專(zhuān)利名稱(chēng)：天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航天信息領(lǐng)域，尤其涉及天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法。
背景技術(shù)：
天基網(wǎng)絡(luò)是一種以衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)(天基)為主，融合空地信息，由不同軌道上多種類(lèi)型的衛(wèi)星系統(tǒng)，按照空間信息資源的最大有效綜合利用原則，互通互聯(lián)，有機(jī)構(gòu)成的智能化體系。該網(wǎng)絡(luò)綜合了多種航天信息系統(tǒng)，具有自主的信息獲取、存儲(chǔ)、處理及分發(fā)能力，能與陸、海、空基的信息系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息的多元、立體共享，是未來(lái)信息系統(tǒng)的重要組成部分。
交換技術(shù)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通及業(yè)務(wù)傳輸?shù)幕A(chǔ)。天基網(wǎng)絡(luò)的主要中繼節(jié)點(diǎn)為衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍廣，承載業(yè)務(wù)量大，業(yè)務(wù)交互頻繁，需要實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)交換，但衛(wèi)星載荷能力有限，存在低載荷能力與高交換性能需求之間的矛盾，這使得地面通用分組交換的單位載荷性能不能滿(mǎn)足天基網(wǎng)絡(luò)需求，無(wú)法有效應(yīng)用。
現(xiàn)有的寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用衛(wèi)星ATM技術(shù)，利用面向連接的虛通路設(shè)計(jì)以及流量分類(lèi)等方法可為不同的業(yè)務(wù)提供很好的服務(wù)質(zhì)量(Qualityof Service，簡(jiǎn)稱(chēng)QoS)保證。但該技術(shù)無(wú)法與目前廣泛使用的基于IP的Internet網(wǎng)有效兼容，且存在1)對(duì)多播支持困難；2)對(duì)于拓?fù)漕l繁變化的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，ATM復(fù)雜的信令系統(tǒng)難以適應(yīng)，信令開(kāi)銷(xiāo)巨大；3)信元頭開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大，帶寬利用率不高等缺點(diǎn)。
現(xiàn)在出現(xiàn)了衛(wèi)星IP技術(shù)，該技術(shù)可提供與地面Internet網(wǎng)的無(wú)縫連接，且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，具有很好的應(yīng)用前景，但由于IP頭的源地址和目的地址比較長(zhǎng)，在路由交換時(shí)，比對(duì)IP頭會(huì)花費(fèi)比較長(zhǎng)的時(shí)間，這會(huì)引起節(jié)點(diǎn)傳輸延時(shí)，交換速率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，提供一種天基網(wǎng)絡(luò)的路由交換方法，既可實(shí)現(xiàn)天基網(wǎng)絡(luò)與基于IP的Internet網(wǎng)的無(wú)縫連接，又可減小節(jié)點(diǎn)傳輸延時(shí)，加快傳輸速率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法，所述方法包括判斷數(shù)據(jù)的目的用戶(hù)是否在同一波束內(nèi)時(shí)，若在同一波束內(nèi)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路層交換；若不在同一波束內(nèi)，根據(jù)連接頭中的幀序列號(hào)將數(shù)據(jù)組成數(shù)據(jù)包，判斷數(shù)據(jù)是否攜帶有多協(xié)議標(biāo)簽，若是，則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多協(xié)議標(biāo)簽交換，否則，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行IP路由交換。
在上述技術(shù)方案中，可根據(jù)連接標(biāo)識(shí)頭判斷源用戶(hù)與目的用戶(hù)是否在同一波束；以連接標(biāo)識(shí)作為上行連接標(biāo)識(shí)檢索連接標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)發(fā)表，查找相應(yīng)的下行連接標(biāo)識(shí)，將所述數(shù)據(jù)的上行連接標(biāo)識(shí)號(hào)置換為所述下行連接標(biāo)識(shí)，并將該數(shù)據(jù)幀送入下行發(fā)送隊(duì)列。
