，所述根据星间网络的轨道类型进行转发，具体包括：

先根据接入卫星的位置，选择相应的轨内端口进行转发，直至当前卫星的纬度高于第一预设纬度后；其中，当前卫星为当前进行数据包转发的卫星，在第一次进行数据包转发时，当前卫星为接入卫星；

若第一卫星和第二卫星分别位于不同的半区，则选择与目的卫星位于同一半区的卫星进行转发；其中，所述第一卫星和第二卫星为分别位于当前卫星两侧轨道，并与当前卫星相邻的卫星；

若第一卫星和第二卫星均位于目的卫星所在的半区，则选择第一卫星和第二卫星中纬度更低的卫星进行转发；

若第一卫星和第二卫星均不位于目的卫星所在的半区，则选择第一卫星和第二卫星中纬度更高的卫星进行转发。

优选的，若星间网络的轨道类型为极轨道，所述根据星间网络的轨道类型进行转发，具体包括：

先根据接入卫星的位置，选择相应的轨内端口进行转发，直至当前卫星的纬度高于第二预设纬度后；其中，当前卫星为当前进行数据包转发的卫星，在第一次进行数据包转发时，当前卫星为接入卫星；

根据当前卫星的轨道编号与目的卫星的轨道编号，选择相应朝向所述目的卫星的轨道方向的轨间端口进行数据包转发，直至将数据包转发至同轨卫星。

第二方面，本发明还提供了一种卫星星间路由传输系统，包括控制单元和转发单元；

所述控制单元用于使用卫星编址和地面编址标识卫星的位置；

所述转发单元用于在业务转发过程中，根据接入卫星的初始地面编址、接入卫星的当前地面编址和初始落地卫星的卫星编址，计算得到目的卫星的卫星编址；根据所述目的卫星的卫星编址，将数据包转发给所述目的卫星，以便于所述目的卫星将所述数据包转发至信关站。

第三方面，本发明还提供了一种卫星星间路由传输装置，用于实现第一方面所述的卫星星间路由传输方法，所述装置包括：

至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，用于执行第一方面所述的卫星星间路由传输方法。

第四方面，本发明还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，用于完成第一方面所述的卫星星间路由传输方法。

本发明通过使用两套编址方式对卫星的星间网络位置和地面位置分别进行标识，从而使卫星与卫星之间的位置关系、卫星与地面的信关站之间的位置关系能够通过编址得到体现，并通过接入卫星的初始地面编址、当前地面编址和初始落地卫星的卫星编址，计算得到目的卫星的编址，从而进行星间路由的转发(即数据包的转发)，从而解决由于落地卫星频繁切换而导致路由转发困难的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种极轨星座的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种倾斜轨星座的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种卫星网络极轨星座链路平面图；

图4是本发明实施例提供的一种倾斜轨星座链路平面图；

图5是本发明实施例提供的一种卫星星间路由传输方法的流程示意图；

图6是本发明实施例提供的一种星间网络中轨道类型的示意图；

图7是本发明实施例提供的一种卫星星间路由传输方法的流程示意图；

图8是本发明实施例提供的一种卫星星间路由传输方法的流程示意图；

图9是本发明实施例提供的一种路由表的示意图；

图10是本发明实施例提供的一种卫星星间路由传输方法的流程示意图；

图11是本发明实施例提供的一种卫星星间路由传输方法的流程示意图；

图12是本发明实施例提供的一种卫星星间路由传输方法的流程示意图；

图13是本发明实施例提供的一种卫星星间路由传输方法的示意图；

图14是本发明实施例提供的一种卫星星间路由传输方法的流程示意图；

图15是本发明实施例提供的一种卫星星间路由传输方法的示意图；

图16是本发明实施例提供的一种卫星星间路由传输方法的流程示意图；

图17是本发明实施例提供的一种生成信关站信息表方法的流程示意图；

图18是本发明实施例提供的一种信关站信息表的示意图；

图19是本发明实施例提供的一种QinQ报文编址结构图；

图20为是本发明实施例提供的一种MPLS标签编址结构图；

图21是本发明实施例提供的一种卫星星间路由传输系统的架构示意图；

图22是本发明实施例提供的另一种卫星星间路由传输系统的架构示意图；

图23是本发明实施例提供的一种卫星星间路由传输系统中控制单元处理流程示意图；

图24是本发明实施例提供的一种卫星星间路由传输装置的架构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

为了使本发明的技术方案更加清楚，还在此对星间网络、星间网络的路由传输需求以及相关术语进行简要说明，星间网络通常至少包括轨道和运行于轨道上的卫星以及位于地面的信关站等三部分，卫星通常沿轨道不停运转，而信关站在地面是固定的，信关站通常需与距离最近的卫星相连接，实现星地之间的网络链路，与信关站相连接的卫星通常被称作落地卫星，而由于卫星是不停运转的，故而信关站在不同时刻可能与不同的卫星相连接，导致星地之间的网络链路频繁切换，即落地卫星切换频繁，在进行数据包的传输时，终端所连接的接入卫星通过星间网络，将数据包转发至落地卫星，再由落地卫星转发至信关站，而由于落地卫星切换频繁，导致路由寻址困难。

本发明主要针对卫星拓扑为图1所示的极轨星座和图2所示的倾斜轨星座。在这两种星座中，每个卫星通过4条链路与其他卫星相连形成星间路由，每个卫星与同轨道内前后两颗卫星相连，形成2条轨道内链路，本发明以上下链路描述，与左右相邻两个轨道的相邻卫星形成轨道间链路，本发明以左右链路描述。卫星网络极轨星座链路平面图参见图3，倾斜轨星座链路平面图参见图4。

这两种星座围绕地面的运行轨迹不同，但可以将其按照地面层面和卫星层面两个部分。由于卫星层面和地面层面运行轨迹存在较大的差异，本发明将地面层面和卫星层面分成两个网络分别为地面网络和卫星网络，两个网络以各自的转发规则对业务进行转发。卫星网络主要作用是为地面用户提供业务转发，本发明主要针对卫星网络中的卫星路由交换系统结合地面位置信息实现各类用户业务的转发方法。

实施例1:

由于卫星网络具有拓扑结构持续动态变化、卫星存储和计算能力有限、传播时延长、数据流量分布不均衡、上下行链路不对称等特点，这些特点决定了传统的地面网络路由协议不能用于空间网络，给星间网络的星间路由传输带来了巨大的挑战，为了建立一套高效可靠的星间路由机制，本发明实施例1提供了一种卫星星间路由传输方法，如图5所示，包括：

在步骤201中，使用卫星编址和地面编址标识卫星的位置。其中，所述卫星编址用于标识表示卫星在星间网络的位置，地面编址用于标识卫星的地面位置。

在步骤202中，在业务转发过程中，根据接入卫星的初始地面编址、接入卫星的当前地面编址和初始落地卫星的卫星编址，计算得到目的卫星的卫星编址。

所述初始落地卫星是指在星间网络位于初始状态时，与信关站相连接的卫星，所述初始落地卫星的卫星编址是在星间网络的初始状态时，存储于路由表中，并下发给各卫星的。

具体的：所述路由表中存储有多条路由，每条路由包含目的地址、落地地面编址和对应初始落地卫星的卫星编址。根据所需进行转发的业务的目的地址，从路由表中查找得到对应的初始落地卫星的卫星编址。

所述接入卫星的初始地面编址是直接记录在接入卫星中的，所述接入卫星的当前地面编址则是接入卫星根据自身的实时地面位置获取得到的。根据所述接入卫星的初始地面编址和当前地面编址，可得到接入卫星相对于初始状态时的运动偏移，由于在星间网络中，卫星均按照轨道绕行，且各卫星的运动方向和运动偏移基本一致，故接入卫星的卫星偏移可视作星间网络所有卫星的运动偏移，根据该运动偏移与初始落地卫星的位置(即初始落地卫星的卫星编址)，即可得到当前位于对应信关站附近的目的卫星的卫星编址。

