星联网的组网方法及通信方法技术

本发明专利技术公开了星联网组网方法及通信方法。包括：待加入的新节点卫星向邻接节点卫星发送邻居发现信息，以确定已加入星联网的邻接节点卫星；邻居发现信息包括待加入星联网的顶层节点卫星信息；接收已加入星联网的邻接节点卫星反馈的邻居确认信息，根据确认信息建立邻接节点表以记录邻接节点卫星的信息；根据邻接节点表中记录的所述邻接节点卫星的信息向所述邻接节点卫星发送加入信息；接收所述邻接节点卫星所属的网关节点卫星根据加入信息反馈的加入确认信息，并依据加入确认消息的层次型逻辑坐标地址LLCAR‑ID建立新节点卫星的路由转发表、以记录新节点卫星到网关节点卫星的路由路径，获得星联网。本发明专利技术星联网动态组网快捷，实现了卫星资源的有效利用。

Networking method and communication method of satellite network

The invention discloses a networking method of star network and a communication method. These include: the new node satellite to be joined sends neighbor discovery information to the adjacent node satellite to determine the adjacent node satellite that has joined the satellite network; the neighbor discovery information includes the top-level node satellite information to be joined in the satellite network; the neighbor confirmation information received from the satellite feedback of the adjacent node that has joined the satellite network is received, and the neighbor node table is established according to the confirmation information to record the adjacent According to the information of the adjacent node satellite recorded in the adjacent node table, the joining information is sent to the adjacent node satellite; the affirmation information of the network node satellite belonging to the adjacent node satellite is received according to the joining information feedback, and the routing forwarding table of the new node satellite is established according to the hierarchical logical coordinate address LLCAR ID of the joining affirmation message for recording. The routing path from the new node satellite to the gateway node satellite obtains the satellite network. The satellite network dynamic networking of the invention is fast, and the effective utilization of satellite resources is realized.