IP轉(zhuǎn)發(fā)表包括接口單元IP轉(zhuǎn)發(fā)表以及主控路由交換單元IP轉(zhuǎn)發(fā)表。主控路由交換單元IP轉(zhuǎn)發(fā)表包括所有通過(guò)該星進(jìn)行IP路由交換的表項(xiàng)；接口單元IP轉(zhuǎn)發(fā)表包括在一段時(shí)間內(nèi)使用頻率較高的表項(xiàng)。在進(jìn)行IP路由交換時(shí)，先根據(jù)IP頭源地址及目的地址檢索接口單元上的IP轉(zhuǎn)發(fā)表，若存在匹配項(xiàng)，則根據(jù)該匹配項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，否則，根據(jù)IP頭源地址及目的地址檢索主控路由交換單元的IP轉(zhuǎn)發(fā)表，根據(jù)匹配表項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。若主控路由交換單元IP轉(zhuǎn)發(fā)表的某一表項(xiàng)的使用頻率達(dá)到預(yù)定閾值，則將該表項(xiàng)加入到相應(yīng)的接口單元IP轉(zhuǎn)發(fā)表中。
當(dāng)目的用戶(hù)不在同一波束內(nèi)，并且數(shù)據(jù)為語(yǔ)音流時(shí)，根據(jù)連接標(biāo)識(shí)頭檢索連接標(biāo)識(shí)多協(xié)議標(biāo)簽表，將連接標(biāo)識(shí)頭置換為相應(yīng)的多協(xié)議標(biāo)簽，然后根據(jù)多協(xié)議標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)。
本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了天基網(wǎng)絡(luò)與基于IP的Internet網(wǎng)的無(wú)縫連接，并可減小節(jié)點(diǎn)傳輸延時(shí)，加快傳輸速率。本發(fā)明的技術(shù)方案針對(duì)衛(wèi)星多波束無(wú)線通信的應(yīng)用背景，利用天基網(wǎng)絡(luò)中大量業(yè)務(wù)聚集在同一衛(wèi)星波束覆蓋范圍內(nèi)，無(wú)需經(jīng)過(guò)星間鏈路的特點(diǎn)，將衛(wèi)星同波束內(nèi)局域交換、同一衛(wèi)星覆蓋下波束間交換與星間路由交換有機(jī)結(jié)合，分別從鏈路層幀交換、網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)簽交換和網(wǎng)絡(luò)層IP路由三個(gè)層次解決天基網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)通信問(wèn)題，降低了網(wǎng)絡(luò)層處理耗費(fèi)，緩解了由于路由單元低速、復(fù)雜造成的交換機(jī)吞吐量瓶頸，使天基網(wǎng)絡(luò)交換速度與系統(tǒng)容量獲得顯著提高。同時(shí)，針對(duì)衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)內(nèi)通信流向相對(duì)固定的特點(diǎn)(如大多數(shù)業(yè)務(wù)都是流向關(guān)口站)，本專(zhuān)利中星載路由交換采用快慢通道設(shè)計(jì)，利用轉(zhuǎn)發(fā)表的快速轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)提高系統(tǒng)的吞吐量，降低主控CPU的負(fù)荷，利用主控路由表逐跳選路的慢通道提高系統(tǒng)的自主路由能力，從而綜合解決了在資源受限條件下實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)接入與交換的難題。另外，本設(shè)計(jì)還充分考慮到天基網(wǎng)絡(luò)承載多種業(yè)務(wù)的需求，根據(jù)不同業(yè)務(wù)種類(lèi)的QoS要求，采用不同的交換處理方式，鏈路層交換單獨(dú)建表，表長(zhǎng)小，且采用相對(duì)簡(jiǎn)單的CID作為查表交換依據(jù)，無(wú)需比對(duì)較長(zhǎng)的IP頭，減小了節(jié)點(diǎn)傳輸延時(shí)，增大了交換速率，有利于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)層采用了IP/MPLS相結(jié)合的交換方法，利用MPLS面向連接的特性保證語(yǔ)音業(yè)務(wù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，利用其流量工程，保證服務(wù)質(zhì)量要求嚴(yán)格業(yè)務(wù)的QoS需求。同時(shí)，還保留了傳統(tǒng)的IP交換方式，以提高業(yè)務(wù)傳輸?shù)撵`活性和帶寬利用率。在解決星載交換能力的基礎(chǔ)上有效實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合業(yè)務(wù)的傳輸交換。
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為應(yīng)用本發(fā)明的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法的路由交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法實(shí)施例一流程圖；圖3為本發(fā)明的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法實(shí)施例二流程圖；圖4為本發(fā)明的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法實(shí)施例三流程圖；圖5為本發(fā)明的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法實(shí)施例四流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，為應(yīng)用本發(fā)明的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法的星載交換機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。