在步骤203中，根据所述目的卫星的卫星编址，将数据包转发给所述目的卫星，以便于所述目的卫星将所述数据包转发至信关站。

本实施例通过使用两套编址方式对卫星的星间网络位置和地面位置分别进行标识，从而使卫星与卫星之间的位置关系、卫星与地面的信关站之间的位置关系能够通过编址得到体现，并通过接入卫星的初始地面编址、当前地面编址和初始落地卫星的卫星编址，计算得到目的卫星的编址，从而进行星间路由的转发(即数据包的转发)，从而解决由于落地卫星频繁切换而导致路由转发困难的问题。

在实际使用中，星间网络中各卫星的位置通常表现为卫星间的相对位置，即是哪一轨道上的第几个卫星，故卫星编址可使用如下方法编址得到：根据轨道和各卫星在其所在轨道上的分布，形成各卫星的卫星编址。由于卫星编址所描述的是卫星与卫星之间的相对位置，故卫星编址一旦确定，在后续卫星运动过程中不会发生改变。

作为一种容易想到的实施方式，地面编址可使用地球的经纬度进行编址标识，在此情况下，在计算目的卫星的卫星编址时，根据接入卫星的初始地面编址和当前地面编址计算得到的实际是接入卫星相对初始状态时的地面运动偏移，要进一步计算得到目的卫星的卫星编址，则需要将该地面运动偏移转换为星间运动偏移，才能够与初始落地卫星的卫星编址进行计算。

但由于星间网络的轨道有多种类型，如图6所示，如极轨道(即沿地球南北极运行的轨道)、赤道轨道(沿地球赤道运行的轨道)和倾斜轨道(既不沿南北极，也不沿赤道，而是以其他圆周环绕地球的轨道)，当星间网络的轨道为极轨道或赤道轨道时，由于轨道分布与经纬度具有相似性，将地面运动偏移转换为星间运动偏移相对难度较低，但当星间网络的轨道为倾斜轨道时，由于轨道相对经纬度均倾斜分布，故地面运动偏移转换为星间运动偏移的难度相对较大，为了解决该问题，本发明还提供了以下优选的实施方式，具体包括：

按照卫星编址的编址规则，建立地面位置与地面编址之间的映射关系；根据卫星在初始状态时的初始地面位置和所述映射关系，确定卫星的初始地面编址；在卫星运动过程中，根据卫星的实时地面位置与所述映射关系，确定卫星的当前地面编址。

其中，所述卫星编址的编址规则即上述的根据轨道和卫星在轨道上的分布进行编址，而在本实施方式中，则表现为将星间网络的各轨道和初始状态时各卫星在对应轨道上的分布映射至地面，以卫星编址作为各卫星的初始地面位置的地面编址(即初始地面编址)，根据轨道上各卫星的初始地面编址，确定轨道所覆盖的所有地面位置的对应地面编址，从而形成所述映射关系。在实际应用场景下，所述映射关系以全局位置信息表的形式存储于各个卫星中，所述卫星的实时地面位置是卫星则是通过自身的定位模块获取得到的。

在此优选的实施方式下，根据接入卫星的初始地面编址和当前地面编址可直接计算得到星间运动偏移，从而无需进一步进行地面运动偏移和星间运动偏移的转换，直接计算得到目的卫星的卫星编址，具体的：

以接入卫星的当前地面编址(m’，n’)减去初始地面编址(m，n)，得到星间运动偏移(m’-m，n’-n)；以初始落地卫星的卫星编址(x，y)加上所述星间运动偏移(m’-m，n’-n)得到目的卫星编址基准值(x+m’-m，y+n’-n)；再根据星间网络的轨道数量M和轨道内卫星数量N对所述目的卫星编址基准值进行取整操作，得到目的卫星的卫星编址((x+m’-m+M)％M，(y+n’-n+N)％N)。

其中，卫星编址和地面编址均使用二维坐标的形式进行表现，卫星地址中的x值代表卫星所在的轨道，即轨道编号，卫星编址中的y值代表卫星在其所在轨道上的相对同轨道卫星的分布位置，即轨内编号，由于使用同一套编址规则，当前地面编址中的m’和初始地面编址中的m均与卫星编址中的x相对应，当前地面编址中的n’和初始地面编址中的n均与卫星编址中的y相对应。

在理想情况下，所计算得到的目的卫星即为当前与信关站连接的当前落地卫星，此时，目的卫星可直接将数据包通过星地之间的链路将数据包转发至信关站。但在实际使用中，可能由于实时位置信息不精确，用于地面编址的映射关系的映射精度不高，或卫星运动至信关站位于两颗卫星之间的时候等多种因素的影响，可能导致计算得到的目的卫星与当前落地卫星存在一定的偏差，此时，目的卫星无法直接将数据包转发至信关站，为了解决此问题，本实施例提供了以下优选的实施方式，即所述以便于所述目的卫星将所述数据包转发至信关站，具体包括：

目的卫星根据信关站信息表，获取得到当前落地卫星的卫星编址，将所述数据包转发至当前落地卫星，由当前落地卫星通过馈电接口将所述数据包发送给信关站；其中，每当信关站连接到新的卫星时，所述信关站对信关站信息表进行更新，并通告给当前落地卫星周边预设数量的卫星，所述目的卫星为所述当前落地卫星周边预设数量的卫星中的一颗。

所述预设数量由本领域技术人员根据目的卫星与当前落地卫星之间的可能偏差分析得到，以确保目的卫星为所述当前落地卫星周边预设数量的卫星中的一颗。由于卫星运动过程中，各卫星相对于信关站的距离不同，信关站在运动过程中，通常会选择与其距离较近的卫星进行连接，在不同的时间段，信关站可能所连接的卫星不同，如在第一时刻，信关站与卫星A之间建立了连接，则在第一时刻，卫星A为当前落地卫星，而在第二时刻，卫星A飞离信关站，此时，信关站则会重新选择新的卫星进行连接，如选择卫星B，则在第二时刻，卫星B为当前落地卫星。当信关站连接到新的卫星时，说明当前落地卫星发生了变动，则将当前时刻的当前落地卫星(即所述新的卫星)的卫星编址存储至信关站信息表中，所述信关站信息表中存储有当前落地卫星的卫星编址、信关站的IP地址，用于转发数据包的星地链路的馈电接口等，各卫星在接收到被通告的信关站信息表时，对信关站信息表进行存储，从而便于目的卫星在接收到数据包时，根据自身存储的信关站信息表获取得到当前落地卫星的卫星编址。

本实施方式先通过一次寻址找到目的卫星(步骤202)，为了弥补一次寻址中的可能偏差，通过信关站信息表进行二次寻址，最终确定当前落地卫星。

通过信关站信息表进行二次寻址的具体过程为：根据信关站地址，从信关站信息表中查找得到对应的落地卫星编址，若获取得到的当前落地卫星的卫星编址与目的卫星的卫星编址一致，则目的卫星即为当前落地卫星，直接通过馈电接口将数据包转发给信关站。若不一致，则判断得到目的卫星并非当前落地卫星，通过与当前落地卫星之间的连接链路，将数据包转发给当前落地卫星，再由当前落地卫星通过馈电接口进行转发。其中，所述信关站地址即为路由表中对应路由条目的落地地面编址。

基于一次寻址和二次寻址，所对应的路由转发过程包括数据包由接入卫星转发至目的卫星的一次转发过程，以及数据包到达目的卫星后，由目的卫星转发至信关站的二次转发过程。

为了更加高效的将数据包转发给目的卫星，本实施例还针对数据包在接入卫星与目的卫星之间的第一转发过程，提供了以下优选的实施方式，如图7所示，即所述根据所述目的卫星的卫星编址，将数据包转发给所述目的卫星，具体包括：

