[发明专利]一种面向空天信息网络的网络维护方法

说明书

技术领域

本发明涉及空天信息网络领域，尤其涉及一种面向空天信息网络的网络维护方法。

背景技术

空天信息网络是一种包含了各种卫星、临近空间平台、各种飞行器以及地面通信站等不同种类通信系统的综合性通信网络，可作为灾难、战争环境下的应急通信系统，也可作为传统地面通信网络和卫星通信网络的扩展，具有广阔的应用前景。

空天信息网络的骨干节点由各种卫星和临近空间平台组成，数据通过多跳无线信道传输。相对于有线信道，无线信道具有开放性，信息容易被截获和干扰，面临更大的安全威胁。相对于地面网络设施，卫星和临近空间平台等通信设施成本较高，损坏后修复困难。并且由于空天信息网络的应用领域往往比较重要，网络故障造成的影响较为严重。因此要求空天信息网络应该具有较强的抗毁性和自我修复能力，使整个网络在部分节点出现故障或者受到恶意攻击时仍然保持一定的网络服务能力。

除对故障设施进行物理修复之外，常用的网络维护方法是通过网络协议的设计来保障网络故障时的数据传输能力。通常在网络协议层面进行网络维护的主要方法是使数据传输绕开出现故障的网络设施，或者为网络增加可用的中继节点。

一些针对卫星网络的路由技术中考虑到了网络的抗毁和路由的维护。当检测到网络中有节点或链路失效时，通过路径的重建对网络进行修复。路径重建方法包括部分路径重建和全部路径重建。部分路径重建时，路由计算者收集被失效节点(或链路)影响的路由信息，在小范围内重新计算路由，使路径绕过失效区域，保证业务正常传输。该方法收敛速度快，业务恢复时间短。但是，由于不能综合全网信息，对于某种准则(例如最短路径)来说，新计算的路由很可能不是最优的，从而降低了网络性能。全部路径重建方法是在网络中部分设施故障时，绕开故障区域，重新发起路由查找过程，建立新路径。这种方法保证了路由的最优性，但是收集全网的状态信息会影响路径重建的速度。

面向空天信息网络的网络维护方法应能够在快速重建路径的同时，保障新路由的最优性。并且需要考虑网络中关键节点损坏时控制信息的传输保障以及避免由于部分节点拥塞造成的网络瘫痪。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种面向空天信息网络的网络维护方法，能够保障节点故障或拥塞状况下的数据传输能力，有效提高空天信息网络的可靠性和抗毁能力。

本发明采取的技术方案为提供一种该方法包括以下步骤：

A、普通节点损坏时的网络维护，采用局部路由重建和全局路由重建相结合的方式，所述局部重建是通过从上游节点到目的节点的局部路由重建，所述全局路由重建是通过管理卫星来更新网络状态，在全网进行全局的路由重建；

B、关键节点损坏时的网络维护，通过中轨卫星层的多颗卫星共同承担管理卫星的任务；

C、节点拥塞时的网络维护，通过额外代价的设置避免其转发更多的数据，并通过强制路由保持原有业务的传输路径。

作为本发明的进一步改进，所述步骤A包括以下步骤

A1、在所有骨干节点更新NIB之前，采用局部重建的路由来传输数据；

A2、在网络中各骨干节点更新NIB之后，根据新的NIB绕开失效的链路和节点来计算路由。

作为本发明的进一步改进，当骨干节点i发现其与节点j之间的链路(i,j)失效时，所述步骤A2包括以下步骤：

A20、(i,j)的上游节点i发起网络维护过程，上游节点i更新自身的网络状态信息库NIB，将(i,j)这条链路的额外代价设为A_ij＝∞，重新计算业务传输的路径，并按照新的路径转发数据；

A30、上游节点i向管理卫星发送失效消息ERROR，启动全局路由重建过程，管理卫星收到ERROR后，在NIB中将(i,j)这条链路的额外代价设为A_ij＝∞，将计算结果通过管理卫星发送到各个骨干节点；

A40、上游节点i在发送ERROR消息之后，周期性地发送HELLO消息。

作为本发明的进一步改进，所述步骤A40包括以下分步骤：

A41：如果i到j的链路恢复并且稳定，上游节点i向管理卫星发送一个链路恢复消息RECOVER，管理卫星收到RECOVER消息后重置NIB中(i,j)这条链路的额外代价为A_ij＝0，并将NIB的更新部分发送给各骨干节点；