星載交換機(jī)由外圍的多個(gè)接口單元和中心的主控路由交換單元組成。其中，各個(gè)接口單元負(fù)責(zé)鏈路層的數(shù)據(jù)幀處理、用戶(hù)接入和快速幀交換等功能，主控路由交換單元負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)層的路由、多協(xié)議標(biāo)簽交換(Multi-protocol Label Switch，簡(jiǎn)稱(chēng)MPLS)信令交換等功能。圖1所示的星載交換機(jī)包括多個(gè)用戶(hù)接口單元，每個(gè)用戶(hù)接口單元處理一個(gè)用戶(hù)波束的上下行數(shù)據(jù)；多個(gè)星間鏈路接口單元，每個(gè)星間鏈路接口單元處理多個(gè)星間鏈路天線的輸入輸出數(shù)據(jù)；一個(gè)饋線鏈路接口單元，處理饋線鏈路上下行的數(shù)據(jù)。
如圖2所示，為本發(fā)明的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法實(shí)施例一流程圖，包括如下步驟步驟1、判斷數(shù)據(jù)的目的用戶(hù)是否在同一波束內(nèi)時(shí)，若在同一波束內(nèi)，執(zhí)行步驟2，否則，執(zhí)行步驟3；步驟2、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路層交換；步驟3、根據(jù)CID頭的幀序列號(hào)組成數(shù)據(jù)包；步驟4、判斷數(shù)據(jù)包是否攜帶有MPLS標(biāo)簽，若是，執(zhí)行步驟5，否則，執(zhí)行步驟6；步驟5、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行MPLS交換；步驟6、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行IP路由交換。
本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了天基網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接，利用天基網(wǎng)絡(luò)中大量業(yè)務(wù)聚集在同一衛(wèi)星波束覆蓋范圍內(nèi)，無(wú)需經(jīng)過(guò)星間鏈路的特點(diǎn)，將衛(wèi)星同波束內(nèi)局域交換、同一衛(wèi)星覆蓋下波束間交換與星間路由交換有機(jī)結(jié)合，分別從鏈路層幀交換、網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)簽交換和網(wǎng)絡(luò)層IP路由三個(gè)層次解決天基網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)通信問(wèn)題，降低了網(wǎng)絡(luò)層處理耗費(fèi)，緩解了由于路由單元低速、復(fù)雜造成的交換機(jī)吞吐量瓶頸，使天基網(wǎng)絡(luò)交換速度與系統(tǒng)容量獲得顯著提高。
當(dāng)用戶(hù)需要發(fā)起通信時(shí)，首先要建立連接。在建立連接時(shí)，源星載交換機(jī)會(huì)根據(jù)用戶(hù)提出的服務(wù)質(zhì)量要求，判斷用戶(hù)的業(yè)務(wù)連接是否允許。若連接允許，星載路由交換機(jī)將為用戶(hù)其分配連接標(biāo)識(shí)(Connect Identifier，簡(jiǎn)稱(chēng)CID)，該CID是小區(qū)內(nèi)在鏈路層上標(biāo)識(shí)無(wú)線連接的唯一標(biāo)識(shí)符，便于用戶(hù)管理和提供指定業(yè)務(wù)服務(wù)，同時(shí)為該連接預(yù)留資源，提供用戶(hù)業(yè)務(wù)的QoS保證。源星載路由交換機(jī)通過(guò)星間路由發(fā)起尋呼信令，中間星上路由交換機(jī)為該連接預(yù)留資源并轉(zhuǎn)發(fā)該尋呼信令，直至達(dá)到目的星載路由交換機(jī)。期間尋呼信令經(jīng)過(guò)的星載路由交換機(jī)還需要維護(hù)相關(guān)星上列表，包括CID轉(zhuǎn)發(fā)表、MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表、IP轉(zhuǎn)發(fā)表、標(biāo)簽分配表等列表，并作相關(guān)記錄。
在MAC幀頭中增加CID頭，CID頭中設(shè)一標(biāo)識(shí)位，用于標(biāo)識(shí)源用戶(hù)與目的用戶(hù)是否在同一波束內(nèi)。各用戶(hù)接口單元的輸入端口對(duì)應(yīng)一個(gè)CID轉(zhuǎn)發(fā)表，CID轉(zhuǎn)發(fā)表以CID作為查表交換依據(jù)。CID轉(zhuǎn)發(fā)表可如表1所示，以上行CID號(hào)為索引，各表項(xiàng)記錄了上行CID號(hào)對(duì)應(yīng)的下行CID號(hào)，并可進(jìn)一步加入下行隊(duì)列調(diào)度優(yōu)先級(jí)。
表1用戶(hù)接口單元的CID轉(zhuǎn)發(fā)表

