[發明專利]一種基于MPLS與DTN的LEO衛星網絡通信方法及其系統

有效

• 申請號: 201910736432.1
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110518959B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 魏松杰;崔聰;朱人杰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;賽爾網絡有限公司
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04L12/721;H04L12/723
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開了一種基于MPLS與DTN的LEO衛星網絡通信方法及其系統，該方法包括以下步驟：衛星DTN網絡的建立；地面邏輯區域的劃分；MPLS數據包生成；LSP的建立；數據包的高速發送；該系統包括衛星DTN網絡建立模塊、地面邏輯區域劃分模塊、MPLS數據包生成模塊、LSP建立模塊和數據包發送模塊。本發明將MPLS與DTN網絡進行結合，針對衛星網絡環境與DTN網絡特點，對MPLS進行優化，并針對MPLS對DTN網絡的CGR路由算法進行改進，在大幅提高DTN網絡的傳輸速率的同時，也增強了其可靠性。使數據在LEO衛星通信的過程中更加高效且準確，有效提高了衛星網絡通信的速率和可靠性。

技術領域

本發明涉及LEO衛星網絡通信技術領域，更具體的說是涉及一種基于MPLS與DTN的LEO衛星網絡通信方法及其系統。

背景技術

近些年來，伴隨著無線電通信技術、計算機科學技術、以及深空探測技術的迅猛發展，出現了空間信息網絡等新型網絡場景，而TCP/IP協議作為一種傳統網絡協議，它的應用條件是場景存在端到端路徑、節點間傳輸時延小、數據包丟失率小、對稱數據傳輸速率，在空間信息網絡中TCP/IP模型將不再適用。

因此，科研人員提出了容遲/容斷網絡即DTN的概念，而DTN概念被提出后，DTN網絡中路由技術成為如今DTN領域的研究熱點。

近年來多種DTN路由算法相繼被提出，主要分為基于數據復制或數據轉發兩種方式以適應DTN的受限通信環境。其中數據復制是為每個消息復制多個副本，以增加副本被交付到目的節點的機會，但同時數據復制占用大量帶寬和存儲資源，易帶來數據擁塞。數據轉發是依據預測知識選擇最優路徑逐步轉發數據包直到到達目的節點，但面對傳輸過程中的拓撲變化數據包容易半途丟失。

因此，研究出一種是準確率高、傳輸速率快的衛星網絡通信方法及其系統是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于MPLS與DTN的LEO衛星網絡通信方法及其系統，能有效提高微型網絡通信的速率和可靠性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于MPLS與DTN的LEO衛星網絡通信方法，包括以下步驟：

S1.衛星DTN網絡的建立：將一個LEO衛星網絡內的所有衛星建立DTN網絡，為每一顆衛星分配唯一的DTN節點號進行標識；

S2.地面邏輯區域的劃分：根據所述DTN網絡中的衛星的軌跡對地面進行邏輯區域的劃分，每一個所述邏輯區域均唯一對應一顆衛星和唯一的星地網關，每一個所述星地網關均對應一個DTN節點號；

S3.MPLS數據包生成：獲取目標DTN節點號，將需要傳輸的數據包打上MPLS標簽，生成所述MPLS數據包；

S4.LSP的建立：目標DTN節點號和源DTN節點號通過CGR路由算法進行路徑的計算，根據優先選擇連通時間最長的路徑的標準，獲得最優路徑，并根據LDP協議沿所述最優路徑建立LSP；

S5.數據包的高速發送：通過所述LSP在LEO衛星網絡中進行基于標簽交換的所述MPLS數據包高速發送。

優選的，S2的具體內容為：

LEO層包括m個軌道平面、每個軌道平面包括n個衛星；將位于第i個軌道上第j個衛星記為S_i，j，其緯度和經度分別記為lat(S_i，j)和lon(S_i，j)；

將地球表面分割為m×n個所述邏輯區域，每個所述邏輯區域上方對應于一顆衛星，且每個所述邏輯區域相對地球均是靜止的，在任意時刻均能夠與上方的衛星保持通信；

每當一個所述邏輯區域上方當前的衛星離開當前區域時，所述邏輯區域將相關信息交給下一顆接替位置的LEO衛星；