在步骤301中，根据接入卫星的卫星编址和目的卫星的卫星编址，判断所述接入卫星与所述目的卫星是否位于同一轨道。

在步骤302中，若所述接入卫星与所述目的卫星位于同一轨道，则根据所述目的卫星与所述接入卫星之间的位置关系，选择相应的轨内端口进行转发，直至将数据包转发给所述目的卫星。

其中，轨内端口指代的是与位于同一轨道内的卫星相连接的端口，在一条轨道上，一颗卫星有两颗相邻的卫星(即向上方向的相邻卫星和向下方向的相邻卫星)，该卫星分别与这两颗卫星相连接，每条连接对应一个轨内端口。

与轨内端口相对应的为轨间端口，即与位于不同轨道内的卫星相连接的端口，一颗卫星所在轨道的两侧各有一条相邻的轨道，在每一侧的轨道上，分别有一颗与该卫星相邻的卫星，在后续实施例内容中，将位于两侧轨道的且与该卫星相邻的卫星分别称作第一卫星和第二卫星，该卫星与第一卫星之间存在连接，对应一个轨间端口；该卫星又与第二卫星之间存在连接，对应一个轨间端口。

综上可知，使用轨内端口进行数据包的转发相当于将数据包转发至同一轨道的其他卫星，使用轨间端口进行数据包的转发相当于将数据包转发至不同轨道的其他卫星。

所述位置关系同样是通过目的卫星与接入卫星之间的卫星编址得到的，作为一种可选的实施方式，当根据位置关系判断得到接入卫星在向上方向与目的卫星之间的路由总路径短于向下方向与目的卫星之间的路由总路径时，选择向上方向的轨内端口进行转发，否则，选择向下的轨内端口进行转发。

在步骤303中，若所述接入卫星与所述目的卫星不位于同一轨道，则通过星间数据包转发，将数据包转发给与所述目的卫星位于同一轨道的同轨卫星，再由同轨卫星选择相应的轨内端口进行数据包转发，直至将数据包转发给所述目的卫星。

所述同轨卫星并非指代某一特定的卫星，而是指代与目的卫星位于同一轨道上的任一卫星。

其中，所述通过星间数据包转发，将数据包转发给与所述目的卫星位于同一轨道的同轨卫星，如图8所示，具体包括：

在步骤401中，根据所述接入卫星的卫星编址与目的卫星的卫星编址，判断接入卫星与目的卫星是否位于同一半区。

在步骤402中，若所述接入卫星与目的卫星位于同一半区，则直接根据接入卫星与目的卫星之间的位置关系，进行数据包的转发，直至将数据包转发至同轨卫星。

在步骤403中，若所述接入卫星与目的卫星分别位于不同半区，则根据星间网络的轨道类型进行转发，直至将数据包转发至同轨卫星。

其中，所述半区并非是在地球表面固定的分区，而是接入卫星与目的卫星在轨道的单向编号顺序下，两者之间的传输距离的一种替代性表述，当接入卫星与目的卫星位于同一半区时，认为接入卫星与目的卫星之间的传输距离较近，当接入卫星与目的卫星位于不同半区时，认为接入卫星与目的卫星之间的传输距离较远，举例而言，以接入卫星所在轨道的轨道编号为m，目的卫星所在轨道的轨道编号为x举例而言，若(x-m+M)％M>M/2，则接入卫星与目的卫星位于不同半区，否则，接入卫星与目的卫星位于同一半区，其中，M为星间网络中轨道的数量。

根据差值确定是在正向的半球内，还是反向的半球内，在正向(轨道编号顺序)的半球内，认为在同一半区。否则不在同一半区，需要反向传输距离更近。就是源卫星和目的卫星之间的轨道差值是否超过一半，和现有地面经线类似，差值超过180°，则在反向的半球内，差值小于180°，则在正向的半区内。

其中，所述直接根据接入卫星与目的卫星之间的位置关系，进行数据包的转发，具体包括：

根据当前卫星与目的卫星之间的位置关系，确定朝向目的卫星所在方向的轨间端口和轨内端口。具体地，若目的卫星位于当前卫星的右侧，则选择当前卫星与右侧相邻卫星所连接的端口作为轨间端口，反之，若目的卫星位于当前卫星的左侧，则选择当前卫星与左侧相邻卫星所连接的端口作为轨间端口；若目的卫星位于当前卫星的上方，则选择当前卫星与同轨道上方相邻卫星所连接的端口作为轨内端口，反之，若目的卫星位于当前卫星的下方，则选择当前卫星与同轨道下方相邻卫星所连接的端口作为轨内端口。

若当前卫星与目的卫星分别处于纬度上升期和纬度下降期(可以是当前卫星处于纬度上升期且目的卫星处于纬度下降期，或者是当前卫星处于纬度下升期且目的卫星处于纬度上降期)，则选择所述轨内端口转发；直至当前卫星与目的卫星均处于纬度上升期或均处于纬度下降期后，选择对应端口进行转发。

所述选择对应端口进行转发，具体包括：若当前卫星的纬度低于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度上升期，则选择所述轨内端口进行转发；若当前卫星的纬度低于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度下降期，则选择所述轨间端口进行转发；若当前卫星的纬度高于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度上升期，则选择所述轨间端口进行转发；若当前卫星的纬度高于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度下降期，则选择所述轨内端口进行转发。

由于越靠近赤道，轨间传输的距离越远，当在纬度上升期，且目地卫星在前面时，先轨道内再轨道间传输到达目的卫星距离最短；当在纬度下降期，目地卫星在前面时，先轨道间再轨道内传输到达目的卫星距离更短。故本实施例根据当前卫星与目的卫星之间的位置关系和运动关系，选择对应端口，以缩短传输路径。

需要说明的是，这里的当前卫星的纬度和目的卫星的纬度并非是通常意义上的地球表面的绝对纬度，而是基于星间网络的位置表现，其主要通过卫星编址(m，n)中的n值，即轨内编号进行表现，以当前卫星的卫星编址(m，n)，目的卫星的卫星编址(x,y)举例而言，n大于y时，则当前卫星的纬度高于目的卫星的纬度，n小于y时，则当前卫星的纬度小于目的卫星的纬度。所述纬度上升期和所述纬度下降期则是基于地球表面的绝对纬度得到的，当卫星的运动方向为向赤道靠近时，即为纬度上升期，当卫星的运动方向为远离赤道时，为纬度下降期。

还存在一种优选的实施方式，即还根据当前卫星与目的卫星是否处于同一四分之一球面内进行端口的选择，具体的：若当前卫星与目的卫星位于不同四分之一球面，或当前卫星与目的卫星分别处于纬度上升期和纬度下降期，则选择所述轨内端口转发；直至当前卫星与目的卫星位于同一四分之一球面内，且当前卫星与目的卫星均处于纬度上升期或均处于纬度下降期后，选择对应端口进行转发。

所述选择对应端口进行转发，具体包括：若当前卫星的纬度低于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度上升期，则选择所述轨内端口进行转发；若当前卫星的纬度低于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度下降期，则选择所述轨间端口进行转发；若当前卫星的纬度高于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度上升期，则选择所述轨间端口进行转发；若当前卫星的纬度高于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度下降期，则选择所述轨内端口进行转发。

在此需要说明的是，所述四分之一球面同样是当前卫星与目的卫星之间的传输距离的一种替代性表述，举例而言，根据当前卫星的卫星编址(m，n)和目的卫星的卫星编址(x,y),计算|n+N-y|％N的值，若|n+N-y|％N>(N/4)，则当前卫星与目的卫星处于不同四分之一球面，其中，N为单条轨道内卫星的数量。

