專利名稱：一種基于地理位置信息的天地網(wǎng)絡(luò)混合編址方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及在天地一體化綜合信息通信網(wǎng)絡(luò)中基于 地理位置信息實(shí)現(xiàn)天地網(wǎng)絡(luò)混合編址的方法。
背景技術(shù)：
在目前廣泛使用的互聯(lián)網(wǎng)中，終端基于IP協(xié)議進(jìn)行通信，通信雙方使用IP地址進(jìn) 行標(biāo)識。RFC 950規(guī)定了 IP地址編址方法為IP地址=網(wǎng)絡(luò)號+子網(wǎng)號+主機(jī)號其中網(wǎng)絡(luò)號用于識別主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，子網(wǎng)號用于將一個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步劃分為若干 子網(wǎng)，主機(jī)號用于識別該子網(wǎng)中的主機(jī)。這種編址方式，采用地域進(jìn)行網(wǎng)段劃分，即在IP地址中含有網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號，利 用子網(wǎng)掩碼進(jìn)行路由選擇，直到將數(shù)據(jù)包路由到目的地址所在網(wǎng)段的路由器處，由該路由 器將數(shù)據(jù)包發(fā)送到目的主機(jī)。然而這種編址方式適用于靜態(tài)拓?fù)?，無法實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的自由移 動，即使采用動態(tài)地址分配，也只是在同一子網(wǎng)中進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的自由移動，互聯(lián)網(wǎng) 工程任務(wù)組(IETF)在RFC 3344中提出了移動IP技術(shù)。移動IP技術(shù)雖然可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn) 的跨網(wǎng)段移動，但要將原本沒有考慮移動的IP地址強(qiáng)行分配給移動設(shè)施，需要引入大量的 管理和維護(hù)設(shè)施的資源，并不適合處理大量的移動節(jié)點(diǎn)。同時IP地址完全是一種邏輯的 地址劃分方式，數(shù)據(jù)包的傳遞完全依賴于路由表中對各個網(wǎng)段的路由方向利用路由表進(jìn)行 記錄，路由節(jié)點(diǎn)需要保存包含大量轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則的路由表，當(dāng)路由表遭到損壞后，則無法完成路

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于地理位置信息的天地網(wǎng)絡(luò)混合編址方法，在衛(wèi)星網(wǎng) 絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過在編址中加入節(jié)點(diǎn)的地理位置信息，并引入衛(wèi)星的管理，達(dá)到無需復(fù)雜的 路由表，即可實(shí)現(xiàn)地面固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)的接入和快速高效尋址。本發(fā)明基于地理位置信息的天地網(wǎng)絡(luò)混合編址方法，采用對地址劃分不同域的方 式，尋址方式中借鑒移動IP的尋址方法，其特征在于包括編址技術(shù)與尋址技術(shù)兩部分所述編址技術(shù)為每一個節(jié)點(diǎn)均擁有絕對地址和相對地址兩個地址，絕對地址是節(jié)點(diǎn)的永久標(biāo)識， 一經(jīng)生成不再改變，相對地址是節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前標(biāo)識，會隨著節(jié)點(diǎn)位置的變化而改變；絕對地址 和相對地址結(jié)構(gòu)相同，均分為地址類型域、節(jié)點(diǎn)類型域、地理位置域、衛(wèi)星標(biāo)號域和唯一標(biāo) 識域五個域；每一個節(jié)點(diǎn)在入網(wǎng)之時填充絕對地址中的五個域，從而生成絕對地址，具體填充 規(guī)則和方法為地址類型域表明該地址為絕對地址還是相對地址，占lbit，其中絕對地址以0表 示，相對地址以1表示；