當(dāng)用戶(hù)接口單元接收到攜帶業(yè)務(wù)CID頭的上行MAC幀流后，解析CID頭，根據(jù)其中的標(biāo)識(shí)位判斷目的用戶(hù)是否在同一波束，若是，則查詢(xún)?cè)摻涌趩卧斎攵丝诘腃ID轉(zhuǎn)發(fā)表，將MAC幀的上行CID號(hào)置換為對(duì)應(yīng)的下行CID號(hào)，并將該幀送至下行發(fā)送隊(duì)列準(zhǔn)備發(fā)送。
若上行MAC幀流的目的用戶(hù)未在同一波束內(nèi)，則根據(jù)CID頭中的幀序列號(hào)將MAC幀組成IP/MPLS包，判斷是否攜帶有MPLS標(biāo)簽，若有，則根據(jù)MPLS標(biāo)簽查詢(xún)用戶(hù)接口單元輸出端口的MPLS標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。用戶(hù)接口單元輸出端口的MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表如表2所示，以入口MPLS標(biāo)簽為索引，根據(jù)連接的具體情況，每一標(biāo)簽對(duì)應(yīng)著輸出端口號(hào)或者輸出星間鏈路號(hào)。輸出端口表示同一衛(wèi)星的不同接口單元，輸出端口有標(biāo)示說(shuō)明數(shù)據(jù)為同一衛(wèi)星下不同接口單元間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。星間鏈路號(hào)有標(biāo)識(shí)說(shuō)明數(shù)據(jù)為不同衛(wèi)星下用戶(hù)間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，需要在星間鏈路上進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
表2用戶(hù)接口單元上行MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表

若上行MAC幀流的目的用戶(hù)未在同一波束內(nèi)，并且根據(jù)CID頭的幀序列號(hào)組成的數(shù)據(jù)包又不帶有MPLS標(biāo)簽，那么則需要將數(shù)據(jù)發(fā)送至主控路由交換單元，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行IP路由轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)IP頭的源地址和目的地址檢索路由表，根據(jù)匹配表項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。路由表如表3所示，該表中記錄了源IP地址和目的IP地址對(duì)應(yīng)的下一跳IP地址、輸出端口號(hào)、輸出星間鏈路號(hào)以及代價(jià)。
表3 用戶(hù)接口單元上行IP轉(zhuǎn)發(fā)表

如圖3所示，為本發(fā)明的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法實(shí)施例二流程圖。本實(shí)施例以用戶(hù)接口單元處理攜帶業(yè)務(wù)CID頭的上行MAC幀流為例進(jìn)行說(shuō)明。
步驟101、解析CID頭，根據(jù)其中的標(biāo)識(shí)位判斷目的用戶(hù)是否在同一波束，若是，若在同一波束內(nèi)，則執(zhí)行步驟102，否則，執(zhí)行步驟103；
步驟102、查詢(xún)位于該接口單元輸入端口的CID轉(zhuǎn)發(fā)表，比對(duì)上行CID號(hào)，尋找到與該幀相同的CID號(hào)所對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)，將該幀的上行CID號(hào)用該表項(xiàng)中對(duì)應(yīng)的下行CID號(hào)置換，并將該幀送到下行發(fā)送隊(duì)列準(zhǔn)備發(fā)送；步驟103、根據(jù)CID頭中的幀序列號(hào)組成數(shù)據(jù)包；步驟104、判斷數(shù)據(jù)包是否攜帶有MPLS標(biāo)簽，若是，執(zhí)行步驟105，否則，執(zhí)行步驟106；步驟105、根據(jù)MPLS標(biāo)簽檢索用戶(hù)接口單元輸出端口的MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表，根據(jù)匹配表項(xiàng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；步驟106、將數(shù)據(jù)包發(fā)送至主控路由交換單元，由主控路由交換單元根據(jù)源IP地址和目的IP地址檢索IP轉(zhuǎn)發(fā)表并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶(hù)上行MAC數(shù)據(jù)的分級(jí)交換，分別從鏈路層幀交換、網(wǎng)絡(luò)層MPLS標(biāo)簽交換和網(wǎng)絡(luò)層IP路由三個(gè)層次實(shí)現(xiàn)天基用戶(hù)上行MAC數(shù)據(jù)交換，降低了網(wǎng)絡(luò)層處理耗費(fèi)，緩解了由于路由單元低速、復(fù)雜造成的交換機(jī)吞吐量瓶頸，使天基網(wǎng)絡(luò)交換速度與系統(tǒng)容量獲得顯著提高。
對(duì)于用戶(hù)接口單元接收到的下行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的目的用戶(hù)為通過(guò)該用戶(hù)接口單元接入的用戶(hù)，由于該數(shù)據(jù)是主控路由交換單元轉(zhuǎn)發(fā)的來(lái)自于星間鏈路單元、饋線鏈路接口單元或是其他用戶(hù)接口單元的數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)的源用戶(hù)和目的用戶(hù)不可能在同一波束，不會(huì)采用鏈路層幀交換，而只可能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層MPLS交換或IP路由交換。
