[發明專利]一種Walker星座網絡的地理分區IP編址方法

有效

• 申請號: 201810400999.7
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108667955B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 劉亮;丁睿;趙源;沈宇飛;梁宗闖
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: H04L29/12
• 分類號: H04L29/12;H04B7/185
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 武瑩

一種Walker星座網絡的地理分區IP編址方法，包括地表大區劃分、各大區IP地址分配規則、用戶終端與衛星對地端口的IP地址更新規則，地表大區劃分規則，是指針Walker星座的衛星分布和運動規律，給出了形狀規則，排列整齊的大區分布，并且各個大區的范圍充分大，使得移動用戶跨越大區，更新IP地址的頻率充分降低；各大區IP地址分配規則，給出與用戶分布密度相關的大區IP地址分配策略，對不同大區分配不同數量的IP地址，使得維護網絡運行所需的IP地址數充分減少；用戶終端與衛星對地端口IP地址更新規則，使得在系統動態變化過程中，始終保證衛星節點與移動用戶的地址匯聚關系，從而保證IP包準確發送到移動用戶。

技術領域

本發明涉及航天信息領域，特別是一種Walker星座網絡的地理分區IP編址方法。

背景技術

Walker星座網絡是一種全球一體化通信系統，具有全球無縫覆蓋、快速機動布網等優點。但由于衛星節點與地面移動用戶間存在相對運動，這使得地面用戶頻繁的穿越不同的衛星覆蓋區，從而使得IP協議的運行受到很大影響。

Walker星座網絡的編址對于業務通信的持續性、QoS保證能力以及衛星通信系統的吞吐量等都有影響，是天基信息系統中的關鍵技術，尤其是隨著系統中接入用戶數量的擴展，對于該問題的解決方法也越來越重要，成為目前衛星通信技術的一個研究熱點。

Walker星座網絡中衛星節點始終在相對地球運動，這造成接入的用戶不斷穿越衛星覆蓋區域，尤其是對于星座軌道面較低時，由于衛星節點的運動速率很高，接入用戶與衛星之間的切換會非常頻繁。傳統IP編址方法是衛星對地端口的IP地址保持不變，而用戶滿足與接入衛星之間的地址匯聚關系。采用這種方法，當用戶由舊衛星覆蓋區域穿越到新的衛星覆蓋區域時，需要更新IP地址，從而與新的衛星滿足地址匯聚關系。采用這種編址方法，隨著用戶數量的擴展，網絡中的地址更新事件會更加頻繁的出現，從而嚴重影響低軌道衛星IP網絡的運行效率。

為提高衛星星座網絡中IP協議的運行效率，有些學者提出了基于地理信息的編址方案。該方案將地球表面劃分為若干形狀規則的大區(例如由兩條經線和緯線所包圍的區域)，每個大區分配一定數量的IP地址。假定每個用戶通過定位系統實時的指導自己的坐標，當用戶位于某區域中時，用戶的IP地址則為該大區中的某個地址，只有用戶跨越到新的地理大區時，才進行IP地址的更新。不同于衛星節點的相對地球遍歷運動特點，在絕大部分情況下，地面移動用戶的運動速率較低，且運動范圍有限，故，相對來說，移動用戶跨越地理分區的頻率遠遠小于移動用戶變換衛星覆蓋區的頻率。因此，采用基于地理信息的IP編址方法及裝置大大降低了移動用戶IP地址更新的頻率和開銷，從而提高了衛星星座網絡運行效率。

盡管通過以上的地理信息編址方案，能夠大大降低衛星星座網絡中用戶IP地址更新的開銷。然而，該方案沒有充分考慮IP協議中的衛星節點與接入用戶的地址匯聚關系，因此難以保證IP包準確傳輸到移動用戶。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種Walker星座網絡的地理分區IP編址方法，解決了現有的基于地理信息的IP編址方法及裝置大大降低了移動用戶IP地址更新的頻率和開銷，提高了衛星星座網絡運行效率，但是沒有充分考慮IP協議中的衛星節點與接入用戶的地址匯聚關系，因此難以保證IP包準確傳輸到移動用戶的問題。

本發明的技術解決方案是：一種Walker星座網絡的地理分區IP編址方法，包括如下步驟：

(1)進行地表大區劃分；

(2)建立各個地表大區的IP地址分配規則；

(3)建立各個地表大區中用戶終端與衛星對地端口的IP地址更新規則。

所述的所述的地表大區劃分的方法為：

(1)獲取Walker星座網絡的軌道面數m、每個軌道面的衛星數n；