節(jié)點(diǎn)類型域表明節(jié)點(diǎn)的類型，占2bit，其中衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)以00表示，地面固定節(jié)點(diǎn)以 01表示，移動節(jié)點(diǎn)以11表示，10未做使用；地理位置域占17bit，前Sbit代表節(jié)點(diǎn)緯度信息，后9bit代表節(jié)點(diǎn)經(jīng)度信息；對 于衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的地址，該域無意義；對于固定節(jié)點(diǎn)的地址，該域表明節(jié)點(diǎn)自身所處的地理位 置；對于移動節(jié)點(diǎn)，若地址為絕對地址，則該域表明節(jié)點(diǎn)初始地理位置，若地址為相對地址， 則該域表明節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前地理位置；衛(wèi)星標(biāo)號域占8bit，對于衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)與固定節(jié)點(diǎn)的地址，該域無意義；對于移動節(jié) 點(diǎn)的地址，該域表明該移動節(jié)點(diǎn)的初始注冊衛(wèi)星ID ；唯一標(biāo)識域用來唯一標(biāo)識一個節(jié)點(diǎn)，占36bit，通過全局分配，每個節(jié)點(diǎn)擁有唯一 的一個36bit標(biāo)識；生成節(jié)點(diǎn)的絕對地址后，將絕對地址的地址類型域由0更改為1，得到節(jié)點(diǎn)初始的 相對地址；所述尋址技術(shù)為移動節(jié)點(diǎn)由加入網(wǎng)絡(luò)到最終進(jìn)行通信，共經(jīng)歷注冊階段、移動階段和通信階段； 固定節(jié)點(diǎn)和衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)不需要注冊和移動，只經(jīng)歷通信階段；該三個階段中的具體操作步驟 為a.注冊階段當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)首次進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時，向初始位置的地面站和衛(wèi)星分別注冊節(jié)點(diǎn)的絕對地 址和相對地址，地面站和衛(wèi)星將該節(jié)點(diǎn)絕對地址與相對地址的映射關(guān)系保存到自身維護(hù)的 地址數(shù)據(jù)庫中，以供通信時查詢；b.移動階段移動節(jié)點(diǎn)到達(dá)新的地理區(qū)域時，相對地址更新步驟如下1)移動節(jié)點(diǎn)將相對地址中地理位置域信息更新為當(dāng)前地理位置信息，然后向初始 注冊的地面站與衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)發(fā)出相對地址更新請求；若移動節(jié)點(diǎn)正處于通信階段，則同時通 知通信對方相對地址的變更；2)初始注冊地面站與初始注冊衛(wèi)星收到請求，分別更新地址數(shù)據(jù)庫中相對地址信 息；c.通信階段若知道目的節(jié)點(diǎn)的相對地址，則使用目的節(jié)點(diǎn)相對地址填充數(shù)據(jù)包目的地址，否 則以目的節(jié)點(diǎn)絕對地址為數(shù)據(jù)包目的地址進(jìn)行通信，中間路由節(jié)點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)包目的地址進(jìn) 行路由選擇，其具體方法為若目的地址為衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)，則利用衛(wèi)星ID直接轉(zhuǎn)發(fā)；若目的地址為固定節(jié)點(diǎn)，則利 用地理位置信息轉(zhuǎn)發(fā)；若目的地址為移動節(jié)點(diǎn)，則分為1)當(dāng)?shù)刂窞榻^對地址時，具體步驟為①依據(jù)絕對地址中的地理位置信息，將請求包路由到初始注冊衛(wèi)星；若初始注冊 衛(wèi)星不可訪問，則將請求包路由到初始注冊地面站；②初始注冊衛(wèi)星站或初始注冊地面在地址數(shù)據(jù)庫中查找該移動節(jié)點(diǎn)絕對地址對 應(yīng)的相對地址，將信息包目的地址更換為移動節(jié)點(diǎn)相對地址重新發(fā)出；2)當(dāng)?shù)刂窞橄鄬Φ刂窌r，則依據(jù)地址中地理位置信息轉(zhuǎn)發(fā)。
本發(fā)明編址方法不同于IP編址，由于本發(fā)明方法在地址中增加了節(jié)點(diǎn)地理位置 信息，使得每個節(jié)點(diǎn)的地址均能夠反映出該節(jié)點(diǎn)的地理位置，這樣路由時依據(jù)路由節(jié)點(diǎn)與 目的節(jié)點(diǎn)位置關(guān)系選擇轉(zhuǎn)發(fā)路徑，無需維護(hù)一張關(guān)于網(wǎng)絡(luò)地址信息與轉(zhuǎn)發(fā)路徑對應(yīng)的路由 表，提高路由效率；同時對于移動節(jié)點(diǎn)，引入了絕對地址和相對地址的概念，二者均可以在 通信中直接使用。相對地址用來進(jìn)行實(shí)時通信，但會隨著節(jié)點(diǎn)的移動而改變。絕對地址永 久不變，用來查找目前節(jié)點(diǎn)的相對地址。地址中增加了衛(wèi)星標(biāo)識域，可以在該衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)地址 數(shù)據(jù)庫中查找到該移動節(jié)點(diǎn)絕對地址與相對地址的映射關(guān)系。利用這種方式，可以方便實(shí) 現(xiàn)移動節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)。由于本發(fā)明編址方法中對于每個移動節(jié)點(diǎn)，均對應(yīng)有一個初始注冊地面站與一個 初始注冊衛(wèi)星，二者彼此獨(dú)立，當(dāng)其中一個數(shù)據(jù)庫遭到損毀后，仍然能夠維持正常的通信， 提高了本方法的健壯性。