【技术实现步骤摘要】
星联网的组网方法及通信方法
本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种星联网的组网方法及通信方法。
技术介绍
近年来分布式卫星网络经历了空间互联网，异构卫星网络，空间移动网络，以及新近提出的星联网(Internetofsatellite，IoSAT)架构。像铱星系统就是较早实现同类通信形式的系统，而NASA的空间通信与导航(SCaN)系统则是一类空间互联网和异构卫星网络(HSN)范式。这些卫星网络都解决了一类通信卫星的互联问题和提供了特定的卫星业务，但也都受到了一定的局限性和面临实现的复杂性。IEEEAccess2018发表的一篇文章提出星联网的概念，其通信模式由物联网(Internetofthings，IoT)概念衍生而来，故命名为IoSAT。星联网利用互联网技术促进异构嵌入式设备的互连。星联网的目的是在考虑即时卫星状态、目标和资源动态情况下实现不同卫星系统的偶发互连，创建星间网络。星联网是一类“联邦式卫星系统”(FederatedSatelliteSystem，FSS)的范式，即通过异构卫星之间的交互实现不同任务之间的双赢协作。和云计算类似，这种新范式的重点在于将那些在系统运行过程中未使用的卫星资源分享出去，供其它系统使用。作为卫星网络，星间网络的行为与卫星运动和资源利用相关，网络拓扑会是高度动态的，连接会频繁变化。这就给高效路由协议提出了挑战。例如在非常差的有损环境下如何提供无连接数据转发(session-less)以及容错/容迟；自适应路由协议能够了解网络状态，针对不可预测事件(如节点脱离星间网络或节点故障)做出反应；多径路由应对转发路径故障或拥塞网络以改善网络行为；利用位置辅助按需路由来有效地利用卫星的时空可达性获得优化的路径；以及在资源消耗、管理复杂度/成本和路由优化之间进行折衷设计的考量。通过分析，将多种协议与星联网需要的特性进行对比后发现，位置辅助按需路由(LAOR)、区域路由协议(ZRP)、AdHoc按需多径距离矢量(AOMDV)、低功耗有损网络路由协议(RPL)、能量感知Epidemic(EAEpidemic)和PROPHET路由协议虽然均可作为星联网的候选协议，但是，并不能够满足星间网络所有特性。例如LAOR依赖于GPS基础设施，实现成本太高。另外LAOR采用泛洪的方式传递路由控制信息，大量信令信息占用大量带宽资源；AOMDV支持Mesh拓扑，但在具有大量卫星节点的拓扑空间里路由性能下降。AOMDV是典型的反应式路由，节点发送第一个数据包前要先进行路由发现，延迟较大。ZRP引入了多层次范围的概念，把按需路由和表驱动路由相结合，缩小了路由发现信息洪泛的范围，但在全局范围内使用按需路由仍然不能避免按需路由带来的时延；RPL只支持树形的邻接拓扑，但节点之间的转发必须经过根节点，导致转发性能下降，更重要的是星联网是一类按需构造的虚拟网络，其生命周期取决于给定业务目标的需要，同时由于低轨卫星的相对位置时刻变化，因此需要动态的对卫星进行组网，以实现资源分配，有效利用卫星资源。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种星联网组网方法及通信方法，用以解决现有技术中存在的星联网动态组网过程复杂，不能有效利用卫星资源的问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种星联网的组网方法，包括如下步骤：待加入的新节点卫星向邻接节点卫星发送邻居发现信息，以确定已加入星联网的邻接节点卫星；所述邻居发现信息包括待加入星联网的顶层节点卫星信息；接收所述已加入星联网的邻接节点卫星反馈的邻居确认信息，根据所述确认信息建立邻接节点表以记录所述邻接节点卫星的信息；根据所述邻接节点表中记录的所述邻接节点卫星的信息向所述邻接节点卫星发送加入信息；接收所述邻接节点卫星所属的网关节点卫星根据所述加入信息反馈的加入确认信息，并依据所述加入确认消息的层次型逻辑坐标地址LLCAR-ID建立所述新节点卫星的路由转发表用以记录新节点卫星到所述网关节点卫星的路由路径，获得星联网。可选的，在所述待加入的新节点卫星向邻接节点卫星发送邻居发现信息之前，所述方法还包括：基于多路径逻辑坐标树MPLCT建立基础星联网；利用所述基础星联网中的网关节点卫星对所述待加入的新节点卫星进行入网管理。所述在待加入的新节点卫星向邻接节点卫星发送邻居发现信息时，所述方法还包括创建消息临时转接表，并在所述消息临时转接表中建立表项用以记录发射所述邻居发现信息的所有端口号及接收所述邻居发现信息的邻接节点卫星信息。可选的，所述在接收所述已加入星联网的邻接节点卫星反馈的邻居确认信息，根据所述确认信息建立邻接节点表以记录所述邻接节点卫星的信息时，所述方法还包括删除所述消息临时转接表中关于所述邻接节点卫星的表项。可选的，其所述邻居发现信息中包含以下一种或几种：待加入星联网的顶层节点卫星信息、所述的新节点卫星的无线端口的IP地址、所述新节点卫星的无线端口的MAC地址、所述新节点卫星的资源信息。可选的，所述邻居确认信息包括以下信息中的一种或几种：邻接节点卫星的名字LLCAR-ID，邻接节点卫星的设备类型、邻接节点卫星的厂家产品序列号、邻接节点卫星无线端口的IP、邻接节点卫星无线端口的MAC地址以及无线端口资源信息。可选的，所述加入信息包括以下一种或几种：待加入星联网的顶层节点卫星的名称、顶层节点卫星的设备类型、顶层节点卫星的厂家产品序列号、新节点卫星的无线端口的IP地址和新节点卫星的MAC地址。可选的，所述确认信息中包括以下一种或几种：新节点卫星的设备类型、新节点卫星的序列号、新节点的IP地址和新节点卫星的MAC地址。可选的，所述加入信息和所述加入确认信息的数据包的格式包括以下一种或几种：包头扩充标记ExtendedHeaderFlag、版本标记Version、数据包类型PacketType、消息类型MessageType、随机数Nonce、数据包最大转发跳数TTL、长度Length和层次型逻辑区域坐标消息有效载荷LLCARMsgPayload可选的，所述接收所述邻接节点卫星所属的网关节点卫星根据所述加入信息反馈的加入确认信息，具体包括：判断邻接节点卫星是否为管理新节点卫星的网关节点卫星，若是，直接接收所述邻接节点卫星反馈的加入确认信息；若不是，则利用所述邻接节点卫星向所述邻接节点卫星对应的上层节点卫星逐层转发所述加入信息，以使所述邻接节点卫星所属的网关节点卫星接收到所述加入信息，接收所述网关节点卫星根据所述加入信息反馈的加入确认信息。可选的，所述层次型逻辑坐标地址LLCAR-ID与节点卫星的物理地址一一对应，用以支持用户应用层数据包的转发；其中所述卫星节点的物理地址包括卫星链路ID、卫星的IPv6地址或卫星的GPS/北斗地理坐标。可选的，所述层次型逻辑坐标地址LLCAR-ID的获得方法具体包括：利用所述网关节点卫星根据新节点卫星的统一资源定位符URL或统一资源标识符URI来标识新节点卫星，获得LLCAR-ID。可选的，所述依据所述加入确认消息的层次型逻辑坐标地址LLCAR-ID建立所述新节点卫星的路由转发表用以记录新节点到所述网关节点卫星的路由路径，获得星联网，具体包括：利用位向量方法为所述层次型逻辑区域坐标地址中的各层逻辑区域坐标地址进行二进制编码获得编码后的坐标地址；将所述编码后的坐标地址映射到路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种星联网的组网方法，其特征在于，包括如下步骤：待加入的新节点卫星向邻接节点卫星发送邻居发现信息，以确定已加入星联网的邻接节点卫星；所述邻居发现信息包括待加入星联网的顶层节点卫星信息；接收所述已加入星联网的邻接节点卫星反馈的邻居确认信息，根据所述确认信息建立邻接节点表以记录所述邻接节点卫星的信息；根据所述邻接节点表中记录的所述邻接节点卫星的信息向所述邻接节点卫星发送加入信息；接收所述邻接节点卫星所属的网关节点卫星根据所述加入信息反馈的加入确认信息，并依据所述加入确认消息的层次型逻辑坐标地址LLCAR‑ID建立所述新节点卫星的路由转发表用以记录新节点卫星到所述网关节点卫星的路由路径，获得星联网。