用戶(hù)接口單元接收到下行數(shù)據(jù)后，判斷是否攜帶有MPLS標(biāo)簽，若有，則根據(jù)該MPLS標(biāo)簽檢索用戶(hù)接口單元的下行MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表，該表如表4所示，該表以入口MPLS標(biāo)簽為索引，記錄了入口MPLS標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的下行業(yè)務(wù)CID，并可進(jìn)一步記錄下行隊(duì)列調(diào)度優(yōu)先級(jí)。
表4 用戶(hù)接口單元下行MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表

在根據(jù)用戶(hù)接口單元下行MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，用戶(hù)接口單元將MPLS標(biāo)簽置換為相應(yīng)的下行業(yè)務(wù)CID，并送至下行隊(duì)列等待發(fā)送。
若用戶(hù)接口單元接收到的下行數(shù)據(jù)沒(méi)有MPLS標(biāo)簽，那么用戶(hù)接口單元根據(jù)源IP地址和目的IP地址檢索用戶(hù)接口單元下行IP轉(zhuǎn)發(fā)表。該表如表5所示，以源IP地址和目的IP地址為索引，記錄了對(duì)應(yīng)的下行業(yè)務(wù)CID號(hào)及下行隊(duì)列調(diào)度優(yōu)先級(jí)。
表5用戶(hù)接口單元下行IP轉(zhuǎn)發(fā)表

用戶(hù)接口單元對(duì)接收到的IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，分段，將用戶(hù)接口單元下行IP轉(zhuǎn)發(fā)表中對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)CID號(hào)作為業(yè)務(wù)下行CID加到MAC幀頭中，形成MAC幀，送到下行隊(duì)列中等待發(fā)送。
星間鏈路接口單元可能會(huì)收到來(lái)自于星間鏈路的數(shù)據(jù)以及主控路由交換單元的數(shù)據(jù)。
星間接口單元接收到的來(lái)自于星間鏈路的數(shù)據(jù)為MPLS包或IP包。星間接口單元接收到來(lái)自星間鏈路的數(shù)據(jù)后，判斷是否MPLS業(yè)務(wù)，若是，則根據(jù)入口MPLS標(biāo)簽查詢(xún)星間鏈路接口單元MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表。該表如表4所示，以入口MPLS標(biāo)簽為索引，記錄了對(duì)應(yīng)的出口MPLS標(biāo)簽、輸出端口號(hào)或者輸出星間鏈路號(hào)。其中，輸出端口號(hào)對(duì)應(yīng)于用戶(hù)接口單元。
表6星間接口單元MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表

星間接口單元根據(jù)MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，其根據(jù)入口MPLS標(biāo)簽查詢(xún)星間鏈路接口單元MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表，若該表項(xiàng)中輸出端口號(hào)有標(biāo)示，則按照該端口號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，若輸出星間鏈路號(hào)有標(biāo)示，則將入口MPLS標(biāo)簽更換為出口MPLS標(biāo)簽，并依據(jù)輸出星間鏈路號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
若星間鏈路接口單元收到IP數(shù)據(jù)包，則會(huì)檢索IP轉(zhuǎn)發(fā)表。該表的結(jié)構(gòu)與表3所示的用戶(hù)接口單元上行IP轉(zhuǎn)發(fā)表相同。星間鏈路接口單元接收到IP數(shù)據(jù)報(bào)，根據(jù)源IP地址和目的IP地址檢索星間接口單元轉(zhuǎn)發(fā)表，根據(jù)對(duì)應(yīng)的下一跳IP地址、星間鏈路號(hào)或輸出端口號(hào)進(jìn)行直接轉(zhuǎn)發(fā)。
針對(duì)衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)內(nèi)通信流向相對(duì)固定的特點(diǎn)(如大多數(shù)業(yè)務(wù)都是流向關(guān)口站或其他用戶(hù)接口單元)，星載網(wǎng)絡(luò)層IP路由交換采用了快慢通道設(shè)計(jì)，將在某段時(shí)間內(nèi)查詢(xún)頻率較高的表項(xiàng)，從主控路由交換單元下載至相應(yīng)的接口單元，分別用于處理經(jīng)過(guò)該單元的IP業(yè)務(wù)交換。主控路由交換單元的IP轉(zhuǎn)發(fā)表為慢通道的轉(zhuǎn)發(fā)依據(jù)，包括所有通過(guò)該星進(jìn)行IP路由交換的表項(xiàng)；接口單元的IP轉(zhuǎn)發(fā)表作為快通道的轉(zhuǎn)發(fā)依據(jù)，包括在一段時(shí)間內(nèi)使用頻率較高的表項(xiàng)。這樣，利用快通道，快速轉(zhuǎn)發(fā)，可以提高系統(tǒng)的吞吐量，降低主控CPU的負(fù)荷，同時(shí)利用慢通道，逐跳路由，可以提高系統(tǒng)的自主路由能力。