当前卫星为当前进行数据包转发的卫星，基于数据包转发过程的不同，当前卫星所指代的卫星也可能不同，在第一次进行数据包转发时，当前卫星为接入卫星，举例而言，对于一个数据包转发过程而言，其中的前两次转发过程包括：第一次转发由接入卫星A转发该数据包至卫星B，第二次转发由卫星B转发该数据包至卫星C，则在进行第一次转发(A->B)前，接入卫星A持有数据包，此时，当前卫星为接入卫星A，在进行第一次转发后，卫星B接收到数据包，此时当前卫星为卫星B，直至进行第二次转发(B->C)后，数据包被卫星B转发给卫星C，此时的当前卫星为卫星C；综上所述，当前卫星可理解为当前持有待转发的数据包，并将要进行该数据包转发的卫星。

本实施方式是基于星间网络的链路正常运行(即链路既不拥塞也不存在链路故障)的前提下使用的，存在链路拥塞或链路故障时，则需要根据轨内端口和轨间端口之间的权重，进行相应端口的选择，具体的实施方式将在后续实施例内容中进行阐述，在此不加以赘述。

下面将以倾斜轨道和极轨道两种方式举例说明将数据包转发至同轨卫星的方法：

方式一：当星间网络的轨道类型为倾斜轨道时，所述根据星间网络的轨道类型进行后续传输，具体包括：

先根据接入卫星的位置，选择相应的轨内端口进行转发，直至当前卫星的纬度高于第一预设纬度后；其中，当前卫星为当前进行数据包转发的卫星，在第一次进行数据包转发时，当前卫星为接入卫星。

若第一卫星和第二卫星分别位于不同的半区，则选择与目的卫星位于同一半区的卫星进行转发；其中，所述第一卫星和第二卫星为分别位于当前卫星两侧轨道，并与当前卫星相邻的卫星。

若第一卫星和第二卫星均位于目的卫星所在的半区，则选择第一卫星和第二卫星中纬度更低的卫星进行转发；若第一卫星和第二卫星均不位于目的卫星所在的半区，则选择第一卫星和第二卫星中纬度更高的卫星进行转发。

所述第一预设纬度是由本领域技术人员根据路由传输的需求分析得到的，在实际的应用场景中，所述第一预设纬度可以是50°。

由于纬度越高，轨间链路越短，故本实施例先通过轨内传输将数据包转发至高纬度地区，再进行轨间传输，从而减少传输距离，加快传输速率。

方式二：当星间网络的轨道类型为极轨道时，所述根据星间网络的轨道类型进行后续传输，具体包括：

先根据接入卫星的位置，选择相应的轨内端口进行转发，直至当前卫星的纬度高于第二预设纬度后；其中，当前卫星为当前进行数据包转发的卫星，在第一次进行数据包转发时，当前卫星为接入卫星；根据当前卫星的轨道编号与目的卫星的轨道编号，选择相应朝向所述目的卫星的轨道方向的轨间端口进行数据包转发，直至将数据包转发至同轨卫星。所述第二预设纬度是由本领域技术人员根据路由传输的需求分析得到的，其通常要求所述第二预设纬度靠近极地。

本实施方式通过先将数据包转发至极地地区(即高于第二预设纬度的区域)，再通过轨间传输至当前卫星与目的卫星同轨，最后通过穿越反向缝将数据包转发至目的卫星，从而缩减传输路径，提高数据包转发的效率。

本实施例通过综合考虑接入卫星、当前卫星和目的卫星的相对位置关系，以及经纬度、轨道关系等多种因素，从而提供了不同情况下相对最优的路由转发方式，以确保路由转发路径最短，使数据包能够快速传输至信关站。

实施例2:

本发明基于实施例1所描述的方法基础上，结合具体的应用场景，并借由相关场景下的技术表述来阐述本发明特性场景下的实现过程。

本实施例以如图1所示的极轨道星间网络和如图2所示的倾斜轨道星间网络为例，在建立星间网络，即在星间网络的初始状态时，确定以下信息：

每颗卫星的卫星编址：将卫星网络进行编址，包括轨道编址和轨内编址，对于N×M低轨星座卫星，轨道面范围为1～N，轨内编号范围为1～M。每一颗卫星存在固定二维编号：轨道编号和轨内编号，每一颗卫星通过寄存器记录自己的卫星编址。

每颗卫星的初始地面编址：初始按照卫星编址在地球表面的投影，以该卫星编址作为初始地面编址，类似地面上的经纬度，为轨道编号和轨内编号组成的二维编号地址。初始地面编址在初始定义后，始终保持固定，与卫星编址一一对应，在卫星运行过程中，地面编址和卫星编址会产生错位。

位置信息：每颗卫星上会储存星间网络的全局位置信息表(即实施例1中地面位置与地面编址之间的映射关系)，卫星可通过定位模块获取实时地面位置信息，根据实时地面位置信息和全局位置信息表，获取卫星的当前地面编址。

并建立路由表，将路由表通告给星间网络的所有卫星，路由表用于卫星节点进行转发的表项，参见如图9所示表格，主要包括三个字段，地址字段用于转发的目的地址，初始落地卫星编址表示初始落地卫星的卫星编址，落地地面编址表示落地时地面信关站对应的编址，对于目的地为卫星的路由，地面编址为0。由于该路由表项中每一条的目的地以初始落地卫星的卫星编址和落地地面编址表示，对于地面的同一业务，从固定信关站落地，路由表在运行过程中保持稳定。

在卫星运动中，当相应卫星接收到用户业务的接入时，该卫星为接入卫星时，如图10所示，执行以下步骤：

在步骤501中，对于收到用户业务的接入卫星，根据数据包的目的地址A，查找路由表，根据位置信息和地址映射机制，计算当前卫星网络的目的卫星的卫星编址(x,y)。

举例而言，查找路由表，获取初始落地卫星的卫星编址(m1,n1)和初始地面编址(m1’,n1’)；根据接入卫星地址寄存器获取接入卫星编址(包括卫星编址(m,n)和初始地面编址(m’,n’))，根据接入卫星的当前位置和全局位置信息表，得到接入卫星的当前地面编制(m2’,n2’)，计算得到当前的目的卫星所对应的卫星编址(x,y)为：

x＝(m1+m2’-m’+M)％M；

y＝(n1+n2’-n’+N)％N；

在步骤502中，接入卫星生成对应的数据包，将目的卫星的卫星编址(x,y)和接入卫星的卫星编址(m,n)信息填入到数据包中，其中，目的卫星的卫星编址和接入卫星的卫星编址的填充方法将在实施例4中进行具体阐述，在此不加以赘述。

在步骤503中，如果落地卫星轨道编号x和当前卫星轨道编号m相同，则按照同轨道传输，即根据x在m的上方或者下方，选择向上或者向下的同轨道内出端口(即实施例1中的同轨端口)进行传输。当前卫星为当前进行数据包转发的卫星，在第一次进行数据包转发时，当前卫星为所述接入卫星。

在步骤504中，如果目的卫星轨道编号x与当前卫星轨道编号m差值满足(x-m+M)％M≤M/2(处于同一个半区)，则根据下述方式一进行传输。

在步骤505中，否则，如果目的卫星轨道编号x与当前卫星轨道编号m差值满足(x-m+M)％M>M/2(处于两个半区)，对于倾斜轨星座，接入卫星和目的卫星位于两个半区，需要经过倾斜类型不同的轨道，则先按照下述方式二进行传输，直至目的卫星轨道x和当前卫星地面编址m相同，按照步骤503所述的同轨道传输方法进行传输。对于极轨星座，则先按照下述方式三进行传输，直至目的卫星轨道x和当前卫星地面编址m相同，按照同轨道传输。

在步骤506中，中间卫星通过星间链路收到数据包后，获取数据包中封装的目的卫星编址和接入卫星编址，根据目的卫星轨道编号和接入卫星轨道编号，以自身为当前卫星，按照步骤503-步骤506进行转发，其中，在第一次进行转发时，接入卫星即为当前卫星。