【技术特征摘要】
1.一种星联网的组网方法，其特征在于，包括如下步骤：待加入的新节点卫星向邻接节点卫星发送邻居发现信息，以确定已加入星联网的邻接节点卫星；所述邻居发现信息包括待加入星联网的顶层节点卫星信息；接收所述已加入星联网的邻接节点卫星反馈的邻居确认信息，根据所述确认信息建立邻接节点表以记录所述邻接节点卫星的信息；根据所述邻接节点表中记录的所述邻接节点卫星的信息向所述邻接节点卫星发送加入信息；接收所述邻接节点卫星所属的网关节点卫星根据所述加入信息反馈的加入确认信息，并依据所述加入确认消息的层次型逻辑坐标地址LLCAR-ID建立所述新节点卫星的路由转发表用以记录新节点卫星到所述网关节点卫星的路由路径，获得星联网。2.如权利要求1所述的星联网的组网方法，其特征在于，在所述待加入的新节点卫星向邻接节点卫星发送邻居发现信息之前，所述方法还包括：基于多路径逻辑坐标树MPLCT建立基础星联网；利用所述基础星联网中的网关节点卫星对所述待加入的新节点卫星进行入网管理。3.如权利要求1所述的星联网的组网方法，其特征在于，所述在待加入的新节点卫星向邻接节点卫星发送邻居发现信息时，所述方法还包括创建消息临时转接表，并在所述消息临时转接表中建立表项用以记录发射所述邻居发现信息的所有端口号及接收所述邻居发现信息的邻接节点卫星信息。4.如权利要求3所述的星联网的组网方法，其特征在于，所述在接收所述已加入星联网的邻接节点卫星反馈的邻居确认信息，根据所述确认信息建立邻接节点表以记录所述邻接节点卫星的信息时，所述方法还包括删除所述消息临时转接表中关于所述邻接节点卫星的表项。5.如权利要求1所述的星联网组网方法，其特征在于，所述接收所述邻接节点卫星所属的网关节点卫星根据所述加入信息反馈的加入确认信息，具体包括：判断邻接节点卫星是否为管理新节点卫星的网关节点卫星，若是，直接接收所述邻接节点卫星反馈的加入确认信息；若不是，则利用所述邻接节点卫星向所述邻接节点卫星对应的上层节点卫星逐层转发所述加入信息，以使所述邻接节点卫星所属的网关节点卫星接收到所述加入信息，接收所述网关节点卫星根据所述加入信息反馈的加入确认信息。6.如权利要求1所述的星联网组网方法，其特征在于，所述层次型逻辑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国强，谢海永，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司电子科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11