本技術(shù)實(shí)施例涉及衛(wèi)星計(jì)算領(lǐng)域，具體而言，涉及一種leo星座的跨星地ip網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、低軌道（low?earth?orbit，leo）地球衛(wèi)星與地面之間的距離較近，其數(shù)據(jù)傳輸延遲相較于其他運(yùn)行于更高軌道的衛(wèi)星更小。leo星座由多顆leo衛(wèi)星組成，通常采用立方星或納米衛(wèi)星規(guī)格，具有高覆蓋率和低延遲的優(yōu)勢(shì)，適合實(shí)時(shí)遙感、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等任務(wù)。這些任務(wù)的部署、運(yùn)行和數(shù)據(jù)傳輸需要跨星地leo星座網(wǎng)絡(luò)的支持。

2、相關(guān)的跨星地leo星座網(wǎng)絡(luò)接入的技術(shù)方案，主要分為ip網(wǎng)絡(luò)接入和以太網(wǎng)接入，但其具體的實(shí)現(xiàn)形式都是基于預(yù)先配置的固定路徑和端點(diǎn)實(shí)現(xiàn)跨星地的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)隧道。這些方案在簡(jiǎn)單場(chǎng)景中具有可靠性，但在復(fù)雜和大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)出明顯缺陷，如動(dòng)態(tài)適應(yīng)性不足、路徑優(yōu)化能力有限以及系統(tǒng)擴(kuò)展性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例在于提供一種leo星座的跨星地ip網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)，旨在解決相關(guān)的跨星地leo星座網(wǎng)絡(luò)接入的技術(shù)方案在復(fù)雜星地網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性不足、路徑優(yōu)化能力有限以及系統(tǒng)擴(kuò)展性差的問(wèn)題。

2、本技術(shù)實(shí)施例第一方面提供一種leo星座的跨星地ip網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)，包括：

3、多個(gè)部署在待接入跨星地網(wǎng)絡(luò)的衛(wèi)星載荷上的客戶端，以及，多個(gè)部署在地面服務(wù)器上的客戶端，每個(gè)客戶端上部署有虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)模塊；

4、多個(gè)部署在地面站的中繼端，多個(gè)部署在衛(wèi)星平臺(tái)的中繼端，一個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)上承載有一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星載荷；一個(gè)部署在地面站的中繼端與一個(gè)部署在衛(wèi)星平臺(tái)的中繼端之間通過(guò)星地鏈路通信連接；

5、一個(gè)部署在特定地面服務(wù)器上運(yùn)行的控制端，所述特定地面服務(wù)器不同于部署有客戶端的任一地面服務(wù)器；

6、所述控制端至少包括：時(shí)空路由控制模塊和設(shè)備管理模塊；所述時(shí)空路由控制模塊用于根據(jù)地面站與衛(wèi)星的相對(duì)位置和通信需求，實(shí)時(shí)計(jì)算最優(yōu)的gsl建立計(jì)劃；

7、所述設(shè)備管理模塊根據(jù)時(shí)空路由控制模塊提供的時(shí)空路由數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)更新每個(gè)客戶端和每個(gè)中繼端的路由配置；

8、每個(gè)客戶端按照所述設(shè)備管理模塊提供的路由配置，通過(guò)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)模塊，經(jīng)由中繼端接入跨星地網(wǎng)絡(luò)。

9、在一種可選的實(shí)施方式中，每個(gè)客戶端上部署有從節(jié)點(diǎn)模塊，所述從節(jié)點(diǎn)模塊經(jīng)由中繼端向所述控制端中的設(shè)備管理模塊發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求；

10、所述中繼端向所述控制端中的設(shè)備管理模塊發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求；

11、所述設(shè)備管理模塊，響應(yīng)于接收到的注冊(cè)請(qǐng)求，獲取所述注冊(cè)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的設(shè)備的基本信息并生成唯一的標(biāo)識(shí)符；根據(jù)該設(shè)備的基本信息和對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)符，對(duì)該設(shè)備進(jìn)行身份認(rèn)證，并在身份認(rèn)證通過(guò)的情況下，將該設(shè)備注冊(cè)到leo星座的跨星地ip網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)中；以及，檢測(cè)該設(shè)備的基本性能，得到該設(shè)備的性能參數(shù)，所述性能參數(shù)包括：帶寬需求、傳輸延遲、處理能力。

12、在一種可選的實(shí)施方式中，所述設(shè)備管理模塊還用于：

13、監(jiān)控注冊(cè)到leo星座的跨星地ip網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，得到各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)信息，所述狀態(tài)信息包括：帶寬利用率、傳輸延遲；

14、根據(jù)每個(gè)設(shè)備的狀態(tài)信息，判斷該設(shè)備是否存在故障或性能下降的風(fēng)險(xiǎn)；

15、在一個(gè)設(shè)備存在故障或性能下降的風(fēng)險(xiǎn)的情況下，指示所述時(shí)空路由控制模塊重新配置或切換該設(shè)備所涉及的鏈路。

16、在一種可選的實(shí)施方式中，所述控制端還包括：狀態(tài)監(jiān)控模塊；所述狀態(tài)監(jiān)控模塊用于：

17、實(shí)時(shí)監(jiān)控注冊(cè)到leo星座的跨星地ip網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備各自的實(shí)時(shí)連接狀態(tài)，根據(jù)每個(gè)設(shè)備的實(shí)時(shí)連接狀態(tài)，評(píng)估網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量；

18、在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不滿足通信需求的情況下，指示所述時(shí)空路由控制模塊重新配置或切換該設(shè)備所涉及鏈路。

