移动卫星多协议标签交换网络系统及其操作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种移动卫星多协议标签交换网络系统及其操作方法，该系统包括：用户层，提供用户的状态信息和业务请求等信息；接入层，用于进行移动卫星多协议标签交换网络同其它网络及用户终端的连接，实现路由发起和标签分发以及用户服务质量管理和接入流量工程控制等功能；核心层，用于将业务信息按多协议标签进行交换转发、路径维护等功能。本发明专利技术还提供了移动卫星多协议标签交换网络系统的操作方法，将动态拓扑静态化，可有效降低拓扑动态性对网络的影响。本发明专利技术可与基于ＩＰ的因特网有效兼容，并为针对不同业务提供服务质量和网络流量工程服务；适应移动卫星网络长时延、拓扑动态性以及网络资源昂贵的特点；支持数据、多媒体等多种业务传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天信息领域，尤其涉及一种以移动卫星为核心，利用卫星节点实现全球(或区域)数据、多媒体等综合业务通信的移位卫星多协议标签交换网络系统及其操作方法。
技术介绍
移动卫星通信网络作为下一代移动通信(4G)的重要组成部分，需要与陆地上的蜂窝系统合为一体，为不同的用户提供无处不在的全球通信网。这需要移动卫星通信网络实现与地面通信网络的无缝连接并为用户提供网络服务质量(Quality of service，简称QoS)服务，并需要最优地利用卫星资源。现有的宽带卫星系统主要采用卫星异步传输模式(Asynchronismtransmission mode，简称ATM)技术和卫星IP技术。ATM技术可以为不同的业务提供很好的QoS保证，并可利用ATM中面向连接的虚通路以及流量分类等方法为移动卫星网络提供有效的流量工程设计、支持的业务带宽相对较大。但ATM技术的不足之处在于：无法与目前广泛使用的基于IP的因特网(Internet)有效兼容。卫星IP技术可以提供与地面因特网(Internet)的无缝连接，且实现简单、具有很好的应用前景，但卫星IP技术的不足之处在于：需要解决网络业务的QoS保证和网络流量工程等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对上述现有宽带卫星系统中ATM技术无法与IP有效-->兼容和卫星IP技术需要解决网络业务的QoS保证和网络流量工程等问题的缺陷，提供一种移动卫星多网络协议标签交换网络系统及其操作方法，能够实现移动卫星通信网络与地面通信网络的无缝连接，并为用户提供QoS和网络流量工程服务，且针对移动卫星网络的拓扑动态性，将移动卫星网络动态拓扑静态化，使多协议标签交换(Multi-protocol label switching，简称MPLS)技术应用于移动卫星网络。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种移动卫星多协议标签交换网络系统，包括依次连接的用户层、接入层和核心层：用户层，用于提供用户的状态信息和业务请求等信息；接入层，用于进行移动卫星多协议标签交换网络同其它网络及用户终端的连接，实现路由发起和标签分发以及用户服务质量管理和相应的接入流量工程控制等功能；核心层，用于将业务信息按多协议标签进行交换转发、路径维护等功能。上述技术方案中，所述接入层包括用户状态模块、网络状态模块、路由计算模块、信令管理模块：用户状态模块用于为路由计算提供用户请求信息，所述请求信息包括服务质量需求信息；网络状态模块，与路由计算模块连接，用于为路由计算提供移动卫星网络的状态信息；网络状态模块进一步可包括拓扑状态信息子模块与链路状态信息子模块；路由计算模块，与网络状态模块和信令管理模块连接，用于计算路由最短路径和满足用户服务质量要求及网络流量工程的最优路径；信令管理模块，与路由计算模块连接，用于负责移动卫星多协议标签的转发、分配、撤销、映射和维护等功能。所述接入层还可以包括：路径维护模块，与路由计算模块、信令管理模块及标签交换路径(Label Switching Path，简称LSP)管理模块连接，用于维护移动卫星网络现有路径通信的持续性和有效性，处理突发故障；LSP管理模块，与路由计算模块、信令管理模块、路径维护模块及网络状态模块连接，用于根据路由计算模块计算的结果和信令管理模块的信令协-->议建立相应的LSP，并负责该LSP的维护和撤销，并将LSP建立和撤销引起的变化反馈到网络状态模块。