[发明专利]一种基于集中控制的天基网络PIM-SSM组播标签路由方法

说明书

本发明公开了一种基于集中控制的天基网络PIM‑SSM组播标签路由方法，支持用户网络采用标准PIM‑SSM组播路由协议、标准组播组协议与天基网络交互，实现用户IP组播业务在天基网络的路由转发。该系统和方法由集中控制器、天基网络卫星节点、卫星终端上的组播功能共同完成。卫星终端完成标准PIM‑SSM组播路由协议信令、标准组播组协议与卫星侧PIM‑SSM组播标签路由信令的转换，及IP组播数据的标签封装与解封装；天基网络卫星节点完成带组播标签的IP数据的星间转发；集中控制器与卫星终端完成卫星侧PIM‑SSM组播标签路由信令的交互，计算组播转发路径，下发给卫星终端与天基网络卫星节点。该方案能够降低星载设备的处理压力和存储开销，适用于星上资源、链路带宽受限的天基网络。

技术领域

本发明涉及天地一体化网络通信技术领域，特别涉及一种天基网络中基于集中控制的PIM-SSM组播标签路由系统和设计方法。

背景技术

天地一体化网络是以不同轨道、种类、特征的卫星、星座及相应地面基础设施所组成的信息网络，它们通过星间、星地链路连接在一起，根据卫星节点功能的不同，又可划分为天基网络、天基接入网和地面节点网。天基网络主要采用分布在GEO、IGSO或HEO等不同轨道面上的多功能卫星或地面关口站分层部署，实现全球无缝覆盖，主要用于地面网络的延伸和扩展，可为地面网络提供流量分担、恶略环境下的通信保障、全球化通信传输等功能。

在地面网络中，已经存在成熟的多种组播路由协议，主要包括DVMRP、MOSPF、PIM-DM、PIM-SSM、PIM-SSM等。这些协议主要用在地面拓扑稳定的有线网络中。而在天基网络中，由于链路通断、节点能力受限、终端同端口通信等特性，直接应用这些地面标准路由协议，在网络的扩展性、移动性、安全性等方面效果并不好。

目前天基低轨网络中的组播路由算法研究比较多，国内外研究人员从降低切换开销、降低系统利用率、优化星间负载均衡、保障服务质量等多个角度对低轨组播路由的优化策略进行过研究，也提出了很多理论算法。天基网络的组播路由方法研究的比较少，一方面天基网络较天基低轨网络而言，拓扑相对稳定简单，另一方面天基网络单星覆盖范围比较大，星间组网的场景少一些。但是，随着天地一体化网络的建设与天基网络的提出，高轨星间组网需求日益迫切，而天基网络照搬地面标准路由协议，所存在的问题也逐渐被认识。

首先，组播存在同端口通信问题，在天基网络中，卫星终端作为组播路由器，与天基网络卫星节点进行交互，由于天基网络卫星节点多数为高轨卫星，星上安装多个波束，每个波束覆盖的区域很大，波束内的卫星终端互相进行组播通信时，无法进行正常的组播路由协议收敛，这是由地面网络和无线网络的链路不同导致的。目前已知的做法是在卫星波束同端口转发时设置开关，在需要波束内组播通信时，打开开关，组播数据在同波束下广播一份，以便让波束内卫星终端收到，这种做法无法根据接收者的实际情况做到动态转发，属于静态配置的做法。

其次，标准组播路由协议PIM-SSM在天基网络中的扩展性很差，标准组播路由协议PIM-SSM依赖于单播路由协议，并且需要定期刷新状态，周期维护组播流状态，而星载节点能力受限，不能支持大规模终端组网。

第三，标准组播路由协议PIM-SSM针对地面固定网络设计，无法适应卫星终端的跨星跨波束切换等特性，标准组播路由协议PIM-SSM不支持移动性，在组播路由器发生移动后，重配地址，重新等待单播路由协议收敛，严重限制标准组播路由协议PIM-SSM在天基网络中的使用。

最后，标准组播路由协议PIM-SSM采用分布式设计，针对进入天基网络的组播源和组播接收者，无法进行有效管控，路由协议容易被攻击，组播流量容易被诱导，导致天基网络安全性变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是避免背景技术中的问题，公开了一种基于集中控制的天基网络PIM-SSM组播标签路由方法，支持用户网络采用标准PIM-SSM组播路由协议、标准组播组协议与天基网络进行交互，实现用户IP组播业务在天基网络的路由转发。