上述步骤504中的方式一，如图11所示，具体包括：

在步骤601中，获取目的卫星编址(x,y)和当前卫星的卫星编址(m,n)，根据目的卫星的卫星编址(x,y)相对于当前卫星的卫星编址(m,n)的方位和运行轨迹，利用相对方位选择当前卫星的最优转发端口进行数据包转发。每颗卫星独立计算转发端口，不需要邻居间交换状态信息。获取目的卫星的卫星编址(x,y)和当前卫星的卫星编址(m,n)。

在步骤602中，计算相对位置,具体的，按照环形队列处理机制，由于编址为环形，相对应位置关系基于环形队列处理机制，在此步骤进行简化为dx＝x-m，dy＝y-n。以下步骤描述m、n、x、y等之间关系时，为描述简单，按照线性描述实现，暂忽略环形表示机制特殊性，在实际实施过程中，需要按照环形队列机制进行判断，环形队列处理机制为本领域技术人员公知，在此不加以赘述。

在步骤603中，设置轨道内端口选择端口为lev-pt，轨道间选择端口为ver-pt：其中lev-pt表示选择过程中轨道内链路对应的端口，ver-pt表示选择过程中轨间链路对应的端口。

在步骤604中，根据方位选择轨道间端口：

1、如果dx>0，则目的卫星地址位于右侧，轨间端口ver-pt选择为可用前提下选择右向端口作为轨间端口。

2、如果dx<0，则目的卫星地址位于左侧，轨间端口ver-pt为可用前提下选择左向端口作为轨间端口。

3、否则为同轨内传输，ver-pt为空。

在步骤605中，根据方位选择轨道内端口：

1、如果dy>0，轨内端口lev-pt为优先选择上方端口，如果上方端口不可用，选择下方端口。

2、如果dy≤0，轨内端口lev-pt为优先选择下方端口，如果下方端口不可用，选择上方端口。

在步骤606中，如果卫星网络出现收到链路拥塞或者链路故障信息时，按照轨内端口lev-pt和轨间端口ver-pt之间权重，通过权重路由选择方法，选择转发接口。

在步骤607中，否则按照卫星网络轻载，根据运行轨迹确定转发端口。

1、如果根据当前卫星编址(m,n)的n值判断得到当前卫星靠近高纬时，则优先选择轨间转发。

(1)首先判断是否需要进行轨间转发：如果|dx|＝0，表示目的卫星地址与当前卫星为同一轨道内，只需轨道内转发，下一跳端口为lev-pt。

(2)否则选择轨间转发，下一跳端口为ver-pt；

2、如果n<y，且当前处于纬度上升期(即当前卫星正在远离赤道)：当前卫星所处纬度低于目的卫星所处纬度，越高纬，轨间链路越短，故此刻优先选择轨内端口转发lev-pt。

3、如果n<y，且当前处于纬度下降期(即当前卫星正在靠近赤道)：当前卫星所处纬度低于目的卫星所处纬度，但与卫星运行方向相反，此刻优先选择轨间端口转发，下一跳端口为ver-pt，但如果|dx|＝0，下一跳端口为lev-pt。

4、如果n>y，且当前处于纬度上升期(即当前卫星正在远离赤道)：当前卫星所处纬度高于目的地址所处纬度，与运行方向相反，此刻优先选择轨间端口转发，下一跳端口为ver-pt，但如果|dx|＝0，下一跳端口为lev-pt。

5、如果n>y，且当前处于纬度下降期(即当前卫星正在靠近赤道)：当前卫星所处纬度高于目的地址所处纬度，此刻优先选择轨内端口转发，下一跳端口为lev-pt。

6、如果|n+N-y|％N>(N/4)，或者n和y分别处于纬度上升期和纬度下降期，其中N为单轨内卫星数量。即目的卫星和当前卫星处于不同半球，或者目的卫星和当前卫星不在同一四分之一球面内，此时优先轨道内传输，下一跳端口为lev-pt。直至当前卫星与目的卫星处于同一四分之一球面，且同时处于纬度上升期或者纬度下降期，再判断后续进行轨间转发还是轨内转发。

上述步骤505中的方式二，如图12所示，具体包括：

在步骤701中，首先将数据包沿同一轨道面转发至高纬度地区。轨道编号不变，向上或者向下传输，一直到纬度比较高的区域(大于50度)。

在步骤702中，在高纬度地区，根据接近目标轨道原则，选择下一轨道卫星节点。选择轨道原则：计算|n-x|％M≤|c-x|％M，根据计算结果选择下一跳卫星节点，进行路由转发，其中c为当前卫星节点的轨道编号，n为下一跳卫星节点轨道编号，x为目标节点的轨道编号(该值可从数据报中获取)，M为卫星网络的轨道数。有以下几种情况：

(1)当轨间两个相邻的卫星节点属于不同半区时(通过编号差值是否超过M/2判断)，则选择与目的卫星在同一半区的卫星节点，作为下一跳卫星节点。

(2)当轨间两个相邻的卫星节点均不属于目的卫星所在半区，则选择具有更高纬度的相邻卫星节点，作为下一跳卫星节点。

(3)当轨间两个相邻的卫星节点均属于目的卫星所在半区，则选择一个具有较低纬度的相邻卫星节点，作为下一跳卫星节点。

在步骤703中，上述步骤702一直持续，直到卫星数据报转发至目的卫星；或者转发至与目标用户卫星在同一轨道面内的卫星节点。

在步骤704中，与目的卫星同一轨道面后，按照同轨道传输原则，根据卫星编址轨道内编号之间的关系，向上或者向下，发送至目的卫星。

图13为方式二的传输方法的示意图，根据相邻轨道运行轨迹所在半区信息、当前卫星运行轨迹、目的卫星编址等信息，确定数据包转发的下一跳轨道，直至目的卫星的轨道。源用户节点S的接入卫星节点1，与目标用户节点的接入卫星节点6处在不同类型的轨道，转发路径为1→2→3→4→5→6。

上述步骤505中的方式三，如图14所示，具体包括：

在步骤801中，如果当前卫星节点还未接近所指定的极地区域时，数据包通过轨内相邻卫星节点间的转发，将数据包向更加接近极地区域的卫星节点转发。

在步骤802中，如果当前卫星节点已经接近极地区域时，卫星节点选择轨道面间相邻卫星节点，作为下一跳节点，然后通过轨道间转发，将数据包转发至该下一跳卫星节点，进行路由转发。

选择轨道原则：按照接近目的卫星轨道编号的原则，选择下一跳相邻轨道卫星节点。假设c为当前卫星节点的轨道编号，n为下一跳卫星节点轨道编号，x为目标节点的轨道编号(该值可从数据包头中获取)，如果x>c，则下一跳卫星节点轨道编号为c+1；如果x<c，则下一跳卫星节点轨道编号为c-1。

在步骤803中，上述步骤802一直持续，直到卫星数据报转发至目的卫星；或者转发至与目标用户卫星在同一轨道面内的卫星节点，即c＝x。

在步骤804中，与目的卫星同一轨道面后，按照同轨道传输原则，根据卫星编址轨道内编号之间的关系，向上或者向下，发送至目的卫星。

图15为极轨星座按照经过反向缝传输方法示例，转发时首先通过轨道面内的转发，将数据包向接近极地区域的卫星节点3转发；数据包抵达节点3后，按轨间转发，将数据包转发至与目标用户节点D的接入卫星节点12在同一轨道面内的卫星节点7；数据包抵达节点7后，按照轨内转发，将数据包转发至节点12，并最终转发给节点D。

