[发明专利]一种适用于全球低轨卫星星座的编址与路由方法

说明书

一种适用于全球低轨卫星星座的编址与路由方法，首先划分全球低轨卫星星座系统组织结构，然后进行单一系统多平行地址空间独立编址，最后搭建全球低轨卫星星座路由。本发明通过单一系统多平行地址空间独立编址方法，将同一个系统划分为多个地址空间，各自独立编址，从而将复杂的用户地址管理问题与低轨卫星星座本身解耦，解决了端口/网段匹配与用户地址管理问题，与现有技术相比充分考虑了全球低轨卫星星座系统的任务需求和卫星系统的能力特点，方法简单高效，具有工程可行性。

技术领域

本发明涉及一种适用于全球低轨卫星星座的编址与路由方法，属于卫星通信领域。

背景技术

全球低轨卫星星座系统由分布于多个轨道基于星间链路互联的多颗卫星组成，系统与地面网络相比存在着显著差异，同时也带来了一系列设计难题，集中体现在以下几个方面：

1)星座传输链路形式为无线链路，无线链路带来了更大的丢包率、传输时延等，同时完全改变了网络组织结构。地面路由交换设备每个端口对应一个网段，通常连接一台特定类型的网络设备；而在卫星系统中每个端口通常对应一个或多个波束，需要同时连接多个不同类型的网络设备，上述特性使得地面现有的网络模型与路由协议无法直接应用；

2)星座拓扑周期变化，卫星节点高速移动。低轨卫星星座涉及多个轨道面，卫星间的星间链路、卫星与用户间的星地用户链路及卫星与地面关口站间的星地馈电链路周期断续、规律变化。地面网络中一个系统只使用一个地址空间，系统内采用一套统一的编址方法；同时地面网络中的路由交换设备按端口划分网段，每个端口均需配置单独的IP和MAC地址；对于全球低轨卫星星座系统而言，如果采用地面网络现有的编址和路由方法，卫星与用户及卫星之间的相对快速移动，将带来极其复杂的端口/网段切换匹配和地址管理问题；同时现有的二层路由方法不区分端口，三层路由方法从处理复杂度和性能等方面均难以满足全球低轨卫星星座系统的任务要求；

3)卫星系统资源有限、处理能力受限。受空间辐照环境影响，卫星路由交换设备在元器件选用方面受到很大限制，造成卫星资源和处理能力受限；因此低轨卫星星座系统所设计采用网络协议，协议报文交互不能过于频繁、计算处理开销不能过高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服地面网络现有编址和路由方法应用于全球低轨卫星星座系统带来的问题，提供一种适用于全球低轨卫星星座的编址和路由方法，解决卫星与用户及卫星之间相对快速移动带来的端口/网段切换匹配和地址管理问题，同时以低开销代价解决低轨卫星星座路由问题。

本发明的技术方案是：一种适用于全球低轨卫星星座的编址与路由方法，包括如下步骤：

(1)划分全球低轨卫星星座系统组织结构；

(2)进行单一系统多平行地址空间独立编址；

(3)搭建全球低轨卫星星座路由。

所述的全球低轨卫星星座系统包括全球低轨卫星星座、地面关口站、终端用户、地面EPC核心网、卫星网络管理与控制系统。

所述的终端用户包括手持终端用户、宽带互联网用户，终端用户通过星地用户链路接入全球低轨卫星星座，再通过地面关口站接入地面EPC核心网，或者通过地面用户链路接入地面增强基站，再通过有线链路直接接入地面EPC核心网。

所述的全球低轨卫星星座包括的卫星路由交换设备，实现接入控制、无线资源分配、波束跨星切换时的资源调配、数据的路由与传输交换；地面关口站，实现卫星与地面EPC核心网间的接口业务协议适配与转换，星地业务数据、控制信息的转发；地面EPC核心网，实现用户注册、鉴权、移动性管理、话音与数据业务处理、计费功能；卫星网络管理与控制系统，实施卫星测控、卫星星座的管理控制。

所述的划分全球低轨卫星星座系统组织结构的方法为：

(1)将全球低轨卫星星座系统划分为多个平行地址空间，其中，每个平行地址空间采用独立统一的编址方法；