一种多媒体卫星通信系统的星载IP交换标签分发方法技术方案

一种多媒体卫星通信系统的星载IP交换标签及其分发方法，星载IP交换标签由入口标签字段、出口标签字段以及标签校验字段组成。星载IP交换标签分发方法包括转发等价类区分阶段、转发标签信息表生成阶段以及标签分发阶段。本发明专利技术能够适应多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统容量的提升、用户数目的增加，可降低多波束GEO宽带多媒体卫星通信中控制信息对空间通信资源的占用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统的星载IP交换标签及其分发方法，即一种多媒体卫星通信系统的星载IP交换标签及其分发方法，可应用于宽带多媒体卫星通信

技术介绍
宽带多媒体卫星通信系统是数字多媒体、卫星通信广播与互联网的有机结合，旨在为一系列新的卫星通信应用提供统一的服务平台，实现大容量宽带数据通信，为用户提供高质量的Internet接入和各种互动式多媒体服务。随着技术的发展，宽带多媒体卫星通信系统广泛采用多波束技术实现系统容量的大幅度提升。多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统一般由一颗多波束宽带多媒体通信卫星、地面应用系统(用户和信关站)、网络管理控制中心等三大部分组成。其中，多波束宽带多媒体通信卫星提供面向用户服务的用户波束、面向信关站的业务接入波束以及面向网络管理控制中心的波束；卫星可以是透明转发的，也可以具备星载交换能力。由于具备星载交换能力的多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统可实现用户间单跳通信，因此随着通信及网络技术的不断发展以及宇航级器件能力的不断提升，星载交换技术得到了迅速发展。当前，多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统星载交换主流技术包括子带交换以及异步传输模式(ATM)交换。其中，子带交换技术目前已经非常成熟，典型代表为美国宽带全球系统(WGS)，支持1872个2.6MHz子带的交换，系统传输容量高达2.4Gbps。20世纪80和90年代，ATM技术得到长足发展，曾被认为是统一地面通信网络的最佳选项。受其影响，同时期开始研发的多波束GEO宽带多媒体卫星纷纷采用ATM作为星上分组交换技术，典型代表是星上支持ATM交换的日本超高因特网卫星(WINDS)系统。ATM技术确实能在一定程度上满足卫星通信系统对带宽利用率、流量控制和网络管理的需求。但是，ATM交换中的繁复信令使得系统建设非常复杂，影响了多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统的建设与发展。与此同时，以ATM为基础的地面宽带综合服务数字网(B-ISDN，Broadband-Integrated Services Digital Network)也未能成功，反而是以IP协议为基础的因特网以易用性和开放性最终胜出。IP协议的广泛使用促使卫星通信网络逐步向IP网络靠拢，在多波束GEO宽带多媒体卫星上采用IP交换技术，将推进宽带多媒体卫星通信系统天地一体化建设并促进宽带卫星通信系统与地面网络有机融合。然而在星载IP交换方面，虽然国内外都进行了大量的研究、仿真与地面验证试验，但目前还未有实际系统应用的报道。应用于多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统的星载IP交换的重点是解决在有限器件能力条件下交换协议处理和大容量数据交换的问题。为此，在设计上需要研究与之密切相关的星载IP交换标签及其分发方法，简化交换式分组传输通路建立的控制流程，推动技术实现。
技术实现思路
本专利技术的技术解决方案：提出一种应用于多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统的星载IP交换标签及其分发方法，即一种多媒体卫星通信系统的星载IP交换标签及其分发方法，该交换标签及其交换流程能够适应多波束GEO宽带多媒体卫星系统容量的提升以及用户数目的增加，并可降低卫星通信中控制信息对空间通信资源的占用率。本专利技术的技术解决方案是：作为星载IP技术的核心，一种应用于多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统的星载IP交换标签，包括：入口标签字段、出口标签字段以及标签校验字段；所述星载IP交换标签后为业务字段；入口标签字段代表星载交换机对应的输入端口号，该输入端口号对应一个固定的上行用户点波束或信关站业务接入点波束或网络管理控制中心波束；所述网络管理控制中心为对多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统进行管理和控制的机构；出口标签字段分为两个部分，前一部分代表星载交换机对应的输出端口号，该输出端口号与下行用户点波束或信关站业务接入点波束或网络管理控制中心波束相对应，后一部分代表业务字段的优先级；标签校验字段对入口标签字段和出口标签字段组成的标签值进行校验；预先设定入口标签字段的最高位为判断标识位，当入口标签字段为8位时，入口标签字段的最高位为即第8位，根据判断标识位，判断输入端口号对应的是网络管理控制中心波束还是上行用户点波束或信关站业务接入点波束，如果对应的是网络管理控制中心波束，该入口标签字段对应的星载IP交换标签后的业务字段用于多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统的管理和控制，如果对应的是上行用户点波束或信关站业务接入点波束，该入口标签字段对应的星载IP交换标签后的业务字段用于传输多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统的业务数据；预先设定入口标签字段的次最高位为判断标识位，当入口标签字段为8位时，入口标签字段的最高位为即第7位，根据次最高位判断标识位，判断输入端口号对应的是上行用户点波束还是信关站业务接入点波束，如果对应的是上行用户点波束，该入口标签字段对应的星载IP交换标签后的业务字段是来自用户终端；如果对应的是信关站业务接入点波束，该入口标签字段对应的星载IP交换标签后的业务字段是来自信关站。入口标签字段采用二进制编码构成。出口标签字段的前一部分采用比特位图形式构成，出口标签字段的后一部分采用二进制编码构成。标签校验字段采用循环冗余校验(CRC)方式对标签值进行校验。当入口标签字段为8位bit时，所述入口标签字段的次最高位为第8bit，次高位为第7bit。一种应用于多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统的星载IP交换标签分发方法，包括转发等价类区分阶段、转发标签信息表生成阶段以及标签分发阶段。转发等价类是在转发过程中以等效的方式处理的一组数据分组。对于同一个转发等价类，在分组头中需插入相同的IP交换标签。由于多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统中只有一台星载IP交换机，因此分组的转发等价类只与其目的地址和数据的优先级属性相关。转发等价类区分阶段步骤如下：(1)获取用户或信关站或网络管理控制中心发送的分组数据的送达目的地和数据的优先级属性；(2)当数据的送达目的地不同，为用户发送的分组数据加不同的星载IP交换标签，星载IP交换标签的出口标签字段的前一部分不同；当送达目的地相同但数据的优先级属性不同，星载IP交换标签的出口标签字段的后一部分不同；当系统支持N级业务优先级时，对应同一波束的转发等价类为N种。为了采用标签交换的方式实现报文的快速交换转发，需要在系统中的各节点维护转发标签信息表。转发标签信息表以路由信息表为基础，在路由表后添加星载IP交换标签。转发标签信息表生成阶段步骤如下：(3)根据设定的路由算法生成多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统的路由信息表，路由信息表包括分组数据的下一跳节点和输出端口；下一跳节点为用户本地网关或多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统内的另一个用户或信关站或网络管理控制中心；输出端口为本地网络或多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统内的卫星；(4)将步骤(3)生成的路由信息表添加星载IP交换标签生成转发标签信息表，星载IP交换标签包括输入标签和输出标签，输入标签为入口交换标签，输出标签为出口交换标签；转发标签信息表需要按需或定时更新并保存在多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统中各节点；标签分发阶段步骤如下：(5)当重路由事件发生或转发标签信息表需定时更新时，多波束G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多媒体卫星通信系统的星载IP交换标签，其特征在于：包括：入口标签字段、出口标签字段以及标签校验字段；所述星载IP交换标签后为业务字段；所述入口标签字段，代表星载IP交换机对应的输入端口号，该输入端口号对应一个固定的上行用户点波束或信关站业务接入点波束或网络管理控制中心波束；所述网络管理控制中心为对多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统进行管理和控制的机构；所述出口标签字段，分为两个部分，前一部分代表星载IP交换机对应的输出端口号，该输出端口号与下行用户点波束或信关站业务接入点波束或网络管理控制中心波束相对应，后一部分代表业务字段的优先级；标签校验字段对入口标签字段和出口标签字段组成的标签值进行校验；预先设定入口标签字段的最高位为判断标识位，根据判断标识位，判断输入端口号对应的是网络管理控制中心波束还是上行用户点波束或信关站业务接入点波束，如果对应的是网络管理控制中心波束，该入口标签字段对应的星载IP交换标签后的业务字段用于多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统的管理和控制，如果对应的是上行用户点波束或信关站业务接入点波束，该入口标签字段对应的星载IP交换标签后的业务字段用于传输多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统的业务数据；预先设定入口标签字段的次最高位为判断标识位，根据次最高位判断标识位，判断输入端口号对应的是上行用户点波束还是信关站业务接入点波束，如果对应的是上行用户点波束，该入口标签字段对应的星载IP交换标签后的业务字段是来自用户终端；如果对应的是信关站业务接入点波束，该入口标签字段对应的星载IP交换标签后的业务字段是来自信关站。...

