[发明专利]基于MPLS的空间信息网络路由方法

说明书

本发明公开了基于MPLS的空间信息网络路由方法，属于空间信息网络领域。具体是：该策略把IP数据包和ATM信元采用统一的MPLS格式进行封装，将两种不同的技术体制融合，在融合过程中为了合理的选择传输路径，提出一种基于跳数和带宽利用率的路径选择算法，并通过OPNET仿真平台进行了验证。该策略与OSPF卫星网络路由策略相比能够解决两种不同技术体制在星上的融合互通问题，同时能有效的降低网络的传输时延。

技术领域

本发明属于空间信息网络领域，具体说是一种基于MPLS的空间信息网络路由方法。

背景技术

随着各国在空间探索、海洋考察等领域需求的不断扩张，建设天地一体化网络成为中国的一项重要工程。在建设天地一体化网络的进程中，卫星网络是目前研究的一个热点领域。现有卫星系统采用的技术体制有ATM技术体制、IP技术体制等。ATM采用面向连接的方式，安全性高、时延小，但其协议复杂，网络成本高，网络规模较大时流量管理问题比较突出。基于路由的IP技术是面向无连接的，可扩展性强、运行费用低，但其在服务质量保证、安全性等方面不如ATM。两种技术体制之间相互独立，无法实现互联互通，为空间信息网络中各子网络之间的相互融合带来了挑战。

在ULISS项目中应用MPLS融合机制，实现了不同功能层的分离，高效地在卫星网络上传输任何数据。但其复杂的协议转换增大了系统开销。胡士斌等构建了基于MPLS技术的多业务网络融合拓扑，能在一个MPLS承载网络上承载多种业务系统。但在实际应用中还需要更深入的理论分析和技术支撑。Truchly P等将MPLS技术应用于GEO卫星网络上，但是分别在链路层和网络层实现IP和ATM的数据传输。Lee JW等提出了一种基于OSPF的多层卫星网络路由策略，通过减少路径经过的跳数，有效地降低了通信开销，但未实现空间网络与互联网的高效融合。尽管MPLS技术适用于卫星网络，但当前关于异构网络在卫星MPLS上的研究很不充分，因此，对卫星MPLS的研究是目前卫星网络研究的一个重要领域。

由于MPLS空间信息网络资源受限，如何高效的利用网络资源是一个难点，现有的研究提出了多种多路径算法。韩来权等从多路径分流和流量工程方面出发，实现了单标签多LSP(Label Switched Path)路径的并行转发，减少了网络拥塞。但不适合于卫星网络的高动态、长时延特性。文献从传输时延方面考虑，能够满足卫星网络的传输长时延、拓扑高动态特性。但该算法计算复杂度比较大，且没有考虑链路的生存时间。袁天等优化了LSP，实现最小化通信开销，但未应用到卫星MPLS负载均衡中。

空间信息网络中卫星链路组网时延长、IP(Internet Protocol)技术和ATM(Asynchronous Transfer Mode)技术体制在星上并存却难以融合和互通的问题。在卫星系统中为了实现互联互通，同时又要避免采用两种技术体制，因此需要采用统一的技术实现两者的融合。而卫星MPLS组网结合了IP和ATM的优点，是当前卫星组网的一种解决方案。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提出一种基于MPLS的空间信息网络路由方法，该方法把IP数据包和ATM信元采用统一的MPLS格式进行封装，将两种不同的技术体制融合，在融合过程中为了合理的选择传输路径，提出一种基于跳数和带宽利用率的路径选择算法，并通过OPNET仿真平台进行了验证。

为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：基于MPLS的空间信息网络路由方法，具体是：

步骤1：根据从源节点到目的节点的多路径选取方法，在入口节点LER1和出口节点LER2间寻找多条可选路径，找出最小跳数路径，并记录每条路径的跳数；

步骤2：当在入口节点LER1到出口节点LER2之间有数据流请求时，查询卫星网络中各链路的剩余带宽；根据每条路径i上链路j的需求带宽b_ij和链路j的剩余带宽c_ij，计算每条路径的带宽利用率δ_i；