如圖4所示，為本發(fā)明的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法實(shí)施例三流程圖。本實(shí)施例與實(shí)施例二的區(qū)別在于在IP路由交換時(shí)，先檢索用戶(hù)接口單元中的IP轉(zhuǎn)發(fā)表，若沒(méi)有匹配項(xiàng)，再發(fā)送至主控路由交換單元進(jìn)行路由。
步驟101、解析CID頭，根據(jù)其中的標(biāo)識(shí)位判斷目的用戶(hù)是否在同一波束，若是，若在同一波束內(nèi)，則執(zhí)行步驟102，否則，執(zhí)行步驟103；步驟102、查詢(xún)位于該接口單元輸入端口的CID轉(zhuǎn)發(fā)表，比對(duì)上行CID號(hào)，尋找到與該幀相同的CID號(hào)所對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)，將該幀的上行CID號(hào)用該表項(xiàng)中對(duì)應(yīng)的下行CID號(hào)置換，并將該幀送到下行發(fā)送隊(duì)列準(zhǔn)備發(fā)送；步驟103、根據(jù)CID頭中的幀序列號(hào)組成數(shù)據(jù)包；步驟104、判斷數(shù)據(jù)包是否攜帶有MPLS標(biāo)簽，若是，執(zhí)行步驟105，否則，執(zhí)行步驟106；步驟105、根據(jù)MPLS標(biāo)簽檢索用戶(hù)接口單元輸出端口的MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表，根據(jù)匹配表項(xiàng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；
步驟1061、根據(jù)源IP地址和目的IP地址檢索用戶(hù)接口板輸出端口的IP轉(zhuǎn)發(fā)表，若存在匹配項(xiàng)，執(zhí)行步驟1062，否則，執(zhí)行步驟1063；步驟1062、根據(jù)匹配表項(xiàng)中相應(yīng)的下一跳IP地址、輸出端口號(hào)及輸出星間鏈路號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；步驟1063、將數(shù)據(jù)包發(fā)送至主控路由交換單元，由主控路由交換單元根據(jù)源IP地址和目的IP地址檢索路由表并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
本實(shí)施例網(wǎng)絡(luò)層IP路由交換采用了快慢通道設(shè)計(jì)，既能提高系統(tǒng)的吞吐量，降低主控CPU的負(fù)荷，同時(shí)又能提高系統(tǒng)的自主路由能力。
考慮到語(yǔ)音流對(duì)實(shí)時(shí)性要求高，利用MPLS面向連接的特性保證語(yǔ)音業(yè)務(wù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。在CID頭中設(shè)置語(yǔ)音流標(biāo)識(shí)位，當(dāng)目的用戶(hù)不在同一波束內(nèi)時(shí)，根據(jù)CID頭中的該語(yǔ)音流標(biāo)識(shí)位判斷MAC幀內(nèi)是否為語(yǔ)音流，若是，則直接查詢(xún)CID/MPLS標(biāo)簽表，根據(jù)對(duì)應(yīng)表項(xiàng)將CID頭置換為相應(yīng)的MPLS標(biāo)簽，查詢(xún)用戶(hù)接口單元輸出端口的MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表，按照對(duì)應(yīng)表項(xiàng)中輸出端口或星間鏈路號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；否則，說(shuō)明數(shù)據(jù)不是語(yǔ)音流，采用一般的處理流程，根據(jù)CID頭中的幀序列號(hào)進(jìn)行組成IP/MPLS包，并根據(jù)MPLS標(biāo)簽特征判斷是否MPLS業(yè)務(wù)，若是，查詢(xún)用戶(hù)接口單元輸出端口的MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)將CID頭置換為MPLS標(biāo)簽也可以由用戶(hù)端實(shí)現(xiàn)，只需在連接建立過(guò)程中將CID及MPLS告知用戶(hù)終端。
如圖5所示，為本發(fā)明的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法實(shí)施例四流程圖。
步驟201、解析CID頭，根據(jù)其中的標(biāo)識(shí)位判斷目的用戶(hù)是否在同一波束，若是，若在同一波束內(nèi)，則執(zhí)行步驟202，否則，執(zhí)行步驟203；步驟202、查詢(xún)位于該接口單元輸入端口的CID轉(zhuǎn)發(fā)表，比對(duì)上行CID號(hào)，尋找到與該幀相同的CID號(hào)所對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)，將該幀的上行CID號(hào)用該表項(xiàng)中對(duì)應(yīng)的下行CID號(hào)置換，并將該幀送到下行發(fā)送隊(duì)列準(zhǔn)備發(fā)送；步驟203、根據(jù)CID頭判斷MAC幀是否為語(yǔ)音流，若是，執(zhí)行步驟204，否則，執(zhí)行步驟205；
