一种集中与分布式相结合的天基网络路由控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种集中与分布式相结合的天基网络路由控制系统，涉及天地一体化网络通信领域。该系统将天基网络路由控制分为接入路由、核心路由和集中路由，接入路由在天基网络边缘设备上将数据的路由转发方式统一转换为天基网络标识路由转发；天基网络内骨干节点上采用分布式核心路由，为普通单播业务、接入路由控制信令和集中路由控制信令建立逐跳标识路径；集中路由提供拓扑管理、网络状态管理、单播、组播路由、QoS路由计算、业务接入等功能。该系统支持业务在天基网络内的精细化控制和端到端服务质量保障，对接入天基网络的用户提供标准路由协议接口，可以为用户提供二层组网、三层组网服务，特别适用于资源受限、拓扑动态的天基网络。的天基网络。的天基网络。

【技术实现步骤摘要】
一种集中与分布式相结合的天基网络路由控制系统


[0001]本专利技术涉及天地一体化网络通信
，特别是指一种集中与分布式相结合的天基网络路由控制系统，可用于天基网络的路由控制。

技术介绍

[0002]天基网络是由不同轨道、种类、特征的卫星、星座及相应地面基础设施所组成的信息网络，它们通过星间、星地链路连接在一起，实现全球无缝覆盖，延伸和扩展地面网络，提供全球化通信传输等功能。
[0003]天基网络中的路由控制系统是天基网络构建的关键技术，在学术界和工业界得到广泛研究。天基网络中存在着两种路由控制系统的设计思路，一种是与地面网络采用同样的路由控制系统，另一种是采用专用的路由控制系统。第一种思路采用标准IP路由协议进行路由控制，能够更容易实现卫星网络与地面网络的融合，实现统一的路由交换架构，但是该思路照搬地面体制，没有考虑天基网络的节点、链路以及拓扑特性，以及器件性能受限的特点，因此虽能够与地面网络无缝融合，但是无法更好地适应天基网络，第二种思路中的专用路由控制系统针对天基网络的特性和特点进行量身定制，因此在同样工程条件下能够大大提升天基网络的组网能力和效率。
[0004]在地面网络的路由控制中，存在分布式和集中式的两种路由控制方式。其中分布式的标准IP路由控制包括基于RIP协议、OSPF协议、ISIS协议、BGP协议等路由控制。集中式的路由控制主要为基于SDN的集中路由控制，SDN控制器通过向SDN交换机下发转发流表，实现对SDN交换机的转发控制。天基网络中的路由控制直接采用标准IP路由控制的方式并不多见。由于天基网络中节点链路的动态特性，尤其是低轨星座中的低轨卫星高速运动，导致标准的分布式路由控制并不适用。现有基于SDN的天基网络路由控制方案一般更多侧重设计集中的路由算法，有文献提出SDN控制器通过高轨卫星作为带外控制通道对低轨卫星进行SDN控制，不涉及结合分布式路由。单纯的SDN控制存在单点故障等问题，整个网络的生存性较差。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种集中与分布式相结合的天基网络路由控制系统，能够支持大规模用户接入和组网，支持IP数据在天基网络内路由寻址。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种集中与分布式相结合的天基网络路由控制系统，包括接入路由、核心路由以及集中路由，所述接入路由包括单播接入路由、组播接入路由和QoS接入路由，所述集中路由包括集中路由控制和路由代理两部分；单播接入路由、组播接入路由和QoS接入路由部署在用户站及信关站，核心路由部署在卫星及信关站，集中路由控制部署在信关站，路由代理部署在卫星及信关站；核心路由采用分布式路由协议，核心路由之间交互链路状态报文和邻接拓扑状态
报文，生成基于天基网络标识的默认单播标识路由表和广播标识路由表；核心路由将与邻居交互学习到的本节点邻接拓扑信息发送给本节点的路由代理；路由代理与集中路由控制建立连接并进行交互，路由代理向集中路由控制上报本节点邻接拓扑信息，集中路由控制根据所有路由代理上报的邻接拓扑信息构建整个天基网络的完整拓扑并进行拓扑管理；路由代理向集中路由控制上报本节点统计的网络状态信息，包括流量统计信息和节点负载信息；集中路由控制对上报的网络状态信息进行网络状态管理；集中路由控制根据天基网络拓扑信息进行单播路由计算、组播路由计算、QoS路由计算，生成天基网络标识路由表并进行路由表管理，将天基网络标识路由表发送给路由代理；路由代理将天基网络标识路由表下发给数据平面用于路由转发；单播接入路由在地面侧接口具有标准单播路由协议功能，实现与地面网络或用户网络的路由交互与学习；单播接入路由在卫星侧接口与集中路由控制进行单播接入路由专用信令交互，上报从地面侧学习的单播路由信息与自身在天基网络中的单播标识信息；集中路由控制维护单播接入路由的单播路由信息与天基网络单播标识之间的映射关系；组播接入路由在地面侧接口具有标准组播路由协议功能，实现与地面网络或用户网络的组播路由交互与学习；组播接入路由在卫星侧接口与集中路由控制进行组播接入路由专用信令交互，向集中路由控制上报地面侧用户的组播组加入剪枝信息；集中路由控制集中维护所有组播接入路由上报的组播组加入剪枝关系，触发组播路由计算，为每个组播流分配天基网络组播流转发标识；QoS接入路由通过静态配置或信令解析方式获取地面侧发起的端到端保障业务的源目的信息以及服务质量信息，并在卫星侧接口与集中路由控制进行QoS接入路由专用信令交互，向集中路由控制申请端到端保障业务的路径，触发集中路由控制进行QoS端到端路由计算，为该端到端保障业务路径分配天基网络QoS保障流转发标识。
