[发明专利]一种基于交互标签的星间及馈电链路数据包转发方法

说明书

本发明涉及承载网技术领域，具体涉及一种基于交互标签的星间及馈电链路数据包转发方法，包括标签路由表的生成、标签路由表的上注、星上标签路由表的处理三个步骤，针对低轨卫星星座网络拓扑构型的高动态性及链路故障的不确定性问题，提出一种标签路由的机制，同时采用时间片划分的方式，将动态的星座拓扑结构转化为静态拓扑，然后计算出相应的路由策略，并周期性的更新上注，有效的降低了星间和馈电的数据交换的复杂度、载荷处理能力的需求和星上资源的开销，有效的提高了星间和馈电标签交互的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及承载网技术领域，具体涉及一种基于交互标签的星间及馈电链路数据包转发方法。

背景技术

近年来，随着商业航天的快速发展，在全世界范围内掀起了卫星互联网的建设热潮，国内外各大航天企业纷纷推出了各自的卫星互联网计划。我国也将卫星互联网纳入了通信网络基础设施范畴，其中，低轨卫星星座通信系统具有覆盖范围广，受地形地势的影响小，抗毁能力腔等优点，因此打造低轨卫星互联网星座的问题备受关注。但是这种星座网络与地面网络解耦的拓扑划分方式使得用户到信关站的目的节点难以确定，且涉及卫星在相邻信关站间馈电链路的接力切换问题，为此需要设计一种高效的、可行的地轨通信卫星星座星间路由选择方法。

发明专利CN111211828A中提出了一种低轨通信卫星星座星间路由选择方法，具体地，低轨卫星接受来自终端的数据包并查找路由表，将当前卫星源节点与最近信关站分别默认为源节点和目的节点，作为数据包星间传输的源地址与目的地址添加到数据包包头中，读取路由表的默认目的节点及路径信息，计算出4条路径，并将所得路径由运控系统定期上注路由表，然后判断当前卫星是否是目的卫星，进而判断当前优选路径是否为激活状态，以此作为是否选择备用路径的标准，最终完成数据在星座网络中的路由过程。此发明采用离散化的虚拟拓扑思想，将网络动态拓扑转换为静态拓扑，对时间片等时间间隔进行划分，真实反映整个网络拓扑(星间与星地)结构及链路的实际连通状态，简化了路由决策流程，减少了运算所带来的开销。但是，由于低轨星座拓扑的高动态性，卫星载荷的能力限制，星间链路的不稳定性，馈电链路和异轨道面星间链路在内的网络拓扑构型频繁发生更改，为确保故障状态下的路由转发能力，路由策略需要具有卫星互联网系统在节点或链路故障时的服务保障能力。因此需要设计低轨卫星星座星间和馈电特有的标签路由表，基于交互标签进行数据包转发，从而有效的保障网络的可用度和用户的服务体验。

发明内容

为了解决因卫星节点的高速运动导致包括馈电链路和异轨道面星间链路在内的网络拓扑构型频繁更改问题，保障数据流能够按预定链路正确传输至目的地址(卫星或信关站)，并保障在空间段卫星节点或星间链路出现故障时系统仍能维持相当的服务能力，本发明提供一种基于交互标签的星间及馈电链路数据包转发方法，包括以下步骤：

将网络拓扑表按照配置的时间片进行划分，在每个时间片内网络拓扑结构视为不变，根据网络拓扑结构，计算源节点和目的节点之间的多条路径，最后生成标签路由表；

地面管控系统将标签路由表连续发送到低轨卫星，卫星收到后校验、存储并向地面发送应答报文；当系统扩展至多星的星座时，卫星根据目的地址判别是否是自己的标签路由表，如果不是，则继续在同轨间转发；

当卫星接收到数据包时，判断该数据包的源节点是否是卫星，若不是则更新当前数据包的源节点与目的节点，否则直接读取当前数据包的目的节点地址，根据标签路由表进行转发。

进一步的，标签路由表的结构是：若有m个地面信关站和n颗低轨卫星，则生成的标签路由表结构为(n+m)*(n+m)矩阵，记为矩阵A，元素A[i][j]表示卫星和卫星或卫星和信关站之间的通断状态与相互距离，标签路由表中A[i][j]＝A[j][i]；

进一步的，对于矩阵A中的元素A[i][j]，当i、j不等于(n+m)时，如果第i颗卫星和第j颗卫星没有通过星间链路直接相连，则矩阵元素A[i][j]和A[j][i]为0，如果通过星间链路连接，则A[i][j]和A[j][i]的值为星间链路的长度；