圖1為節(jié)點(diǎn)i絕對地址填充示意圖；圖2為節(jié)點(diǎn)i初始相對地址填充示意圖；圖3為移動節(jié)點(diǎn)相對地址更新流程圖；圖4為節(jié)點(diǎn)i相對地址更新后的相對地址示意圖；圖5為路由節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)包的處理流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)均擁有絕對地址(SD)與相對地址(RD)兩個地址。絕對地址是節(jié) 點(diǎn)的永久標(biāo)識，不會隨著時間的推移和節(jié)點(diǎn)位置的變化而改變。任何節(jié)點(diǎn)之間通信時，至少 要知道對方絕對地址方能進(jìn)行通信。相對地址則是節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前標(biāo)識，會隨著節(jié)點(diǎn)的位置以 及覆蓋衛(wèi)星的變化而改變。例如，對于位于合肥市(北緯31. 51°，東經(jīng)117. 17° )的一個移動節(jié)點(diǎn)i，IP網(wǎng) 絡(luò)中的地址為202. 38. 64. 29，生成絕對地址(SDi)和相對地址(RDi)，設(shè)該節(jié)點(diǎn)此時在1號 衛(wèi)星的覆蓋范圍內(nèi)。圖1為該節(jié)點(diǎn)絕對地址示意圖，其絕對地址中各個域的生成為地址類型域(A)該域表明該地址為絕對地址還是相對地址，占lbit，對于節(jié)點(diǎn)i 的絕對地址，設(shè)置該域值為0。節(jié)點(diǎn)類型域⑶該域表明節(jié)點(diǎn)的類型，占2bit，對于節(jié)點(diǎn)i，該域設(shè)置為11，表示 移動節(jié)點(diǎn)，此處移動節(jié)點(diǎn)指飛機(jī)等普通移動節(jié)點(diǎn)，不包括衛(wèi)星。地理位置域(C)以經(jīng)緯度1°為粒度，將整個地球表面按照經(jīng)緯度劃分為 150X360的方格南緯75° 北緯75°，暫不考慮極區(qū)。每個方格都可以用一對參數(shù)確定， 分別代表緯度(14 164)與經(jīng)度(0 359)，緯度采用這樣的方式是為以后增加極區(qū)劃分 提供兼容性。該域共17bit，前Sbit代表方格緯度，后9bit代表方格經(jīng)度。對于節(jié)點(diǎn)i，根 據(jù)經(jīng)緯度信息，前8bit為120 (具體計(jì)算為89+31)，表示緯度為北緯31°，后9bit為117， 表示經(jīng)度為東經(jīng)117°。衛(wèi)星標(biāo)號域⑶在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，每顆衛(wèi)星擁有一個唯一的衛(wèi)星ID，衛(wèi)星之間路由即通過該ID進(jìn)行尋路。該域長為8bit，對于移動節(jié)點(diǎn)，利用衛(wèi)星標(biāo)號域可以找到初始注冊 衛(wèi)星，得到目前的相對地址，結(jié)合相對地址中的地理位置域?qū)崿F(xiàn)通信。對于節(jié)點(diǎn)i，由于生成 絕對地址的時候處在1號衛(wèi)星的范圍內(nèi)，故該域填充為1，即選擇1號衛(wèi)星作為其初始注冊衛(wèi)星。唯一標(biāo)識域(E)唯一標(biāo)識一個節(jié)點(diǎn)，36bit。對于同種節(jié)點(diǎn)類型的節(jié)點(diǎn)，需用不同 的唯一標(biāo)識。當(dāng)數(shù)據(jù)包依據(jù)地理位置域的信息路由到節(jié)點(diǎn)所在的區(qū)域時，即通過唯一標(biāo)識 來確定數(shù)據(jù)包的接收節(jié)點(diǎn)。同一節(jié)點(diǎn)的絕對地址與相對地址中唯一標(biāo)識域相同。該域可以 用來實(shí)現(xiàn)對不同網(wǎng)絡(luò)的兼容。對于衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)，則可以采用在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中原有的ID。對于IP 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，可以采用IPv4地址。對于節(jié)點(diǎn)i，使用其IPv4地址(32bit)，則前4bit賦值為 0，后32bit即取該節(jié)點(diǎn)的IP地址(202. 38. 64. 29)。起初生成的相對地址僅僅是將絕對地址中的地址類型域由0改為1即可，圖2為 更改絕對地址的地址類型域后得到的節(jié)點(diǎn)i的初始相對地址，該地址僅與絕對地址地址類 型域不同。