空地一体化光网络中光纤链路的业务保护方法和控制器技术

本发明专利技术公开了一种空地一体化光网络中光纤链路的业务保护方法和控制器，所述方法包括：为待保护的光纤链路的首尾光节点S、D，分别选择可接入的两个地面站S’、D’；构建从S’到D’的空间光连接路由P(S’→D’)；对S、D、S’、D’以及P(S’→D’)经过的每个卫星进行配置，构建S→S’→P(S’→D’)→D’→D的链路保护结构；在S→D的光纤链路故障时，光节点S、D利用所述链路保护结构继续进行业务数据的传输。应用本发明专利技术能够解决地面光纤链路在灾难场景下的业务保护问题。

Service protection method and controller of optical fiber link in air ground integrated optical network

【技术实现步骤摘要】
空地一体化光网络中光纤链路的业务保护方法和控制器
本专利技术涉及空地一体化光网络
，特别是指一种空地一体化光网络中光纤链路的业务保护方法和控制器。
技术介绍
频繁发生的自然灾难和人为破坏严重影响了光网络的正常运行。对于地面光网络的每条光纤链路而言，当发生故障时，可以利用已有的生存性技术进行中断业务的保护恢复。然而绝大多数已有的生存性技术往往依赖地面光网络自身的连通性进行实施，当自然灾难或者人为破坏导致地面光网络的节点或者链路出现大面积的故障时，造成网络孤岛，甚至瘫痪时，仅仅依赖地面光网络自身是无法实现中断业务的恢复。随着卫星通信的发展，利用卫星网络实现地面光网络抗毁能力的提升成为一种新的思路。由于卫星位于400公里以上的空间区域，通常不受地面各类自然灾难的影响，因此卫星网络和地面光网络具有灾难独立性，利用卫星网络进行地面光网络业务的保护恢复能够实现真正意义上的抗毁。但是，基于射频通信的卫星网络和地面光网络采用不同的传输体制和协议，传输速率、时延、传输协议、物理损伤等完全不同，如果要进行协同的保护恢复，需要进行复杂的信号、码速、协议转换，操作复杂，实现效率低。空间光网络由于与地面光网络采用相同的传输体制，能够直接进行业务的快速切换，操作简单，因此利用空间光网络进行地面光网络的协同抗毁设计成为必然选择。随着空间光网络和地面光网络不断地融合，空地一体化光网络将成为未来核心的高速大容量传送网。对于空间光网络和地面光网络组成的空地一体化光网络来说，目前还没有行之有效的生存性方案。
技术实现思路
>有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种空地一体化光网络中光纤链路的业务保护方法和控制器，能够解决地面光纤链路在灾难场景下的业务保护问题。基于上述目的本专利技术提供一种空地一体化光网络中光纤链路的业务保护方法，包括：为待保护的光纤链路的首尾光节点S、D，分别选择可接入的两个地面站S’、D’；构建从S’到D’的空间光连接路由P(S’→D’)；对S、D、S’、D’以及P(S’→D’)经过的每个卫星进行配置，构建S→S’→P(S’→D’)→D’→D的链路保护结构；在S→D的光纤链路故障时，光节点S、D利用所述链路保护结构继续进行业务数据的传输。其中，所述为待保护的光纤链路的首尾光节点S、D，分别选择可接入的两个地面站S’、D’，具体包括：为光节点S、D，分别选择不在同一个共享灾难风险区域中的距离最近的两个地面站S’、D’。其中，所述构建从S’到D’的空间光连接路由P(S’→D’)，具体包括：将地面站S’、D’加入到卫星和地面站集合V中；对于V中的每个地面站，将可接入到该地面站的LEO卫星加入到V中，直到没有卫星能够加入到集合V中；并将集合V中的卫星与地面站S’或D’之间的激光链路加入到激光链路集合E中；对于V中的每个卫星，将可接入到该卫星的LEO卫星、MEO卫星和GEO卫星加入到V中，直到没有卫星能够加入到集合V中；并将集合V中的卫星之间的激光链路加入到激光链路集合E中，构成空间段实时网络拓扑G(V,E)；将空闲的频谱资源小于预设带宽值的激光链路从G(V,E)中删除后，在G(V,E)中确定出一条从S’到D’的空间光连接路由P(S’→D’)。较佳地，所述在G(V,E)中确定出一条从S’到D’的空间光连接路由P(S’→D’)，具体包括：在更新后的G(V,E)中利用最短K条路径算法计算K条从地面站S’到地面站D’的空间光连接路由；选择持续时间最长的空间光连接路由作为P(S’→D’)；其中，K为大于1的自然数。其中，所述对S、D、S’、D’以及P(S’→D’)经过的每个卫星进行配置，构建S→S’→P(S’→D’)→D’→D的链路保护结构，具体包括：为所述链路保护结构上的每个节点配置预留到下个节点的、带宽不小于预设带宽值的端口资源。进一步，所述方法还包括：根据所述链路保护结构中的空间光连接的持续时间，判断当前的环形光链路结构即将失效时，构建从S’到D’的新的空间光连接路由P’(S’→D’)；对S、D、S’、D’以及P’(S’→D’)经过的每个卫星进行配置，构建S→S’→P’(S’→D’)→D’→D的新的链路保护结构。本专利技术还提供一种控制器，包括：地面站选择模块，用于为待保护的光纤链路的首尾光节点S、D，分别选择可接入的两个地面站S’、D’；空间光连接路由构建模块，用于构建从S’到D’的空间光连接路由P(S’→D’)；链路结构配置模块，用于对S、D、S’、D’以及P(S’→D’)经过的每个卫星进行配置，构建S→S’→P(S’→D’)→D’→D的链路保护结构，用于在S→D的光纤链路故障时，便于光节点S、D利用所述链路保护结构继续进行业务数据的传输。进一步，所述控制器还包括：链路结构更新模块，用于根据所述链路保护结构中的空间光连接的持续时间，判断当前的环形光链路结构即将失效时，向所述空间光连接路由构建模块发送路由构建通知；以及所述空间光连接路由构建模块还用于在接收到所述路由构建通知后，构建从S’到D’的新的空间光连接路由P’(S’→D’)；并向所述链路结构配置模块发送链路结构配置通知；以及所述链路结构配置模块还用于在接收到所述链路结构配置通知后，对S、D、S’、D’以及P’(S’→D’)经过的每个卫星进行配置，构建S→S’→P’(S’→D’)→D’→D的新的链路保护结构。本专利技术还提供一种空地一体化光网络，包括空间段光网络和地面段光网络，以及还包括：如上所述的控制器；以及所述地面段光网络中待保护的光纤链路的首光节点S用于通过控制1×2的光开关将业务数据的输出通道由所述光纤链路切换至所述链路保护结构中的S→S’链路；所述待保护的光纤链路的尾光节点D用于通过控制2×1的光开关将业务数据的接收通道从所述光纤链路切换到链路保护结构中的D’→D链路。本专利技术的技术方案中，为待保护的光纤链路的首尾光节点S、D，选择地面站S’、D’后，构建从S’到D’的空间光连接路由P(S’→D’)，进而构建S→S’→P(S’→D’)→D’→D的链路保护结构；当地面光纤链路出现故障时直接将工作业务切换到链路保护结构中，能够保护地面光纤链路在灾难场景下所需要传输的业务；而且，由于本专利技术的环形链路结构中的星间、星地之间的光连接，主要是通过激光信号进行业务数据的传输，因此，地面的光纤链路中的光信号无需进行复杂的信号、协议、速率等转化，就可以利用环形链路结构中的星间、星地之间的光连接快速进行业务保护恢复。此外，本专利技术的技术方案中，还可根据构建的链路保护结构中的空间光连接的持续时间，判断当前的环形光链路结构即将失效时，构建新的链路保护结构，即实现对链路保护结构的实时更新，形成对待保护的光纤链路的持续的保护。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种空地一体化光网络中光纤链路的业务保护方法流程图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空地一体化光网络中光纤链路的业务保护方法，其特征在于，包括：/n为待保护的光纤链路的首尾光节点S、D，分别选择可接入的两个地面站S’、D’；/n构建从S’到D’的空间光连接路由P(S’→D’)；/n对S、D、S’、D’以及P(S’→D’)经过的每个卫星进行配置，构建S→S’→P(S’→D’)→D’→D的链路保护结构；/n在S→D的光纤链路故障时，光节点S、D利用所述链路保护结构继续进行业务数据的传输。/n