所述核心层包括：转发模块，用于根据建立的LDP进行业务信息转发；路径维护模块，用于节点间发生异常时，负责路径的维护。本专利技术还提出了一种移动卫星多协议标签交换网络系统的操作方法，包括：接入层根据从用户层获取的用户状态信息及业务信息，生成/维护移动卫星多协议标签交换网络的网络状态信息及对业务信息传输的路径；核心层将按所述路径进行业务信息的交换转发和有效传输。上述生成/维护移动卫星多协议标签交换网络的网络状态信息及对业务信息传输的路径包括：移动卫星网络通过初始化生成网络状态信息；根据所述网络状态信息和已获取的业务请求信息生成和维护对该业务信息传输的路径。生成网络状态信息之后还可包括：根据移动卫星网络拓扑的变化和网络资源的情况，对网络状态信息进行调整和维护。本专利技术将MPLS技术引入移动卫星通信网络，能够实现移动卫星通信网络与目前广泛使用的基于IP的因特网(Internet)有效兼容，并为用户提供QoS和网络流量工程服务，针对移动卫星通信网络的动态拓扑性，将系统分为三个层，并针对具体的层设置相应的功能模块，如：接入层的路径维护模块，专门针对卫星的拓扑动态问题，可适应该环境下通信的有效性；网络状态模块中将拓扑状态信息子模块与链路状态信息子模块分开，可更好的适应网络拓扑动态性；路由计算模块可有效针对卫星时延长的特点，而且还可为各种业务提供QOS保证。本专利技术还提供了系统的操作方法，将动态拓扑静态化，可有效降低拓扑动态性对网络的影响；对生成的网络状态信息进行维护，保持了移动卫星通信网络的稳定性。本专利技术具有如下有益效果：1)与目前广泛使用的基于IP的因特网(Internet)有效兼容，并-->为针对不同业务提供相应QoS和网络流量工程服务；2)可适应移动卫星网络长时延、拓扑动态性以及网络资源昂贵的特点；3)可支持数据、多媒体等多种业务传输。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术移动卫星多协议标签交换网络系统结构实施例一示意图；图2为本专利技术移动卫星多协议标签交换网络系统的接入层实施例一结构示意图；图3为本专利技术移动卫星多协议标签交换网络系统的接入层实施例二结构示意图；图4为本专利技术移动卫星多协议标签交换网络系统的操作方法实施例一流程图；图5为本专利技术移动卫星多协议标签交换网络系统的操作方法实施例二流程图；图6为本专利技术移动卫星多协议标签交换网络系统的操作方法实施例三流程图图7为本专利技术移动卫星多协议标签交换网络系统的操作方法状态解析示意图；图8为本专利技术移动卫星多协议标签交换网络系统的操作方法中生成网络状态信息的实施例一流程图；图9为本专利技术移动卫星多协议标签交换网络系统的操作方法中生成网络初始转发表的实施例示意图；图10为本专利技术移动卫星多协议标签交换网络系统的操作方法中网络状态信息生成和维护的状态解析示意图。-->具体实施方式MPLS技术虽然可提供与地面因特网(Internet)的无缝连接，解决网络业务的QoS保证和网络流量工程等问题。但是移动卫星网络与地面网络有着本质的差别，特别是它的拓扑时变性，使得传统的基于固定拓扑结构的MPLS技术不能直接应用于移动卫星网络。本专利技术并不是简单的将MPLS技术应用于移动卫星通信网络，而是针对移动卫星通信网络的拓扑动态性的特点，将动态拓扑静态化，有效降低拓扑动态性对网络的影响；对生成的网络状态信息进行维护，保持了移动卫星通信网络的稳定性，并在系统分层的基础上，针对具体的层设置不同的功能模块。下面通过图1-图10对本专利技术的系统及其操作方法作详细说明。图1为本专利技术移动卫星多协议标签交换网络系统结构实施例一示意图。如图1所示，移动卫星多协议标签交换(Multi-protoco Label Switch，以下简称MPLS)网络系统由依次连接的用户层、接入层和核心层组成：用户层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动卫星多协议标签交换网络系统，其特征在于，包括依次连接的用户层、接入层和核心层：用户层，用于提供用户的状态信息和业务请求等信息；接入层，用于进行移动卫星多协议标签交换网络同其它网络及用户终端的连接，实现路由发起和标签分 发以及用户服务质量管理和相应的接入流量工程控制等功能；核心层，用于将业务信息按多协议标签进行交换转发、路径维护等功能。