【技术特征摘要】
1.一种多媒体卫星通信系统的星载IP交换标签，其特征在于：包括：入口标签字段、出口标签字段以及标签校验字段；所述星载IP交换标签后为业务字段；所述入口标签字段，代表星载IP交换机对应的输入端口号，该输入端口号对应一个固定的上行用户点波束或信关站业务接入点波束或网络管理控制中心波束；所述网络管理控制中心为对多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统进行管理和控制的机构；所述出口标签字段，分为两个部分，前一部分代表星载IP交换机对应的输出端口号，该输出端口号与下行用户点波束或信关站业务接入点波束或网络管理控制中心波束相对应，后一部分代表业务字段的优先级；标签校验字段对入口标签字段和出口标签字段组成的标签值进行校验；预先设定入口标签字段的最高位为判断标识位，根据判断标识位，判断输入端口号对应的是网络管理控制中心波束还是上行用户点波束或信关站业务接入点波束，如果对应的是网络管理控制中心波束，该入口标签字段对应的星载IP交换标签后的业务字段用于多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统的管理和控制，如果对应的是上行用户点波束或信关站业务接入点波束，该入口标签字段对应的星载IP交换标签后的业务字段用于传输多波束GEO宽带多媒体卫星通信系统的业务数据；预先设定入口标签字段的次最高位为判断标识位，根据次最高位判断标识位，判断输入端口号对应的是上行用户点波束还是信关站业务接入点波束，如果对应的是上行用户点波束，该入口标签字段对应的星载IP交换标签后的业务字段是来自用户终端；如果对应的是信关站业务接入点波束，该入口标签字段对应的星载IP交换标签后的业务字段是来自信关站。2.根据权利要求1所述的一种多媒体卫星通信系统的星载IP交换标签，其特征在于：所述入口标签字段采用二进制编码构成。3.根据权利要求1所述的一种多媒体卫星通信系统的星载IP交换标签，其特征在于：所述出口标签字段的前一部分采用比特位图形式构成，所述出口标签字段的后一部分采用二进制编码构成。4.根据权利要求1所述的一种多媒体卫星通信系统的星载IP交换标签，其特征在于：所述标签校验字段采用循环冗余校验CRC方式对标签值进行校验。5.根据权利要求1所述的一种多媒体卫星通信系统的星载IP交...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶滢，梁宗闯，冯瑄，沈宇飞，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11