[0007]进一步地，接入路由对地面侧用户不运行标准IP路由协议，接入路由通过静态配置或信令捕获的方式学习地面侧用户的MAC地址信息、IGMP加入剪枝信息、QoS流保障信息，并将MAC地址、IGMP加入剪枝信息、QoS流保障信息作为天基网络内单播、组播、QoS计算的输入，通过专用路由控制信息上报给集中路由控制，实现用户业务在天基网络内的二层穿透。
[0008]进一步地，接入路由对地面侧用户不运行标准IP路由协议，接入路由通过静态配置或信令捕获的方式学习地面侧用户的MAC地址信息、IGMP加入剪枝信息、QoS流保障信息，并将MAC地址、IGMP加入剪枝信息、QoS流保障信息作为天基网络内单播、组播、QoS计算的输入，通过专用路由控制信息上报给集中路由控制，实现用户业务在天基网络内的二层穿透。
[0009]进一步地，单播接入路由、组播接入路由、QoS接入路由与集中路由控制进行接入路由专用信令交互时，携带所在虚拟子网的子网标识，集中路由控制对不同虚拟子网的资源、路由和业务接入进行隔离管理，实现不同虚拟子网的组网。
[0010]本专利技术与
技术介绍
相比具有如下优点：1、本专利技术将天基网络路由控制分为接入路由、核心路由和集中路由三部分，接入路由在天基网络边缘设备上将数据的路由转发方式统一转换为天基网络标识路由转发；天基网络内骨干节点上采用分布式核心路由，为普通单播业务、接入路由控制信令和集中路由控制信令建立逐跳标识路径；集中路由提供拓扑管理、网络状态管理、单播、组播路由、
QoS路由计算、业务接入等功能。
[0011]2、目前在天基网络中采用标准IP路由控制的方式，照搬地面体制，没有考虑天基网络的节点、链路以及拓扑特性，因此能够与地面网络无缝融合，但是无法更好地适用天基骨干网络，在协议复杂性、扩展性、移动性、组网性能等方面无法实现优化。基于SDN的天基网络路由控制存在单点故障等问题，整个网络的生存性较差，并且无法对外兼容标准的IP路由协议接口。而本专利技术能够支持大规模用户接入和组网，支持IP数据在天基网络内路由寻址，支持业务在天基网络内的精细化控制和端到端服务质量保障，对接入天基网络的用户提供标准路由协议接口，可以为用户提供二层组网、三层组网服务，解决了天基网络处理资源、带宽资源受限条件下，用户大规模组网、虚拟子网组网、跨星跨波束跨站切换、差异化服务质量保障等方面的需求，特别适用于资源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集中与分布式相结合的天基网络路由控制系统，其特征在于，包括接入路由、核心路由以及集中路由，所述接入路由包括单播接入路由、组播接入路由和QoS接入路由，所述集中路由包括集中路由控制和路由代理两部分；单播接入路由、组播接入路由和QoS接入路由部署在用户站及信关站，核心路由部署在卫星及信关站，集中路由控制部署在信关站，路由代理部署在卫星及信关站；核心路由采用分布式路由协议，核心路由之间交互链路状态报文和邻接拓扑状态报文，生成基于天基网络标识的默认单播标识路由表和广播标识路由表；核心路由将与邻居交互学习到的本节点邻接拓扑信息发送给本节点的路由代理；路由代理与集中路由控制建立连接并进行交互，路由代理向集中路由控制上报本节点邻接拓扑信息，集中路由控制根据所有路由代理上报的邻接拓扑信息构建整个天基网络的完整拓扑并进行拓扑管理；路由代理向集中路由控制上报本节点统计的网络状态信息，包括流量统计信息和节点负载信息；集中路由控制对上报的网络状态信息进行网络状态管理；集中路由控制根据天基网络拓扑信息进行单播路由计算、组播路由计算、QoS路由计算，生成天基网络标识路由表并进行路由表管理，将天基网络标识路由表发送给路由代理；路由代理将天基网络标识路由表下发给数据平面用于路由转发；单播接入路由在地面侧接口具有标准单播路由协议功能，实现与地面网络或用户网络的路由交互与学习；单播接入路由在卫星侧接口与集中路由控制进行单播接入路由专用信令交互，上报从地面侧学习的单播路由信息与自身在天基网络中的单播标识信息；集中路由控制维护单播接入路由的单播路由信息与天基网络单播标识之间的映射关系；组播接入路由在地面侧接口具有标准组播路由协议功能，实现与地面网络或用户网络的组播路由交互与学习；组播接入路由在卫星侧接口与集中路由控制进行组播接入路由专用信令交互，向集中路由控制上报地面侧用...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晨华，董飞虎，肖永伟，张亚生，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：