[發明專利]天地一體化網絡通信方法

在審

• 申請號: 201710605672.9
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN109302226A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 丁凱;陳淞;朱珂;劉偉升;夏奕
• 申請（專利權）人: 北京空間技術研制試驗中心
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04W28/06;H04W84/06;H04L29/06;H04L29/12
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本發明提供了一種天地一體化網絡通信方法，用于采用天地網關，在航天器和地面網絡內部以及天地鏈路間進行數據通信。該方法包括：在航天器網絡中配置航天器網關以及在地面網絡中配置地面網關；在航天器網絡和地面網絡中，配置不同的數據鏈路層協議和不同的物理層協議，從而分別執行航天器網絡和地面網絡內部的數據通信；在天地鏈路的網絡層以上，采用網際協議方式執行天地鏈路間的數據通信。因此，通過本發明，實現了航天器與地面計算機IP網絡的一體化設計，可在地面通過計算機網絡直接操作航天器上設備，特別是試驗設備，方便試驗開展，另外對于載人航天器，航天員可通過筆記本電腦等手段接入地面網絡，方便航天員與地面工作人員或家人聯系。

技術領域

本發明涉及航天通信領域，具體地涉及航天器網絡與地面計算機網絡的網關技術，更具體地，涉及一種天地一體化網絡通信方法，用于采用天地網關，在航天器網絡內部、地面網絡內部、以及天地鏈路間進行數據通信。

背景技術

隨著計算機網絡技術的發展，計算機網絡已經從最初的教育科研網絡發展成為僅次于電話網的世界第二大網絡，并逐漸滲入到人們的生活、學習以及工作中。計算機網絡，特別是傳輸控制協議/網際協議(Transfer Control Protocol/Internet Protocol，以下簡稱為TCP/IP)網絡，已經成為全球性的信息基礎結構的雛形，為了實現信息共享，各種機構組建了自己的以太網。

現在航天器上產品內部使用的計算機系統越來越多，但目前還沒有能夠將航天器上的計算機網絡與地面計算機網絡連接的網關，沒有真正實現天地一體化計算機網絡，航天員還沒有真正實現在航天器上連接地面計算機網絡。

發明內容

為了解決天航天器計算機網絡與地面計算機網絡的互連問題，本發明根據航天器與地面系統通信的特點，提出了一個適用于航天器與地面系統連接的天地網關方案，通過天地間透明轉發IP包，從而實現天地間的網絡互通。

本發明提供了一種天地一體化網絡通信方法，用于采用天地網關，在航天器網絡內部、地面網絡內部、以及天地鏈路間進行數據通信。該方法包括以下步驟：步驟一，在航天器網絡中配置航天器網關以及在地面網絡中配置地面網關；步驟二，在航天器網絡和地面網絡中，配置不同的數據鏈路層協議和不同的物理層協議，從而分別執行航天器網絡和地面網絡內部的數據通信；以及步驟三，在天地鏈路的網絡層以上，采用網際協議方式執行天地鏈路間的數據通信。

具體地，步驟一包括：在航天器網絡中，配置交換機、無線熱點、航天器網關、網絡攝像機、無線攝像機、和個人計算機；以及在地面網絡中，配置地面網關和地面終端設備，其中，交換機為以太網交換機，并且地面網絡為地面測控通信計算機網絡。

額外地，步驟一還可以包括：在天地一體化網絡中，采用TCP/IP結構，對各種通信數據進行分層處理，其中，分層處理為5層數據處理并且各層包括應用層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層、和物理層。

另外，在步驟二中執行：在航天器網絡和地面網絡內部，采用數據鏈路層或網絡層執行數據通信。

步驟三包括：在天地鏈路上，當從第一終端向第二終端發送數據時，將數據的IP包發送至第一終端網關；第一終端網關識別出IP包中的IP地址，并判斷IP地址的歸屬終端；當IP地址歸屬于第二終端時，第一終端網關對IP包進行封裝，獲得協議數據；以及通過天地鏈路，將協議數據傳輸至第二終端。

優選地，在步驟三中，封裝的步驟包括：為IP包復接一個用于識別網絡包類型的IP包擴展頭；將復接后的數據包初始化包裝為包裝協議數據單元；經過多路復接后，將多個包裝協議數據單元包裝為多路協議數據單元；在多路協議數據單元中，加入天地鏈路的傳輸幀頭，從而得到協議數據。

額外地，第二終端接收到協議數據后，第二終端網關進行拆包以解析出IP包，并根據IP包中的IP地址，將IP包發送給地面終端設備。