其中，在上述方式一中，若通过权重路由选择方法，选择转发接口，具体包括：

计算路由方向权重：轨道内同方向链路权重为1，轨间同方向链路权重为2；轨间反方向链路权重为3，同轨反方向链路权重为4。

计算卫星链路负载权重：4条链路中，负载小于50％，权重为1，负载50％～75％时，权重为2，超过75％，权重为4。

计算接近反向缝两侧轨道权重，可以通过反向缝多余链路形成冗余(形成冗余链路)，形成轨道内快速传输到极点，因此接近反向缝两侧轨道(与反向缝两侧轨道差值间距小于3)时，接近反向缝的轨道间链路权重为1，以便利用反向缝剩余链路。

计算时延权重：下一跳链路距离，轨道内卫星距离相对固定，时延权重为1，轨道间链路距离根据纬度不同，时延权重存在差异，纬度高于50°，轨道间链路权重为1，纬度位于30～50°之间，链路权重为2，纬度位于0～30°之间时，链路权重为2。

计算各链路所对应的路由方向权重、卫星链路负载权重、接近反向缝两侧轨道权重和时延权重的路径权重之和，对不同等级路径赋予不同权重，其中路由方向权重确保路径方向的正确性，但如果向目的卫星方向的卫星存在链路或节点满载情况，则需要绕路路由以确保数据包的不丢失且应选取时延小的可达下一跳卫星，即传播时延、卫星负载和卫星状态权重在总权重中体现出来。

计算轨内端口lev-pt、轨间端口ver-pt以及另外两条链路的权重，进行比较，选择权重较小端口作为转发接口。

在目的卫星接收到数据包后，如图16所示，执行以下步骤：

在步骤901中，目的卫星通过星间链路收到数据包后，检查数据包中的目的卫星字段为自己，则进一步查找信关站信息表。

在步骤902中，如果出端口为馈电端口，删除数据包中的卫星编址封装信息，通过馈电端口发送数据报文(即目的卫星即为当前落地卫星)。

在步骤903中，如果信关站地址信息出端口为卫星链路，通过该卫星链路转发(即目的卫星为当前落地卫星周边的卫星，该卫星链路即为与当前落地卫星相连的链路)。

在步骤904中，如果出端口为本地控制平面，则删除数据包中的卫星编址封装信息，并将数据包通过内部端口转发给控制平面。

在步骤905中，如果信关站信息表中不能查到，根据配置策略，进行丢弃或者通过馈电端口转发。

在步骤906中，如果卫星从星间链路收到数据包不包含卫星编址字段，表示收到的是倒数第二跳已剥除卫星编址报文，则通过目的IP地址先查找路由表，如果为发送给控制平面报文，直接送给卫星的CPU处理；如果路由表中未查到，通过目的IP地址查找信关站地址信息表，通过馈电端口转发，如果不能查到出接口，根据配置策略执行。

实施例3:

在实施例1-实施例2的基础上，本实施例将进一步对信关站信息表的生成、信关站与当前落地卫星的确定进行完善阐述。

在卫星编址和地面编址映射过程中，由于在任何时候坐标点之间不能完全对应，存在计算得到的目的卫星并非当前落地卫星的情况，此时，目的卫星与信关站之间未能互连状况，因此在信关站接入到卫星网络时，需要进行局部通告，以便落地卫星定位不准时，可以路由到连接的卫星。如图17所示，生成信关站信息表方法的具体处理流程如下：

在步骤1001中，信关站接入卫星网络：信关站通过馈电接入到卫星网络时，信关站所接入的当前落地卫星收到馈电连接，其中包含信关站地面编址信息，当前落地卫星更新信关站信息表，将信关站对应的地面地址出端口设置为馈电端口，并将其设置为active端口；

在步骤1002中，当前落地卫星通告信息：当前落地卫星将接收到的信关站信息，通过4条星间链路通告给与自身连接的4颗卫星(即实施例1中当前落地卫星周边预设数量的卫星)；

在步骤1003中，更新信关站信息表：当前落地卫星周边的卫星更新本地信关站信息表，将学习到的信关站地面地址信息出口设置为接入卫星链路，并设置为active端口，确保新加入的表项为最新；

在步骤1004中，信关站断开前先与后面的卫星建立新连接：当旧的落地卫星即将飞离信关站时，信关站需要与飞离卫星链路断开。为减少业务丢失，信关站先与临近其他卫星建立连接后，再断开即将飞离的卫星，新建立的信关站与当前落地卫星连接，并更新邻近的4颗卫星的信关站信息表，并将新连接设置为新的active连接，业务从新连接落到地面。

在步骤1005中，更新信关站新连接：信关站与即将飞离的卫星断开连接，飞离卫星首先将本地信关站地面地址信息表进行删除，同时将断开信息通告给直接相连的4颗卫星；

在步骤1006中，删除原有信关站连接：其他卫星收到临近卫星发送的信关站断开信息时，删除信关站地址信息表。

所述信关站信息表用于业务落地时，查找落地信关站馈电接口信息，如图18所示，主要包括三个字段，信关站地址表示落地的IP地址信息，落地卫星编址表示信关站相连的卫星编址，馈电接口表示落地的接口。一个信关站连接到落地卫星时，会将此信息向周边4颗卫星通告该信息，都包含该信关站连接信息，对于周边4颗卫星，馈电接口信息为0。该表项主要用于地址映射和位置信息计算时，由于存在不能完全对应，即计算得到的目的卫星与当前落地卫星存在一定偏差时，通过局部通告和同步信关站信息表，在业务到达目的卫星附近后，能正确找到与信关站连接的当前落地卫星，以便业务转发到地面。

实施例4:

本实施例在上述实施例2的基础上，将对其数据包的填充进行进一步阐述，以使发明方案更加清楚。

在上述实施例2中，接入卫星在生成数据包时，将目的卫星的卫星编址(x,y)和接入卫星的卫星编址(m,n)信息填入到数据包中，本实施例提供了以下两种可选的实施方式：

实施方式一：使用QinQ封装编址实现，具体的：

QinQ的基本原理：QinQ是指在802.1Q VLAN的基础上增加一层802.1Q VLAN标签，在网络传输中，设备只根据外层VLAN Tag转发报文，并根据报文的外层VLAN Tag进行MAC地址学习，而用户的私网VLAN Tag将被当作报文的数据部分进行传输。

在卫星互联网中，为实现前述的卫星星间路由传输方法与系统，通过在接入卫星中封装源卫星编址(m,n)和目的卫星编址(x,y)，可通过QinQ封装形式，不破坏以太网数据类型。

图19为QinQ报文编址结构图，为两层802.1Q TAG字段，每一个802.1Q字段包含4字节内容，前面两个字节为TPID类型，在本发明中，依然保留使用标准定义类型，暂使用以下几种类型，意义表示如下：

TPID值为0x8100，普通类型。

TPID值为0x8200，优先同轨道传输。

TPID值为0x9100，经过反向缝或者跨倾斜类型不同的轨道。

TPID值为0x9200，表示出现拥塞或者链路故障后，重新计算链路。

802.1Q TAG字段中除TPID的2字节外，另外两个字节原用于表示vlan id、priority和CFI，在本方法中，两个字节用于表示卫星轨道编号和卫星轨道内编号，每个编号占用一个字节，可表示256x256＝65536颗卫星。

在QinQ中，第一个802.1Q TAG字段用于表示目的卫星编址，第二个802.1Q TAG字段表示接入卫星编址。

星间链路进行转发过程时，接入卫星根据转发单元处理流程中步骤S1，计算目的卫星编址，根据目的卫星编址和源卫星编址差距，对数据包增加QinQ信息，其中第一层vlanid信息为目的卫星地址(x,y)，第二层vlan id信息为接入卫星编址(m,n)。TPID值根据接入卫星轨道编号和目的卫星轨道编号之间的差值，确定合适转发类型，选择相应的值进行填入。