【技术特征摘要】
1.一种空地一体化光网络中光纤链路的业务保护方法，其特征在于，包括：
为待保护的光纤链路的首尾光节点S、D，分别选择可接入的两个地面站S’、D’；
构建从S’到D’的空间光连接路由P(S’→D’)；
对S、D、S’、D’以及P(S’→D’)经过的每个卫星进行配置，构建S→S’→P(S’→D’)→D’→D的链路保护结构；
在S→D的光纤链路故障时，光节点S、D利用所述链路保护结构继续进行业务数据的传输。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为待保护的光纤链路的首尾光节点S、D，分别选择可接入的两个地面站S’、D’，具体包括：
为光节点S、D，分别选择不在同一个共享灾难风险区域中的距离最近的两个地面站S’、D’。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建从S’到D’的空间光连接路由P(S’→D’)，具体包括：
将地面站S’、D’加入到卫星和地面站集合V中；
对于V中的每个地面站，将可接入到该地面站的LEO卫星加入到V中，直到没有卫星能够加入到集合V中；并
将集合V中的卫星与地面站S’或D’之间的激光链路加入到激光链路集合E中；
对于V中的每个卫星，将可接入到该卫星的LEO卫星、MEO卫星和GEO卫星加入到V中，直到没有卫星能够加入到集合V中；并
将集合V中的卫星之间的激光链路加入到激光链路集合E中，构成空间段实时网络拓扑G(V,E)；
将空闲的频谱资源小于预设带宽值的激光链路从G(V,E)中删除后，在G(V,E)中确定出一条从S’到D’的空间光连接路由P(S’→D’)。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在G(V,E)中确定出一条从S’到D’的空间光连接路由P(S’→D’)，具体包括：
在更新后的G(V,E)中利用最短K条路径算法计算K条从地面站S’到地面站D’的空间光连接路由；
选择持续时间最长的空间光连接路由作为P(S’→D’)；
其中，K为大于1的自然数。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对S、D、S’、D’以及P(S’→D’)经过的每个卫星进行配置，构建S→S’→P(S’→D’)→D’→D的链路保护结构，具体包括：
为所述链路保护结构上的每个节点配置预留到下个节点的、带宽不小于预设...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新，黄善国，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11