對于衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)和固定節(jié)點(diǎn)，相對地址也將不再變動，對于移動節(jié)點(diǎn)，相對地址的 改變只有當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)移動之后，根據(jù)地理位置的變更才會發(fā)生變化。對于衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)和固定節(jié)點(diǎn)，相對地址的意義并不大。只要知道絕對地址，即可進(jìn)行 正常通信，故對于此兩種類型節(jié)點(diǎn)的相對地址，僅從理論上提供地址的完整性，并無實(shí)際意 義。對于移動節(jié)點(diǎn)，絕對地址用來永久標(biāo)識節(jié)點(diǎn)，而相對地址則用來通信，通過二者的配合， 才能進(jìn)行正常通信。實(shí)施例2 采用以地心為中心，隨地球同步旋轉(zhuǎn)的赤道坐標(biāo)系，地面站等固定節(jié)點(diǎn)在此坐標(biāo) 系中固定不動。對于此類節(jié)點(diǎn)，相對地址不變，此時相對地址并無太大用處，只是為了與移 動節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一，尋址直接通過絕對地址中的地理位置信息即可進(jìn)行路由；對于衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)，通信 時提取絕對地址中唯一標(biāo)識域包含的衛(wèi)星ID即可進(jìn)行正常通信，故對這兩種節(jié)點(diǎn)來說，節(jié) 點(diǎn)地址已經(jīng)確定不會變化，不需要對地址進(jìn)行進(jìn)一步的管理和更新。對于移動節(jié)點(diǎn)，其需要 相對地址進(jìn)行通信，而相對地址會隨著節(jié)點(diǎn)的移動而改變。在這種情況下，需要提供移動節(jié) 點(diǎn)的更新和管理機(jī)制，保證移動節(jié)點(diǎn)的正常通信。當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)i首次加入網(wǎng)絡(luò)時，需要選擇一個初始注冊地面站M與初始注冊衛(wèi)星 S注冊其絕對地址SDi與相對地址RDi,即選擇此時覆蓋該節(jié)點(diǎn)所在區(qū)域的地面站與衛(wèi)星作 為初始注冊地面站和初始注冊衛(wèi)星。每個初始注冊地面站和初始注冊衛(wèi)星都維護(hù)著一個地 址數(shù)據(jù)庫。表1為初始注冊地面站或衛(wèi)星所維護(hù)的地址數(shù)據(jù)庫形式表1初始注冊地面站(衛(wèi)星)地址數(shù)據(jù)庫
權(quán)利要求
1. 一種基于地理位置信息的天地網(wǎng)絡(luò)混合編址方法，采用對地址劃分不同域的方式， 尋址方式中借鑒移動IP的尋址方法，其特征在于包括編址技術(shù)與尋址技術(shù)兩部分所述編址技術(shù)為每一個節(jié)點(diǎn)均擁有絕對地址和相對地址兩個地址，絕對地址是節(jié)點(diǎn)的永久標(biāo)識，一經(jīng) 生成不再改變，相對地址是節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前標(biāo)識，會隨著節(jié)點(diǎn)位置的變化而改變；絕對地址和相 對地址結(jié)構(gòu)相同，均分為地址類型域、節(jié)點(diǎn)類型域、地理位置域、衛(wèi)星標(biāo)號域和唯一標(biāo)識域 五個域；每一個節(jié)點(diǎn)在入網(wǎng)之時填充絕對地址中的五個域，從而生成絕對地址，具體填充規(guī)則 和方法為地址類型域表明該地址為絕對地址還是相對地址，占lbit，其中絕對地址以0表示，相 對地址以1表示；節(jié)點(diǎn)類型域表明節(jié)點(diǎn)的類型，占2bit，其中衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)以00表示，地面固定節(jié)點(diǎn)以01表 示，移動節(jié)點(diǎn)以11表示，10未做使用；地理位置域占17bit，前Sbit代表節(jié)點(diǎn)緯度信息，后9bit代表節(jié)點(diǎn)經(jīng)度信息；對于衛(wèi) 星節(jié)點(diǎn)的地址，該域無意義；對于固定節(jié)點(diǎn)的地址，該域表明節(jié)點(diǎn)自身所處的地理位置；對 于移動節(jié)點(diǎn)，若地址為絕對地址，則該域表明節(jié)點(diǎn)初始地理位置，若地址為相對地址，則該 域表明節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前地理位置；衛(wèi)星標(biāo)號域占8bit，對于衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)與固定節(jié)點(diǎn)的地址，該域無意義；對于移動節(jié)點(diǎn)的 地址，該域表明該移動節(jié)點(diǎn)的初始注冊衛(wèi)星ID ；唯一標(biāo)識域用來唯一標(biāo)識一個節(jié)點(diǎn)，占36bit，通過全局分配，每個節(jié)點(diǎn)擁有唯一的一 個36bit標(biāo)識；生成節(jié)點(diǎn)的絕對地址后，將絕對地址的地址類型域由0更改為1，得到節(jié)點(diǎn)初始的相對 地址；所述尋址技術(shù)為移動節(jié)點(diǎn)由加入網(wǎng)絡(luò)到最終進(jìn)行通信，共經(jīng)歷注冊階段、移動階段和通信階段；固定節(jié) 點(diǎn)和衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)不需要注冊和移動，只經(jīng)歷通信階段；該三個階段中的具體操作步驟為a.注冊階段當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)首次進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時，向初始位置的地面站和衛(wèi)星分別注冊節(jié)點(diǎn)的絕對地址和 相對地址，地面站和衛(wèi)星將該節(jié)點(diǎn)絕對地址與相對地址的映射關(guān)系保存到自身維護(hù)的地址 數(shù)據(jù)庫中，以供通信時查詢；b.移動階段移動節(jié)點(diǎn)到達(dá)新的地理區(qū)域時，相對地址更新步驟如下1)移動節(jié)點(diǎn)將相對地址中地理位置域信息更新為當(dāng)前地理位置信息，然后向初始注冊 的地面站與衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)發(fā)出相對地址更新請求；若移動節(jié)點(diǎn)正處于通信階段，則同時通知通 信對方相對地址的變更；2)初始注冊地面站與初始注冊衛(wèi)星收到請求，分別更新地址數(shù)據(jù)庫中相對地址信息；c.通信階段若知道目的節(jié)點(diǎn)的相對地址，則使用目的節(jié)點(diǎn)相對地址填充數(shù)據(jù)包目的地址，否則以 目的節(jié)點(diǎn)絕對地址為數(shù)據(jù)包目的地址進(jìn)行通信，中間路由節(jié)點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)包目的地址進(jìn)行路由選擇，其具體方法為若目的地址為衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)，則利用衛(wèi)星ID直接轉(zhuǎn)發(fā)；若目的地址為固定節(jié)點(diǎn)，則利用地 理位置信息轉(zhuǎn)發(fā)；若目的地址為移動節(jié)點(diǎn)，則分為1)當(dāng)?shù)刂窞榻^對地址時，具體步驟為①依據(jù)絕對地址中的地理位置信息，將請求包路由到初始注冊衛(wèi)星；若初始注冊衛(wèi)星 不可訪問，則將請求包路由到初始注冊地面站；②初始注冊衛(wèi)星站或初始注冊地面在地址數(shù)據(jù)庫中查找該移動節(jié)點(diǎn)絕對地址對應(yīng)的 相對地址，將信息包目的地址更換為移動節(jié)點(diǎn)相對地址重新發(fā)出；2)當(dāng)?shù)刂窞橄鄬Φ刂窌r，則依據(jù)地址中地理位置信息轉(zhuǎn)發(fā)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于地理位置信息的天地網(wǎng)絡(luò)混合編址方法，特征是在地址中增加了節(jié)點(diǎn)地理位置信息，使得每個節(jié)點(diǎn)的地址均能夠反映出該節(jié)點(diǎn)的地理位置，這樣路由時依據(jù)路由節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)位置關(guān)系選擇轉(zhuǎn)發(fā)路徑，無需維護(hù)一張關(guān)于網(wǎng)絡(luò)地址信息與轉(zhuǎn)發(fā)路徑對應(yīng)的路由表，提高路由效率；同時對于移動節(jié)點(diǎn)，引入了絕對地址和相對地址的概念，地址中增加了衛(wèi)星標(biāo)識域，可以在該衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)地址數(shù)據(jù)庫中查找到該移動節(jié)點(diǎn)絕對地址與相對地址的映射關(guān)系。該混合編址方法能夠?qū)崿F(xiàn)各種節(jié)點(diǎn)接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，利用數(shù)據(jù)包目的地址即可實(shí)現(xiàn)高效路由，在天地一體化網(wǎng)絡(luò)中起著關(guān)鍵作用。
文檔編號H04L29/12GK102118456SQ20111002119
公開日2011年7月6日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者俞能海, 劉斌, 孫長翔, 張 浩, 楊福榮, 王文柏, 龍可 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)