[發(fā)明專利]一種時(shí)分復(fù)用星間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810150166.X
• 申請(qǐng)日: 2018-02-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108365886B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈衛(wèi)松;張睿;燕洪成;方峰;曾連連;王向暉;李林;張亞航;李露銘;邱騏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
• 主分類號(hào): H04B7/185
• 分類號(hào): H04B7/185;H04L12/725;H04L12/801;H04L12/851;G06F9/455
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕

本發(fā)明提供一種時(shí)分復(fù)用星間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方法，可以在有限的衛(wèi)星存儲(chǔ)資源和處理能力的條件下滿足海量的多類型、多地址數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的實(shí)時(shí)性，提高搜索效率，減少存儲(chǔ)占用。該方法包括：建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)實(shí)體數(shù)據(jù)池，并根據(jù)所述實(shí)體數(shù)據(jù)池建立虛擬內(nèi)存動(dòng)態(tài)搶占數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，形成虛擬容器；從所述實(shí)體數(shù)據(jù)池中獲取空閑虛擬元素節(jié)點(diǎn)，并在該虛擬元素節(jié)點(diǎn)指向的存儲(chǔ)單元中填充星間數(shù)據(jù)，將該虛擬元素節(jié)點(diǎn)注入至所述虛擬容器中；對(duì)所述虛擬容器進(jìn)行屬性封裝，并根據(jù)封裝時(shí)溢出的頻度，獲得空間信息網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的流量信息，通過(guò)流量信息調(diào)節(jié)虛擬容器容量；根據(jù)所述虛擬容器中的有效元素節(jié)點(diǎn)進(jìn)行映射搜索，根據(jù)數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種時(shí)分復(fù)用星間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方法，針對(duì)航天器有限的處理和存儲(chǔ)資源的條件下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的執(zhí)行及存儲(chǔ)效率。

背景技術(shù)

在時(shí)分建鏈的星間網(wǎng)絡(luò)中，衛(wèi)星與衛(wèi)星之間、衛(wèi)星與地面站之間的鏈路具有斷續(xù)可用的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在地面節(jié)點(diǎn)和衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)間路由時(shí)支持存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。

作為具有典型的空間延遲容忍組網(wǎng)(DTN)屬性的時(shí)分復(fù)用空間網(wǎng)絡(luò)，其鏈路延遲會(huì)非常大、有些鏈路會(huì)斷續(xù)可用，一般采用輪詢建鏈規(guī)則。隨著不同航天系統(tǒng)互聯(lián)互通，星間鏈路和星地鏈路中不同軌道、種類的飛行器及應(yīng)用系統(tǒng)之間按照空間信息資源最大有效利用的原則組成天地一體化空間信息網(wǎng)絡(luò)，時(shí)分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中傳遞的信息種類將不僅局限于自身飛行器領(lǐng)域的業(yè)務(wù)信息。當(dāng)多個(gè)目的地址、多種數(shù)據(jù)類型的星間數(shù)據(jù)幀到達(dá)衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由時(shí)，需要衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)提供大量存儲(chǔ)來(lái)適應(yīng)突發(fā)的流量，提供較高的處理能力來(lái)適應(yīng)在海量數(shù)據(jù)池中搜索符合轉(zhuǎn)發(fā)條件的星間幀。

傳統(tǒng)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)策略有兩種。第一種策略是為每個(gè)目的地址的每種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)類型開(kāi)辟定制緩存，以該種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)類型平均帶寬或最大帶寬定制存儲(chǔ)區(qū)大小。但當(dāng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)類型增長(zhǎng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致占用存儲(chǔ)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，且由于網(wǎng)絡(luò)流量的隨機(jī)性，業(yè)務(wù)量小的數(shù)據(jù)類型會(huì)產(chǎn)生大量的無(wú)效存儲(chǔ)，業(yè)務(wù)量大的數(shù)據(jù)類型會(huì)發(fā)生緩存溢出。第二種策略是將星間數(shù)據(jù)幀按到達(dá)順序存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，在路由時(shí)利用指針進(jìn)行遍歷搜索。但當(dāng)存儲(chǔ)區(qū)中數(shù)據(jù)量較大時(shí)，對(duì)處理器能力要求很高。

由于衛(wèi)星系統(tǒng)所處的太空環(huán)境極為惡劣，衛(wèi)星一般提供有限的平臺(tái)承載能力。在網(wǎng)絡(luò)擁塞或鏈路受限的條件下，衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)資源和處理能力極大的制約了空天一體化任務(wù)的執(zhí)行。在天基網(wǎng)與地基網(wǎng)融合過(guò)程中，如何充分挖掘衛(wèi)星資源，優(yōu)化星間網(wǎng)絡(luò)中海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)效率，成為亟待解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種時(shí)分復(fù)用星間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方法，可以在有限的衛(wèi)星存儲(chǔ)資源和處理能力的條件下滿足海量的多類型、多地址數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的實(shí)時(shí)性，提高搜索效率，減少存儲(chǔ)占用，降低網(wǎng)絡(luò)擁塞造成的星間幀丟失的概率。

一種時(shí)分復(fù)用星間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方法，包括：

建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)實(shí)體數(shù)據(jù)池，并根據(jù)所述實(shí)體數(shù)據(jù)池建立虛擬內(nèi)存動(dòng)態(tài)搶占數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，形成虛擬容器；

從所述實(shí)體數(shù)據(jù)池中獲取空閑虛擬元素節(jié)點(diǎn)，并在該虛擬元素節(jié)點(diǎn)指向的存儲(chǔ)單元中填充星間數(shù)據(jù)，將該虛擬元素節(jié)點(diǎn)注入至所述虛擬容器中；

對(duì)所述虛擬容器進(jìn)行屬性封裝，并根據(jù)封裝時(shí)溢出的頻度，獲得空間信息網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的流量信息，通過(guò)流量信息調(diào)節(jié)虛擬容器容量；

根據(jù)所述虛擬容器中的有效元素節(jié)點(diǎn)進(jìn)行映射搜索，根據(jù)數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

進(jìn)一步地，建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)實(shí)體數(shù)據(jù)池時(shí)根據(jù)星載計(jì)算機(jī)的實(shí)際能力定制數(shù)據(jù)池的大小。

進(jìn)一步地，虛擬容器初始化時(shí)，指定業(yè)務(wù)類型的指定目的地址的隊(duì)列鏈表默認(rèn)為空，僅包含頭指針和尾指針，占用極小的內(nèi)存。

進(jìn)一步地，對(duì)所述虛擬容器進(jìn)行屬性封裝時(shí)根據(jù)時(shí)分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)流量特征，設(shè)定不同業(yè)務(wù)類型屬性的虛擬容器的上限。

進(jìn)一步地，所述虛擬容器的上限通過(guò)地面發(fā)送指令進(jìn)行控制。