中间卫星可根据TPID类型判断传输方式，按照前述方法进行传输。

目的卫星收到后，根据目的IP地址查找信关站信息表，确定信关站接入的卫星，如果对应信关站接入卫星为自身，剥掉QinQ信息，通过馈电端口进行转发；如果信关站接入卫星为邻近的其他卫星，则将数据包通过星间链路直接转发给临近卫星，直到信关站接入卫星剥掉QinQ信息后，通过馈电链路转发。

方式二：使用MPLS多标签编址实现，具体的：

MPLS位于TCP/IP协议栈中的数据链路层和网络层之间，可以向所有网络层提供服务。图20为MPLS标签编址结构图，每一层标签为4字节，包含标签值(20bit)、EXP(3bit)、S(1bit)和TTL(8bit)字段。通过在数据链路层和网络层之间增加额外的MPLS头部，基于MPLS头部实现数据快速转发。

MPLS支持一层或者多层标签头部，目前广泛使用的为双层标签栈。在卫星互联网中，为实现前述的卫星星间路由传输方法与系统，通过在接入卫星中封装源卫星编址(m,n)和目的卫星编址(x,y)，可通过双层标签封装形式。

第一层标签表示目的卫星编址(x,y)，第二层标签表示源卫星编址(m,n)。具体表示方法为可将标签值的20bit分为两个10bit，分别表示轨道编号和轨道内卫星编号。EXP字段原用于表示优先级，在本方法中，可用于表示传输类型，暂可使用以下几种类型，意义表示如下：

EXP值为0，普通类型。

EXP值为1，优先同轨道传输。

EXP值为2，经过反向缝或者跨倾斜类型不同的轨道。

EXP值为3，表示出现拥塞或者链路故障后，重新计算链路。

星间链路进行转发过程时，接入卫星计算目的卫星编址，根据目的卫星的卫星编址和源卫星编址差距，对数据包增加MPLS标签信息，其中第一层MPLS标签信息为目的卫星地址(x,y)，第二层标签信息为源卫星地址(m,n)。EXP值根据源卫星轨道编号和目的卫星轨道编号之间的差值，确定合适转发类型，选择相应的值进行填入。

中间卫星可根据EXP类型判断传输方式，按照前述方法进行传输。

目的卫星收到后，查找目的IP地址对应信关站接入的卫星，如果对应信关站接入卫星为自身，剥掉标签信息，通过馈电端口进行转发。

如果信关站接入卫星为邻近的其他卫星，按照MPLS倒数第二跳弹出机制，剥除标签信息后将数据包通过星间链路直接转发给临近卫星，临近卫星根据IP地址查找信关站出口，如果仍为临近卫星，通过星间链路转发，直到到达信关站接入卫星，通过馈电链路转发。

除上述两种实施例外，其他类似MAC in MAC、自定义扩展等机制，都可以采用上述方法实现卫星星间路由传输方法与系统，此外，为实现业务的质量保证，还可以在计算路径时，修改本算法基于跳数计算下一跳出端口机制，然后进行方向选择。

实施例5:

在上述实施例1-实施例4的基础上，本实施例还提供了一种卫星星间路由传输系统，如图21所示，包括控制单元和转发单元；

所述控制单元用于使用卫星编址和地面编址标识卫星的位置；

所述转发单元用于在业务转发过程中，根据接入卫星的初始地面编址、接入卫星的当前地面编址和初始落地卫星的卫星编址，计算得到目的卫星的卫星编址；根据所述目的卫星的卫星编址，将数据包转发给所述目的卫星，以便于所述目的卫星将所述数据包转发至信关站。

星间路由系统主要实现业务在卫星网络中传输，包括控制单元和转发单元。如图22所示，该系统主要包括以下几个部分：

控制单元：包含星间路由配置模块、路由协议、信关站信息学习模块和生成路由表和信关站信息表。星间路由配置模块接收地面上注路由信息和卫星网络地址配置信息等，路由协议主要接收卫星网络中其他卫星同步的路由信息，信关站信息学习主要接收信关站连接信息，并将连接的信关站信息向直连的卫星通告，生成路由表和信关站信息表主要接收路由协议和信关站学习模块下发的信息，计算目的卫星编址信息，形成路由表项和信关站信息表项，并将其下发到转发平面的相应表项。

转发单元：包含数据包封装、路由表、信关站信息表、拥塞和故障信息、编址信息、位置信息寄存器、数据包解封装、计算出接口并调度转发等部分。主要实现收到数据包时，在接入侧对用户业务进行封装，卫星节点根据封装的信息进行转发，落地时，对业务数据包进行解封装，发送到地面信关站。

其中路由表和信关站信息表信息由控制平面下发，计算出接口并调度转发时需要查询路由表和信关站信息表；拥塞和故障信息、编址信息和位置信息寄存器三部分，主要保存卫星网络的状态信息，编址信息记录卫星自身的编址，位置信息记录卫星运行过程中相对地面的位置信息，可基于该信息获取地面编址信息，拥塞和故障信息记录整个卫星网络中是否存在故障或者拥塞，如果存在，记录拥塞或故障卫星及链路；数据包封装主要用于接收地面用户业务时，将原始以太报文添加卫星编址信息，以便在卫星网络基于该封装信息进行快速转发；数据包解封装主要用于卫星网络数据包需要通过落地时，删除接入卫星封装的卫星编址信息，以便还原为地面网络接入的报文；计算出接口并调度转发模块，主要对星间链路或者用户接入的封装报文，通过查询路由表、信关站信息表，根据拥塞和故障信息、编址信息和位置信息寄存器等信息，执行路由转发过程，卫星收到地面数据包后，通过转发单元进行路由交换，到达目的卫星后，通过馈电接口转发到信关站，实现业务的落地，实现数据包在卫星网络的高速可靠传输。

地面业务接入部分：主要用于地面业务接入到卫星中，卫星对接收到的地面业务转换成星间传输的以太网报文。

馈电接口：卫星与地面信关站之间通信部分，卫星将需要转发到地面的报文经过解封装后，通过馈电部分发送给信关站，卫星网络与卫星控制器之间通过信关站和馈电部分进行交互。

星间链路：主要用于卫星之间互相通信，一般为激光链路或者微波链路。每颗卫星包含4条链路，其中2条用于同轨道内上下两颗卫星之间连接，另外2条用于与相邻轨道的固定卫星之间连接。对于极轨星座，在运行过程中，若卫星进入极区，与相邻轨道邻居卫星建立的星间链路将断开。由于卫星跟瞄系统的精度和速度的限制，2个运行方向不同的相邻轨道(反向缝)的卫星之间不建立星间链路，因此由于反向缝的存在，反向缝两侧轨道间链路只能连接1条，在本发明中，建议将剩余的链路可用于增加一条同轨道链路，该链路在同轨道上，间隔连接，以便加快加快反向缝两侧轨道快速到达极点。

卫星网络中路由包括从信关站上注的地面网络路由地址和卫星节点IP地址两部分，如图23为控制单元处理的流程图，具体处理流程如下：

在步骤1101中，添加卫星节点IP地址，该部分内容为静态部分，其表项参见路由表，卫星地址和卫星编址根据设置值填入，地面编址为0。

在步骤1102中，添加地面网络路由地址：对于地面网络路由地址，通过信关站上注到卫星控制单元，通过路由协议进行全网扩散。

在步骤1103中，生成路由表条目：卫星控制单元根据当前信关站地面编址(m’,n’)，查找卫星网络初始落地卫星编址(m,n)。生成路由条目，路由表出端口为信关站和初始卫星编址，因此可以屏蔽卫星运动导致的路由表出端口变化。其中，地面通常设置多个信关站，分别部署在地球表面的不同位置，每个信关站对应一颗初始落地卫星。

在步骤1104中，路由扩散至全网络：卫星控制单元将该路由表项通告给卫星网络中的所有节点，从而使每颗卫星可以知道所有目的地址对应的信关站，进而知道该信关站对应的初始落地卫星，每颗卫星根据业务的目的地址查找路由表可以获取初始落地卫星。

