一种适用于低轨卫星网络的星间标签路由方法

摘要

本发明根据低轨卫星网络的特点，设计一种适用于低轨卫星网络的星间标签路由方法。该方法集中计算基于时间片的星间标签路由，通过关口站将基于时间片的星间标签路由注入到卫星，控制星载交换机的转发表，并能够实时调整星上基于时间片的星间标签路由。本发明适用于多种低轨网络，可有效降低星载存储和处理压力。

说明书

技术领域

本发明公开一种适用于低轨卫星网络的星间标签路由方法，涉及卫星通信领域中星间路由交换领域。

背景技术

低轨卫星网络，具备高速信息传输、星上路由交换、中继等能力的特点。由于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，地面分布式路由协议应用于低轨卫星网络对内存和处理器的要求较高，并且不能快速适应网络拓扑动态变化，需要结合低轨卫星网络特点进行设计。

低轨卫星网络借鉴地面软件定义网络的思想，将路由计算和交换转发相分离，将复杂的路由计算放在地面关口站，星载交换机主要实现数据面交换转发。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于结合低轨卫星的星上处理能力和低轨卫星网络动态变化的特点，提出了一种适用于低轨卫星网络的星间标签路由方法，用于低轨卫星网络的星间路由。尤其用于解决星载处理能力受限和星间拓扑动态变化情况下路由收敛困难的问题。

本发明采用的技术方案为：

一种适用于低轨卫星网络的星间标签路由方法，包含以下步骤：

(1)天基网络控制器以低轨卫星星历信息为输入，将一个轨道周期内的星间网络拓扑划分为多个时间片，每个时间片使用路径算法计算星间单播路由；

(2)天基网络控制器通过关口站，将时间片注入到星载SDN代理；

(3)星载SDN代理依据存储的时间片控制星载交换机的转发表。

进一步的还包括：

(4)如果星载SDN代理存储的时间片的结束时刻小于当前时刻，则天基网络控制器将该时间片的开始时刻和结束时刻增加一个轨道周期。

(5)如果星间链路异常，则天基网络控制器重新计算当前时刻对应的时间片的星间单播路由，并将该时间片注入到星载SDN代理，星载SDN代理将该时间片存储到星载交换机。

其中，步骤(1)中，每个时间片包括：开始时刻、结束时刻和星间单播路由。

其中，步骤(1)中，如果时间片的结束时刻与开始时刻的差值小于设定值，则时间片与相邻时间片进行合并。

其中，步骤(1)中，在时间片路径计算时优先使用低纬度轨道间链路和同轨道内链路。

其中，步骤(2)中，天基网络控制器根据馈电链路和星间链路的实际连接情况，通过多个关口站将时间片注入到星载SDN代理。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明以低轨卫星的星历信息为输入，可适用于多种类型的卫星星座。

2、本发明应对低轨星间链路正常变化时，路由重收敛时间为毫秒级。

3、本发明可实时处理低轨卫星节点异常和低轨星间链路异常引起的重路由。

4、本发明采用集中计算机制，能有效的缩短低轨卫星网络中的路由收敛慢问题，降低低轨卫星的星上处理和存储压力。

附图说明

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。

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，本发明示意了一种适用于低轨卫星网络的星间标签路由方法，该方法是基于多颗低轨卫星利用星间链路组成的网络来实现的。部署于地面中心站的天基网络控制器，根据低轨卫星拓扑周期变化规律，集中计算星间标签路由并注入低轨星载交换机。为应对卫星网络异常，低轨卫星间实时监测星间链路状态，当卫星毁坏、星间链路中断或受干扰的情况下,天基网络控制器计算受到影响的路由，并在全网更新路由。

参照图2，一种适用于低轨卫星网络的星间标签路由方法，包括以下步骤：

(1)天基网络控制器以低轨卫星的星历信息为输入，将星间网络拓扑划分为多个时间片，在时间片内卫星拓扑保持不变。持续时间小于一定值的时间片可以与其它时间片进行合并，每个时间片包括时间片的开始时间、时间片的结束时间、时间片的中断卫星链路、时间片触发事件，邻居信息、路由信息。天基网络控制器根据时间片的网络拓扑，使用路径算法计算星间路由，将低纬度轨道间链路和同轨道链路权重值设置较高，高纬度即将关闭或者恢复的轨道间链路权重值设置较低，在路径集中计算时优先使用高权重值的链路；

(2)天基网络控制器使用多个关口站，将星间时间片注入到星载SDN代理，每个关口站负责一部分卫星的时间片注入；

(3)星载SDN代理对星载交换机的单播标签转发表进行控制。星载路由交换机维护两张表，两张表存储当前时刻标签转发表和下一时刻标签转发表；

(4)天基网络控制器控制星上时间片的切换时间。星载SDN代理可在天基网络控制器异常时，自主控制星上时间片的切换；

(5)天基网络控制器根据星间链路的异常变化，实时调整当前时间片的转发表内容。