一种适用于天基网络的单播标签路由设计方法

摘要

本发明公开了一种适用于天基网络的单播标签路由设计方法，旨在解决基于标签转发的天基网络卫星节点的单播标签路由计算问题。该方案通过对IS‑IS单播路由协议进行优化改进，实现天基二层标签网络上的路由控制技术，能够在链路层实现到其他天基网络卫星节点的最短路径计算，生成到其他天基网络卫星节点的单播标签转发表，从而在各个天基网络卫星节点建立二层标签转发路径，实现数据在天基网络内的二层标签路由转发。该方案不依赖于三层IP路由技术，能够简化天基网络卫星节点路由交换实现，降低控制面复杂度和支持大容量标签交换，不需要重新分配IP地址从而支持节点的快速移动，特别适用于星上资源受限和链路动态变化的天基网络。

说明书

技术领域

本发明涉及天地一体化网络通信技术领域，特别涉及一种适用于天基网络卫星节点之间单播标签路由的设计方法。

背景技术

天地一体化网络是以不同轨道、种类、特征的卫星、星座及相应地面基础设施所组成的信息网络，它们通过星间、星地链路连接在一起，根据卫星节点功能的不同，又可划分为天基网络、天基接入网和地面节点网。天基网络主要采用分布在GEO、IGSO或HEO等不同轨道面上的多功能卫星或地面关口站分层部署，实现全球无缝覆盖，主要用于地面网络的延伸和扩展，可为地面网络提供流量分担、恶略环境下的通信保障、全球化通信传输等功能。

在地面网络中，已经存在成熟的MPLS多协议标签交换技术，但是MPLS网络属于覆盖型网络，标准的MPLS协议栈叠加在IP网络之上，MPLS标签交换离不开底层IP技术的支持，因此MPLS技术的控制面比较复杂，包括LDP协议、IP路由协议、ARP协议等，MPLS标签交换建立在IP路由收敛的基础之上。目前，新兴的段式路由技术是在MPLS技术上发展而来，段式路由简化了MPLS的控制协议，通过IP路由协议扩散标签信息，但也是基于底层的IP路由技术，运行在网络层上。MPLS技术和段式路由技术都是基于网络层IP路由技术实现标签的分发和扩散，无法直接适应基于二层标签的天基网络路由交换架构，无法用于天基网络的路由计算。

地面MPLS多协议交换技术和段式路由技术都是基于网络层IP路由技术实现标签分发和路由计算，计算获得的也是三层IP路由路径，而标签交换只是叠加在三层IP路由上的交换方式，用于快速交换和建立端到端的面向连接的标签路径。

发明内容

本发明公开了一种适用于天基网络的单播标签路由设计方法，旨在解决基于标签转发的天基网络卫星节点的单播标签路由计算问题。

为了实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：

一种适用于天基网络的单播标签路由设计方法，包括下述步骤：

(1)将天基网络卫星节点的卫星号嵌入IS-IS单播路由协议中的NSAP地址中的系统ID字段，NSAP地址中的其他未使用字段和字节在天基网络中统一设置为相同的固定值；

(2)天基网络卫星节点的IS-IS单播路由协议之间相互发送路由协议帧，路由协议帧中不包含IPv4地址和IPv6地址信息；

(3)天基网络卫星节点的IS-IS单播路由协议接收到其他天基网络卫星节点的路由协议帧后进行处理，处理过程中忽略对IPv4地址或IPv6地址的有效性检查；

(4)交互完成后，天基网络卫星节点的IS-IS单播路由协议进行最短路径计算，生成到其他天基网络卫星节点NSAP地址的最短路径；其中，在不存在IP可达性的情况下，仍进行最短路径计算；

(5)天基网络卫星节点的IS-IS单播路由协议根据NSAP地址与卫星号的映射关系，将生成的最短路径转换为以卫星号为目的的单播标签转发表；其中，单播标签转发表中的目的标签至少包含目的卫星号字段。

其中，步骤(2)中天基网络卫星节点的IS-IS单播路由协议之间相互发送路由协议帧时，将路由协议信息直接承载在卫星链路层帧上，并直接告知转发平面路由协议帧的出端口；其中，卫星链路层帧中的字段应能唯一标识该帧为IS-IS路由协议帧。

其中，步骤(3)中天基网络卫星节点的IS-IS单播路由协议接收其他天基网络卫星节点的路由协议帧的过程为：天基网络卫星节点的转发平面接收从其他天基网络卫星节点发来的IS-IS路由协议帧，根据链路层帧中的字段识别出为IS-IS路由协议帧，然后将IS-IS路由协议帧递交给控制平面；控制平面收到IS-IS路由协议帧后，将卫星链路层帧直接转换为特定协议类型的以太网帧传递给上层的IS-IS单播路由协议。