步驟204、查詢(xún)CID/MPLS標(biāo)簽表，根據(jù)對(duì)應(yīng)表項(xiàng)將CID頭置換為相應(yīng)的MPLS標(biāo)簽，執(zhí)行步驟207；步驟205、根據(jù)CID頭中的幀序列號(hào)組成數(shù)據(jù)包；步驟206、判斷數(shù)據(jù)包是否攜帶有MPLS標(biāo)簽，若是，執(zhí)行步驟207，否則，執(zhí)行步驟208；步驟207、根據(jù)MPLS標(biāo)簽檢索用戶(hù)接口單元輸出端口的MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表，根據(jù)匹配表項(xiàng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；步驟208、根據(jù)源IP地址和目的IP地址檢索用戶(hù)接口板輸出端口的IP轉(zhuǎn)發(fā)表，若存在匹配項(xiàng)，執(zhí)行步驟209，否則，執(zhí)行步驟210；步驟209、根據(jù)匹配表項(xiàng)中相應(yīng)的下一跳IP地址、輸出端口號(hào)或輸出星間鏈路號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；步驟210、將數(shù)據(jù)包發(fā)送至主控路由交換單元，由主控路由交換單元根據(jù)源IP地址和目的IP地址檢索路由表并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
本實(shí)施例對(duì)語(yǔ)音流采用了單獨(dú)的處理方式，語(yǔ)音流中均攜帶有MPLS標(biāo)簽，使語(yǔ)音流可以快速轉(zhuǎn)發(fā)，滿(mǎn)足語(yǔ)音業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性要求。
本發(fā)明的技術(shù)方案針對(duì)衛(wèi)星多波束無(wú)線通信的應(yīng)用背景，利用天基網(wǎng)絡(luò)中大量業(yè)務(wù)聚集在同一衛(wèi)星波束覆蓋范圍內(nèi)，無(wú)需經(jīng)過(guò)星間鏈路的特點(diǎn)，將衛(wèi)星同波束內(nèi)局域交換、同一衛(wèi)星覆蓋下波束間交換與星間路由交換有機(jī)結(jié)合，分別從鏈路層幀交換、網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)簽交換和網(wǎng)絡(luò)層IP路由三個(gè)層次解決天基網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)通信問(wèn)題，降低了網(wǎng)絡(luò)層處理耗費(fèi)，緩解了由于路由單元低速、復(fù)雜造成的交換機(jī)吞吐量瓶頸，使天基網(wǎng)絡(luò)交換速度與系統(tǒng)容量獲得顯著提高。同時(shí)，針對(duì)衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)內(nèi)通信流向相對(duì)固定的特點(diǎn)(如大多數(shù)業(yè)務(wù)都是流向關(guān)口站)，本專(zhuān)利中星載路由交換采用快慢通道設(shè)計(jì)，利用轉(zhuǎn)發(fā)表的快速轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)提高系統(tǒng)的吞吐量，降低主控CPU的負(fù)荷，利用主控路由表逐跳選路的慢通道提高系統(tǒng)的自主路由能力，從而綜合解決了在資源受限條件下實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)接入與交換的難題。另外，本設(shè)計(jì)還充分考慮到天基網(wǎng)絡(luò)承載多種業(yè)務(wù)的需求，根據(jù)不同業(yè)務(wù)種類(lèi)的QoS要求，采用不同的交換處理方式，鏈路層交換單獨(dú)建表，表長(zhǎng)小，且采用相對(duì)簡(jiǎn)單的CID作為查表交換依據(jù)，無(wú)需比對(duì)較長(zhǎng)的IP頭，減小了節(jié)點(diǎn)傳輸延時(shí)，增大了交換速率，有利于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)層采用了IP/MPLS相結(jié)合的交換方法，利用MPLS面向連接的特性保證語(yǔ)音業(yè)務(wù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，利用其流量工程，保證服務(wù)質(zhì)量要求嚴(yán)格業(yè)務(wù)的QoS需求。同時(shí)，還保留了傳統(tǒng)的IP交換方式，以提高業(yè)務(wù)傳輸?shù)撵`活性和帶寬利用率。在解決星載交換能力的基礎(chǔ)上有效實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合業(yè)務(wù)的傳輸交換。
