[发明专利]一种低轨星座网络双层SDN带内控制系统

权利要求书

1.一种低轨星座网络双层SDN带内控制系统，所述低轨星座网络中的每颗卫星都包含至少1条星间链路，网络中包括两类设备：地面SDN控制器和星载SDN交换机，同一时刻只有一台地面控制器作为主地面SDN控制器连接至星座网络，其余地面控制器作为备份，单台地面控制器能够同时接入至少两颗卫星，其特征在于：所述带内控制系统逻辑上分为上层SDN和下层SDN，上层SDN和下层SDN均包括了数据面和控制面；

主地面SDN控制器，用于实现上层SDN控制面和下层SDN控制面功能；

上层SDN控制面功能包括：收集卫星连接关系消息，分析每台星载交换机与周围星载交换机的连接关系，并汇总得到网络的总拓扑关系，由此计算出主地面控制器到达每一个星载交换机的多条可用控制链路，生成和维护控制链路表，再根据控制链路表，得到每一个星载交换机的控制面流表，将控制链路表发送到目的星载交换机，将控制面流表发送到各个控制链路途经的对应星载交换机；控制链路表和控制面流表属于上层SDN控制信息；

下层SDN控制面功能包括：负责生成用于控制交换机数据转发的数据面流表，将数据面流表通过上层SDN构建的控制链路派发给每一台星载交换机；数据面流表属于下层SDN控制信息；

星载交换机网络，用于实现上层SDN数据面和下层SDN数据面功能；

上层SDN数据面功能包括：每一台星载交换机，获取与周围星载交换机的连接关系，形成卫星连接关系消息，将卫星连接关系消息发送给主地面SDN控制器；将控制链路表或者控制面流表进行转发；将数据面流表进行转发，并根据控制面流表向主地面SDN控制器反馈路径状态信息；

下层SDN数据面功能包括：每一台星载交换机利用主地面SDN控制器派发的数据面流表进行业务数据转发；

所述控制面流表的每一项中包括但不限于以下元素：

源地址：在控制链路的一端发送包的主地面控制器或星载交换机的地址；目的地址：在控制链路的一端接收包的主地面控制器或星载交换机的地址；

下一跳地址：控制链路中下一跳地址；

所述主地面SDN控制器采用上层SDN的定时更新模式和/或触发更新模式更新和维护控制链路表和控制面流表；

控制面流表的内容实行“按需分配”，每个星载交换机仅被分派经过该交换机的控制链路的流表，交换机仅知道去往路径源、目的地址的下一跳转发地址，控制面流表由上层控制面通过包括但不限于洪泛、源路由的方式派发到每个星载交换机；

主地面SDN控制器根据一段时间内的星座运行状态预测星座下一时间片内将要发生的由星间链路切换、开关造成的网络拓扑变化及发生变化的具体时间，提前部署好下一时间片变化前后的控制面流表和控制链路表，并制定切换时间，以实现控制链路的无缝切换。

2.根据权利要求1所述的一种低轨星座网络双层SDN带内控制系统，其特征在于所述卫星连接关系消息、上层SDN控制信息通过洪泛的方式发送至对应的星载交换机。

3.根据权利要求1所述的一种低轨星座网络双层SDN带内控制系统，其特征在于所述卫星连接关系消息、下层SDN控制信息、上层SDN控制信息均采用同一物理链路进行传输，星载交换机收到这些信息后，将目的地为本星载SDN交换机的信息留在本交换机，其余信息汇总为同一数据流，从输出端口去往下一跳。

4.根据权利要求1所述的一种低轨星座网络双层SDN带内控制系统，其特征在于当主地面SDN控制器采用定时更新模式更新和维护控制链路表时，所有地面SDN控制器和星载交换机时间同步，且主地面SDN控制器与卫星的连接稳定，且主地面SDN控制器已知整个卫星网络的星历。

5.根据权利要求1所述的一种低轨星座网络双层SDN带内控制系统，其特征在于所述星载交换机和主地面SDN控制器之间维护多条可用的控制链路，但只设定其中一条为活跃路径，并用该活跃路径进行下层SDN控制信息的传输，其余路径为非活跃路径，作为活跃路径的备份，在当前活跃路径无法通信时，保持星载交换机与主地面SDN控制器的下层SDN控制信息传输；多条可用控制链路间尽可能减少物理星间链路及卫星的共用，以避免出现单点故障；主地面SDN控制器在计算针对某一星载交换机的多条可用路径后，将控制链路按传播跳数由小到大进行排序，序号越小，被选为活跃路径的优先级越高。