[發明專利]一種基于集中控制的天基網絡PIM-DM組播標簽路由方法

有效

• 申請號: 202110211216.2
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN113014487B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 董飛虎;張亞生;何辭;王旭陽
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H04L12/723
• 分類號: H04L12/723;H04L12/761
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

本發明公開了一種基于集中控制的天基網絡PIM?DM組播標簽路由方法，支持用戶網絡采用標準PIM?DM組播路由協議、標準組播組協議與天基網絡交互，實現用戶IP組播業務在天基網絡的路由轉發。該方法由集中控制器、天基骨干衛星、衛星終端上的組播功能共同完成。衛星終端完成標準PIM?DM組播路由協議信令、標準組播組協議與衛星側PIM?DM組播標簽路由信令的轉換，及IP組播數據的標簽封裝與解封裝；天基骨干衛星完成帶組播標簽的IP數據的星間轉發；集中控制器與衛星終端完成衛星側PIM?DM組播標簽路由信令的交互，計算組播轉發路徑，下發給衛星終端與天基骨干衛星。該方案能夠降低星載設備的處理壓力和存儲開銷，適用于星上資源、鏈路帶寬受限的天基網絡。

技術領域

本發明涉及天地一體化網絡通信技術領域，特別涉及一種天基網 絡中基于集中控制的PIM-DM組播標簽路由方法。

背景技術

天地一體化網絡是以不同軌道、種類、特征的衛星、星座及相應 地面基礎設施所組成的信息網絡，它們通過星間、星地鏈路連接在一 起，根據衛星節點功能的不同，又可劃分為天基網絡、天基接入網和 地面節點網。天基網絡主要采用分布在GEO、IGSO或HEO等不同軌道 面上的多功能衛星或地面關口站分層部署，實現全球無縫覆蓋，主要 用于地面網絡的延伸和擴展，可為地面骨干網絡提供流量分擔、惡略 環境下的通信保障、全球化通信傳輸等功能。

在地面網絡中，已經存在成熟的多種組播路由協議，主要包括 DVMRP、MOSPF、PIM-DM、PIM-SM、PIM-SSM等。這些協議主要用在 地面拓撲穩定的有線網絡中。而在天基網絡中，由于鏈路通斷、節點 能力受限、終端同端口通信等特性，直接應用這些地面標準路由協議，在網絡的擴展性、移動性、安全性等方面效果并不好。

目前天基低軌網絡中的組播路由算法研究比較多，國內外研究人 員從降低切換開銷、降低系統利用率、優化星間負載均衡、保障服務 質量等多個角度對低軌組播路由的優化策略進行過研究，也提出了很 多理論算法。天基網絡的組播路由方法研究的比較少，一方面天基網 絡較天基低軌網絡而言，拓撲相對穩定簡單，另一方面天基網絡單星 覆蓋范圍比較大，星間組網的場景少一些。但是，隨著天地一體化網 絡的建設與天基網絡的提出，高軌星間組網需求日益迫切，而天基網 絡照搬地面標準路由協議，所存在的問題也逐漸被認識。

首先，組播存在同端口通信問題，在天基網絡中，衛星終端作為 組播路由器，與骨干衛星節點進行交互，由于骨干節點多數為高軌衛 星，星上安裝多個波束，每個波束覆蓋的區域很大，波束內的衛星終 端互相進行組播通信時，無法進行正常的組播路由協議收斂，這是由 地面網絡和無線網絡的鏈路不同導致的。目前已知的做法是在衛星波 束同端口轉發時設置開關，在需要波束內組播通信時，打開開關，組 播數據在同波束下廣播一份，以便讓波束內衛星終端收到，這種做法 無法根據接收者的實際情況做到動態轉發，屬于靜態配置的做法。

其次，標準組播路由協議PIM-DM在天基網絡中的擴展性很差， 標準組播路由協議PIM-DM屬于業務驅動的組播轉發，存在周期性的 組播流全網洪泛，組播流到達時需要將組播流信息上報給CPU，由CPU 實時生成組播路由表，同時PIM-DM協議依賴于單播路由協議，需要 定期刷新狀態，周期維護組播流狀態，以上這些處理都給星載節點造 成極大的處理負擔，而星載節點能力十分受限，因此不能在現有條件 下支持大規模終端組網。

第三，標準組播路由協議PIM-DM針對地面固定網絡設計，無法 適應衛星終端的跨星跨波束切換等特性，標準組播路由協議PIM-DM 不支持移動性，在組播路由器發生移動后，重配地址，重新等待單播 路由協議收斂，嚴重限制標準組播路由協議PIM-DM在天基網絡中的 使用。

最后，標準組播路由協議PIM-DM采用分布式設計，針對進入天 基網絡的組播源和組播接收者，無法進行有效管控，路由協議容易被 攻擊，組播流量容易被誘導，導致天基網絡安全性變差。

發明內容