其中，步骤(2)中IS-IS单播路由协议通过路由协议帧交互邻居信息时，携带自己与邻居连接使用的端口号；IS-IS单播路由协议将自己的卫星号、与邻居连接使用的端口号、当前的邻居卫星号信息以及当前邻居连接使用的端口号进行保存，推送给部署在该天基网络卫星节点上的SDN代理，用于生成本星的邻接拓扑。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

本发明不依赖于三层IP路由技术，直接在链路层实现路由计算，能够简化天基网络卫星节点路由交换实现，降低控制面复杂度和支持大容量标签交换，不需要重新分配IP地址从而支持节点的快速移动，特别适用于星上资源受限和链路动态变化的天基网络。

附图说明

图1是本发明的应用场景示例图。

具体实施方式

以下结合图1对本发明的优选实例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1给出了一种由2台卫星终端、4颗GEO卫星和1座关口站组成的天基网络运行改进的链路状态路由协议IS-IS生成单播标签路由的典型实施例，图中通信实体种类为GEO卫星、关口站、卫星终端。GEO卫星之间通过星间链路连接，GEO卫星和关口站之间通过馈电链路进行连接，GEO卫星和关口站作为天基网络卫星节点均运行改进的链路状态路由协议IS-IS，卫星终端与GEO卫星通过星地链路连接。

图1描述了天基网络运行本发明设计的改进的链路状态路由协议IS-IS进行单播标签路由的场景。其中，每个天基网络卫星节点运行改进的链路状态路由协议IS-IS用于生成单播标签路由。图中显示了天基网络卫星节点运行改进的链路状态路由协议IS-IS生成单播标签转发表，卫星终端发送的带转发标签的数据经过天基网络卫星节点，查找单播标签转发表进行路由转发的场景。

本发明通过对IS-IS单播路由协议进行优化改进，实现天基二层标签网络上的路由控制技术，能够在链路层实现到其他天基网络卫星节点的最短路径计算，生成到其他天基网络卫星节点的单播标签转发表，从而在各个天基网络卫星节点建立二层标签转发路径，实现数据在天基网络内的二层标签路由转发。具体包括以下方法：

一种适用于天基网络的单播标签路由设计方法，包括下述步骤：

(1)将天基网络卫星节点的卫星号嵌入IS-IS单播路由协议中的NSAP地址中的系统ID字段，NSAP地址中的其他未使用字段和字节在天基网络中统一设置为相同的固定值；

(2)天基网络卫星节点的IS-IS单播路由协议之间相互发送路由协议帧，路由协议帧中不包含IPv4地址和IPv6地址信息；

天基网络卫星节点的IS-IS单播路由协议之间相互发送路由协议帧时，将路由协议信息直接承载在卫星链路层帧上，并直接告知转发平面路由协议帧的出端口；其中，卫星链路层帧中的字段应能唯一标识该帧为IS-IS路由协议帧。

IS-IS单播路由协议通过路由协议帧交互邻居信息时，携带自己与邻居连接使用的端口号；IS-IS单播路由协议将自己的卫星号、与邻居连接使用的端口号、当前的邻居卫星号信息以及当前邻居连接使用的端口号进行保存，推送给部署在该天基网络卫星节点上的SDN代理，用于生成本星的邻接拓扑。

(3)天基网络卫星节点的IS-IS单播路由协议接收到其他天基网络卫星节点的路由协议帧后进行处理，处理过程中忽略对IPv4地址或IPv6地址的有效性检查；

天基网络卫星节点的IS-IS单播路由协议接收其他天基网络卫星节点的路由协议帧的过程为：天基网络卫星节点的转发平面接收从其他天基网络卫星节点发来的IS-IS路由协议帧，根据链路层帧中的字段识别出为IS-IS路由协议帧，然后将IS-IS路由协议帧递交给控制平面；控制平面收到IS-IS路由协议帧后，将卫星链路层帧直接转换为特定协议类型的以太网帧传递给上层的IS-IS单播路由协议。

(4)交互完成后，天基网络卫星节点的IS-IS单播路由协议进行最短路径计算，生成到其他天基网络卫星节点NSAP地址的最短路径；其中，在不存在IP可达性的情况下，仍进行最短路径计算；

(5)天基网络卫星节点的IS-IS单播路由协议根据NSAP地址与卫星号的映射关系，将生成的最短路径转换为以卫星号为目的的单播标签转发表；其中，单播标签转发表中的目的标签至少包含目的卫星号字段。

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。