【技术特征摘要】
1.一种移动卫星多协议标签交换网络系统，其特征在于，包括依次连接的用户层、接入层和核心层：用户层，用于提供用户的状态信息和业务请求等信息；接入层，用于进行移动卫星多协议标签交换网络同其它网络及用户终端的连接，实现路由发起和标签分发以及用户服务质量管理和相应的接入流量工程控制等功能；核心层，用于将业务信息按多协议标签进行交换转发、路径维护等功能。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用户层为移动终端和/或通信网络中的终端节点。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接入层包括用户状态模块、网络状态模块、路由计算模块、信令管理模块：用户状态模块，用于为路由计算提供用户请求信息，所述请求信息包括服务质量需求信息；网络状态模块，与路由计算模块连接，用于为路由计算提供移动卫星网络的状态信息；路由计算模块，与网络状态模块和信令管理模块连接，用于计算路由最短路径和满足用户服务质量要求及网络流量工程的最优路径；信令管理模块，与路由计算模块连接，用于负责移动卫星多协议标签的转发、分配、撤销、映射和维护等功能。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述接入层还包括：路径维护模块，与路由计算模块、信令管理模块及标签交换路径管理模块连接，用于维护移动卫星网络现有路径通信的持续性和有效性，处理突发故障；标签交换路径管理模块，与路由计算模块、信令管理模块、路径维护模块及网络状态模块连接，用于根据路由计算模块计算的结果和信令管理模块的信令协议建立相应的标签交换路径，并负责该标签交换路径的维护和撤销，并将标签交换路径建立和撤销引起的变化反馈到网络状态模块。5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述网络状态模块包括：拓扑状态信息子模块，与路由计算模块连接，用于提供与网络拓扑相关的信息；链路状态信息子模块，与路由计算模块连接，用于提供网络链路的动态信息。6.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述路由计算模块包括：无约束路由计算子模块，与网络状态模块连接，用于根据网络状态模块提供的网络状态信息计算路由最短路径；约束路由计算子模块，与网络状态模块连接，用于根据网络状态模块提供的网络状态信息以及用户请求信息计算满足用户服务质量要求及网络流量工程的最优路径。7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述路径维护模块包括：星地切换子模块，与信令管理模块及标签交换路径管理模块连接，用于处理移动卫星网络中地星地切换，降低星地切换对现有路径和网络通信性能的影响；星间切换子模块，与信令管理模块及标签交换路径管理模块连接，用于处理移动卫星网络中地星间切换，降低星间切换对现有路径和网络通信性能的影响；故障恢复子模块，与信令管理模块及标签交换路径管理模块连接，用于处理各种突发的故障，降低故障对网络通信性能的影响。8.根据权利要求3、4或7所述的系统，其特征在于，所述接入层为标签边缘交换路由器。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述标签边缘交换路由器位于：地面网关站、小型地面移动终端或卫星节点。10.根据权利要求1、2、3、4、7或9所述的系统，其特征在于，所述核心层包括：转发模块，与路径维护模块连接，用于根据建立的LDP进行业务信息转发；路径维护模块，与转发模块连接，用于节点间发生异常时，负责路径的维护。11.根据权利要求1、2、3、4、7或9所述的系统，其特征在于，所述核心层为标签交换路由器，所述标签交换路由器位于卫星节点。12.一种移动卫星多协议标签交换网络系统的操作方法，其特征在于，包括：接入层根据从用户层获取的用户状态信息及业务信息，生成/维护移动卫星多协...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，张军，郭欣，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]