[发明专利]一种基于MPLS与DTN的LEO卫星网络通信方法及其系统

说明书

本发明公开了一种基于MPLS与DTN的LEO卫星网络通信方法及其系统，该方法包括以下步骤：卫星DTN网络的建立；地面逻辑区域的划分；MPLS数据包生成；LSP的建立；数据包的高速发送；该系统包括卫星DTN网络建立模块、地面逻辑区域划分模块、MPLS数据包生成模块、LSP建立模块和数据包发送模块。本发明将MPLS与DTN网络进行结合，针对卫星网络环境与DTN网络特点，对MPLS进行优化，并针对MPLS对DTN网络的CGR路由算法进行改进，在大幅提高DTN网络的传输速率的同时，也增强了其可靠性。使数据在LEO卫星通信的过程中更加高效且准确，有效提高了卫星网络通信的速率和可靠性。

技术领域

本发明涉及LEO卫星网络通信技术领域，更具体的说是涉及一种基于MPLS与DTN的LEO卫星网络通信方法及其系统。

背景技术

近些年来，伴随着无线电通信技术、计算机科学技术、以及深空探测技术的迅猛发展，出现了空间信息网络等新型网络场景，而TCP/IP协议作为一种传统网络协议，它的应用条件是场景存在端到端路径、节点间传输时延小、数据包丢失率小、对称数据传输速率，在空间信息网络中TCP/IP模型将不再适用。

因此，科研人员提出了容迟/容断网络即DTN的概念，而DTN概念被提出后，DTN网络中路由技术成为如今DTN领域的研究热点。

近年来多种DTN路由算法相继被提出，主要分为基于数据复制或数据转发两种方式以适应DTN的受限通信环境。其中数据复制是为每个消息复制多个副本，以增加副本被交付到目的节点的机会，但同时数据复制占用大量带宽和存储资源，易带来数据拥塞。数据转发是依据预测知识选择最优路径逐步转发数据包直到到达目的节点，但面对传输过程中的拓扑变化数据包容易半途丢失。

因此，研究出一种是准确率高、传输速率快的卫星网络通信方法及其系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于MPLS与DTN的LEO卫星网络通信方法及其系统，能有效提高微型网络通信的速率和可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于MPLS与DTN的LEO卫星网络通信方法，包括以下步骤：

S1.卫星DTN网络的建立：将一个LEO卫星网络内的所有卫星建立DTN网络，为每一颗卫星分配唯一的DTN节点号进行标识；

S2.地面逻辑区域的划分：根据所述DTN网络中的卫星的轨迹对地面进行逻辑区域的划分，每一个所述逻辑区域均唯一对应一颗卫星和唯一的星地网关，每一个所述星地网关均对应一个DTN节点号；

S3.MPLS数据包生成：获取目标DTN节点号，将需要传输的数据包打上MPLS标签，生成所述MPLS数据包；

S4.LSP的建立：目标DTN节点号和源DTN节点号通过CGR路由算法进行路径的计算，根据优先选择连通时间最长的路径的标准，获得最优路径，并根据LDP协议沿所述最优路径建立LSP；

S5.数据包的高速发送：通过所述LSP在LEO卫星网络中进行基于标签交换的所述MPLS数据包高速发送。

优选的，S2的具体内容为：

LEO层包括m个轨道平面、每个轨道平面包括n个卫星；将位于第i个轨道上第j个卫星记为S_i，j，其纬度和经度分别记为lat(S_i，j)和lon(S_i，j)；

将地球表面分割为m×n个所述逻辑区域，每个所述逻辑区域上方对应于一颗卫星，且每个所述逻辑区域相对地球均是静止的，在任意时刻均能够与上方的卫星保持通信；

每当一个所述逻辑区域上方当前的卫星离开当前区域时，所述逻辑区域将相关信息交给下一颗接替位置的LEO卫星；