在步骤1105中，信关站接入处理：信关站接入卫星时，作为与地面的网关设备，为避免地址映射不准确，将信关站地址通告给与当前落地卫星临近直连的卫星，形成信关站信息表。

在步骤1106中，下发至转发单元：控制单元将路由表和信关站信息表下发到转发单元，卫星收到业务时，根据路由表和信关站信息表进行业务转发。

实施例6:

如图24所示，是本发明实施例的卫星星间路由传输装置的架构示意图。本实施例的卫星星间路由传输装置包括一个或多个处理器21以及存储器22。其中，图24中以一个处理器21为例。

处理器21和存储器22可以通过总线或者其他方式连接，图24中以通过总线连接为例。

存储器22作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序和非易失性计算机可执行程序，如实施例1-实施例4中任一所述的卫星星间路由传输方法。处理器21通过运行存储在存储器22中的非易失性软件程序和指令，从而执行卫星星间路由传输方法。

存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器22可选包括相对于处理器21远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器21。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述程序指令/模块存储在所述存储器22中，当被所述一个或者多个处理器21执行时，执行上述实施例1中的卫星星间路由传输方法。

值得说明的是，上述装置和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卫星星间路由传输方法，其特征在于，包括：

使用卫星编址和地面编址标识卫星的位置；

在业务转发过程中，根据接入卫星的初始地面编址、接入卫星的当前地面编址和初始落地卫星的卫星编址，计算得到目的卫星的卫星编址；

根据所述目的卫星的卫星编址，将数据包转发给所述目的卫星，以便于所述目的卫星将所述数据包转发至信关站。

2.根据权利要求1所述的卫星星间路由传输方法，其特征在于，所述使用卫星编址和地面编址标识卫星的位置，具体包括：

根据轨道和各卫星在其所在轨道上的分布，形成各卫星的卫星编址；

按照卫星编址的编址规则，建立地面位置与地面编址之间的映射关系；

根据卫星在初始状态时的初始地面位置和所述映射关系，确定卫星的初始地面编址；

在卫星运动过程中，根据卫星的实时地面位置与所述映射关系，确定卫星的当前地面编址。

3.根据权利要求2所述的卫星星间路由传输方法，其特征在于，所述根据接入卫星的初始地面编址、接入卫星的当前地面编址和初始落地卫星的卫星编址，计算得到目的卫星的卫星编址，具体包括：

以接入卫星的当前地面编址减去初始地面编址，得到星间运动偏移；

以初始落地卫星的卫星编址加上所述星间运动偏移得到目的卫星编址基准值；

再根据星间网络的轨道数量M和轨道内卫星数量N对所述目的卫星编址基准值进行取整操作，得到目的卫星的卫星编址。

4.根据权利要求1所述的卫星星间路由传输方法，其特征在于，所述以便于所述目的卫星将所述数据包转发至信关站，具体包括：

目的卫星根据信关站信息表，获取得到当前落地卫星的卫星编址，将所述数据包转发至当前落地卫星，由当前落地卫星通过馈电接口将所述数据包发送给信关站；

其中，每当信关站连接到新的卫星时，所述信关站对信关站信息表进行更新，并通告给当前落地卫星周边预设数量的卫星，所述目的卫星为所述当前落地卫星周边预设数量的卫星中的一颗。

5.根据权利要求1所述的卫星星间路由传输方法，其特征在于，所述根据所述目的卫星的卫星编址，将数据包转发给所述目的卫星，具体包括：

根据接入卫星的卫星编址和目的卫星的卫星编址，判断所述接入卫星与所述目的卫星是否位于同一轨道；

若所述接入卫星与所述目的卫星位于同一轨道，则根据所述目的卫星与所述接入卫星之间的位置关系，选择相应的轨内端口进行转发，直至将数据包转发给所述目的卫星；

若所述接入卫星与所述目的卫星不位于同一轨道，则通过星间数据包转发，将数据包转发给与所述目的卫星位于同一轨道的同轨卫星，再由同轨卫星选择相应的轨内端口进行数据包转发，直至将数据包转发给所述目的卫星。

6.根据权利要求5所述的卫星星间路由传输方法，其特征在于，所述通过星间数据包转发，将数据包转发给与所述目的卫星位于同一轨道的同轨卫星，具体包括：

根据所述接入卫星的卫星编址与目的卫星的卫星编址，判断接入卫星与目的卫星是否位于同一半区；

若所述接入卫星与目的卫星位于同一半区，则直接根据接入卫星与目的卫星之间的位置关系，进行数据包的转发，直至将数据包转发至同轨卫星；

若所述接入卫星与目的卫星分别位于不同半区，则根据星间网络的轨道类型进行转发，直至将数据包转发至同轨卫星；其中，当前卫星为当前进行数据包转发的卫星，在第一次进行数据包转发时，当前卫星为接入卫星。

7.根据权利要求6所述的卫星星间路由传输方法，其特征在于，所述直接根据接入卫星与目的卫星之间的位置关系，进行数据包的转发，具体包括：

根据当前卫星与目的卫星之间的位置关系，确定朝向目的卫星所在方向的轨间端口和轨内端口；

若当前卫星与目的卫星分别处于纬度上升期和纬度下降期，则选择所述轨内端口转发；直至当前卫星与目的卫星均处于纬度上升期或均处于纬度下降期后，选择对应端口进行转发；

所述选择对应端口进行转发，具体包括：

若当前卫星的纬度低于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度上升期，则选择所述轨内端口进行转发；

若当前卫星的纬度低于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度下降期，则选择所述轨间端口进行转发；

若当前卫星的纬度高于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度上升期，则选择所述轨间端口进行转发；

若当前卫星的纬度高于目的卫星的纬度，且当前卫星与目的卫星均处于纬度下降期，则选择所述轨内端口进行转发。

8.根据权利要求6所述的卫星星间路由传输方法，其特征在于，若星间网络的轨道类型为倾斜轨道，所述根据星间网络的轨道类型进行转发，具体包括：

先根据接入卫星的位置，选择相应的轨内端口进行转发，直至当前卫星的纬度高于第一预设纬度后；其中，当前卫星为当前进行数据包转发的卫星，在第一次进行数据包转发时，当前卫星为接入卫星；

若第一卫星和第二卫星分别位于不同的半区，则选择与目的卫星位于同一半区的卫星进行转发；其中，所述第一卫星和第二卫星为分别位于当前卫星两侧轨道，并与当前卫星相邻的卫星；

若第一卫星和第二卫星均位于目的卫星所在的半区，则选择第一卫星和第二卫星中纬度更低的卫星进行转发；

若第一卫星和第二卫星均不位于目的卫星所在的半区，则选择第一卫星和第二卫星中纬度更高的卫星进行转发。

9.根据权利要求6所述的卫星星间路由传输方法，其特征在于，若星间网络的轨道类型为极轨道，所述根据星间网络的轨道类型进行转发，具体包括：

先根据接入卫星的位置，选择相应的轨内端口进行转发，直至当前卫星的纬度高于第二预设纬度后；其中，当前卫星为当前进行数据包转发的卫星，在第一次进行数据包转发时，当前卫星为接入卫星；

根据当前卫星的轨道编号与目的卫星的轨道编号，选择相应朝向所述目的卫星的轨道方向的轨间端口进行数据包转发，直至将数据包转发至同轨卫星。

10.一种卫星星间路由传输系统，其特征在于，包括控制单元和转发单元；

所述控制单元用于使用卫星编址和地面编址标识卫星的位置；

所述转发单元用于在业务转发过程中，根据接入卫星的初始地面编址、接入卫星的当前地面编址和初始落地卫星的卫星编址，计算得到目的卫星的卫星编址；根据所述目的卫星的卫星编址，将数据包转发给所述目的卫星，以便于所述目的卫星将所述数据包转发至信关站。