最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法，其特征在于，所述方法包括判斷數(shù)據(jù)目的用戶(hù)是否在同一波束內(nèi)時(shí)，若在同一波束內(nèi)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路層交換；若不在同一波束內(nèi)，根據(jù)連接頭中的幀序列號(hào)將數(shù)據(jù)組成數(shù)據(jù)包，判斷數(shù)據(jù)是否攜帶有多協(xié)議標(biāo)簽，若是，則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多協(xié)議標(biāo)簽交換，否則，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行IP路由交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法，其特征在于，根據(jù)連接標(biāo)識(shí)頭判斷源用戶(hù)與目的用戶(hù)是否在同一波束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法，其特征在于，所述對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路層幀交換的步驟具體為以連接標(biāo)識(shí)作為上行連接標(biāo)識(shí)檢索連接標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)發(fā)表，查找相應(yīng)的下行連接標(biāo)識(shí)，將所述數(shù)據(jù)的上行連接標(biāo)識(shí)號(hào)置換為所述下行連接標(biāo)識(shí)，并將該數(shù)據(jù)幀送入下行發(fā)送隊(duì)列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法，其特征在于，所述對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行多協(xié)議標(biāo)簽交換的步驟具體為根據(jù)多協(xié)議標(biāo)簽檢索多協(xié)議標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表，根據(jù)匹配表項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法，其特征在于，所述對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行IP路由交換的步驟具體為根據(jù)IP頭源地址及目的地址檢索IP轉(zhuǎn)發(fā)表，根據(jù)匹配表項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法，其特征在于，所述IP轉(zhuǎn)發(fā)表包括接口單元IP轉(zhuǎn)發(fā)表及主控路由交換單元IP轉(zhuǎn)發(fā)表，所述根據(jù)IP頭源地址及目的地址檢索IP轉(zhuǎn)發(fā)表，根據(jù)匹配表項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)具體為根據(jù)IP頭源地址及目的地址檢索接口單元IP轉(zhuǎn)發(fā)表，若存在匹配項(xiàng)，則根據(jù)該匹配項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，否則，根據(jù)IP頭源地址及目的地址檢索主控路由交換單元IP轉(zhuǎn)發(fā)表，根據(jù)匹配表項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法，其特征在于，若路由表的某一表項(xiàng)的使用頻率達(dá)到預(yù)定閾值，則將該表項(xiàng)加入到相應(yīng)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法，其特征在于，在判斷數(shù)據(jù)是否攜帶有多協(xié)議標(biāo)簽之前還包括根據(jù)連接標(biāo)識(shí)頭檢索連接標(biāo)識(shí)多協(xié)議標(biāo)簽表，將連接標(biāo)識(shí)頭置換為相應(yīng)的多協(xié)議標(biāo)簽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天基網(wǎng)絡(luò)星載路由交換方法，判斷數(shù)據(jù)的源用戶(hù)和目的用戶(hù)在同一波束內(nèi)時(shí)，若在同一波束內(nèi)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路層交換；若不在同一波束內(nèi)，根據(jù)連接頭中的幀序列號(hào)將數(shù)據(jù)組成數(shù)據(jù)包，判斷數(shù)據(jù)是否攜帶有多協(xié)議標(biāo)簽，若是，則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多協(xié)議標(biāo)簽交換，否則，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行IP路由交換。本發(fā)明的技術(shù)方案將衛(wèi)星同波束內(nèi)局域交換、同一衛(wèi)星覆蓋下波束間交換與星間路由交換有機(jī)結(jié)合，分別從鏈路層幀交換、網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)簽交換和網(wǎng)絡(luò)層IP路由三個(gè)層次解決天基網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)通信問(wèn)題，降低了網(wǎng)絡(luò)層處理耗費(fèi)，緩解了由于路由單元低速、復(fù)雜造成的交換機(jī)吞吐量瓶頸，使天基網(wǎng)絡(luò)交換速度與系統(tǒng)容量獲得顯著提高。
文檔編號(hào)H04B7/185GK101022412SQ200710064509
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者張軍, 張濤, 盧詠 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)