19、在一種可選的實(shí)施方式中，所述時(shí)空路由控制模塊還用于：

20、動(dòng)態(tài)調(diào)整接入策略，以切換或重新配置鏈路；

21、所述接入策略包括以下至少一項(xiàng)：

22、連接到剩余時(shí)間最長(zhǎng)的衛(wèi)星，直到衛(wèi)星移出傳輸范圍的服務(wù)時(shí)間；

23、連接到最近的衛(wèi)星，直至衛(wèi)星消失在傳輸范圍之外；

24、始終連接到最近的衛(wèi)星。

25、在一種可選的實(shí)施方式中，每個(gè)客戶端上部署有從節(jié)點(diǎn)模塊和主節(jié)點(diǎn)模塊，所有主節(jié)點(diǎn)模塊中一個(gè)主節(jié)點(diǎn)模塊處于激活狀態(tài)；每個(gè)客戶端通過(guò)從節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送跨星地網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建請(qǐng)求給處于激活狀態(tài)的主節(jié)點(diǎn)模塊；

26、處于激活狀態(tài)的主節(jié)點(diǎn)模塊接收所述控制端發(fā)送的跨星地網(wǎng)絡(luò)配置；在接收到來(lái)自一個(gè)客戶端的跨星地網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建請(qǐng)求時(shí)，按照所述跨星地網(wǎng)絡(luò)配置，為該客戶端配置虛擬網(wǎng)卡并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)初始化；

27、處于激活狀態(tài)的主節(jié)點(diǎn)模塊在對(duì)所有的待接入客戶端完成網(wǎng)絡(luò)初始化后，向所述控制端回復(fù)跨星地網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建完成消息；

28、處于激活狀態(tài)的主節(jié)點(diǎn)模塊在接收到來(lái)自一個(gè)客戶端的跨星地網(wǎng)絡(luò)拆解請(qǐng)求時(shí)，刪除為該客戶端配置虛擬網(wǎng)卡；

29、處于激活狀態(tài)的主節(jié)點(diǎn)模塊在對(duì)所有的已接入客戶端完成虛擬網(wǎng)卡刪除后，向所述控制端回復(fù)跨星地網(wǎng)絡(luò)拆解完成消息。

30、在一種可選的實(shí)施方式中，在按照所述跨星地網(wǎng)絡(luò)配置，為該客戶端配置虛擬網(wǎng)卡并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)初始化之后，判斷所述跨星地網(wǎng)絡(luò)配置對(duì)應(yīng)的路由類型；

31、在路由類型為該客戶端和目標(biāo)客戶端部署在同一衛(wèi)星平臺(tái)上的情況下，該客戶端和目標(biāo)客戶端之間的數(shù)據(jù)包在同一衛(wèi)星平臺(tái)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)；

32、在路由類型為該客戶端為目標(biāo)客戶端的情況下，將該客戶端的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到該客戶端的虛擬網(wǎng)卡中；

33、在路由類型為該客戶端部署在衛(wèi)星平臺(tái)上，且目標(biāo)客戶端部署在地面站上的情況下，該客戶端和目標(biāo)客戶端之間的數(shù)據(jù)包經(jīng)由中繼端轉(zhuǎn)發(fā)。

34、在一種可選的實(shí)施方式中，在所述時(shí)空路由控制模塊完成鏈路切換或重新配置之后，向各個(gè)中繼端發(fā)送路由更新請(qǐng)求；

35、中繼端響應(yīng)于所述路由更新請(qǐng)求，更新路由配置；在完成路由配置的更新后，向所述時(shí)空路由控制模塊回復(fù)更新完成消息。

36、在一種可選的實(shí)施方式中，在該中繼端更新路由配置之后，判斷所述路由配置對(duì)應(yīng)的路由類型；

37、在路由類型為該中繼端和目標(biāo)客戶端部署在同一衛(wèi)星平臺(tái)上的情況下，該中繼端和目標(biāo)客戶端之間的數(shù)據(jù)包在同一衛(wèi)星平臺(tái)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)；

38、在路由類型為該中繼端部署在衛(wèi)星平臺(tái)上，且目標(biāo)客戶端部署在另一衛(wèi)星平臺(tái)上的情況下，該客戶端和目標(biāo)客戶端之間的數(shù)據(jù)包經(jīng)由另一衛(wèi)星平臺(tái)上的中繼端轉(zhuǎn)發(fā)。

39、在一種可選的實(shí)施方式中，部署在第一衛(wèi)星平臺(tái)的第一中繼端與部署在第二衛(wèi)星平臺(tái)的第二中繼端之間通過(guò)星間鏈路通信連接；

40、所述時(shí)空路由控制模塊在地面站的中繼端與所述第二中繼端之間直連的星地鏈路的質(zhì)量不滿足通信需求時(shí)，將所述地面站的中繼端與所述第二中繼端之間的通信鏈路切換為以所述星間鏈路為中繼路徑的鏈路。

41、本技術(shù)提供的leo星座的跨星地ip網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)，通過(guò)多個(gè)部署在待接入跨星地網(wǎng)絡(luò)的衛(wèi)星載荷上的客戶端，以及，多個(gè)部署在地面服務(wù)器上的客戶端，每個(gè)客戶端上部署有虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)模塊；多個(gè)部署在地面站的中繼端，多個(gè)部署在衛(wèi)星平臺(tái)的中繼端，一個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)上承載有一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星載荷；一個(gè)部署在地面站的中繼端與一個(gè)部署在衛(wèi)星平臺(tái)的中繼端之間通過(guò)星地鏈路通信連接；一個(gè)部署在特定地面服務(wù)器上運(yùn)行的控制端，特定地面服務(wù)器不同于部署有客戶端的任一地面服務(wù)器；控制端至少包括：時(shí)空路由控制模塊和設(shè)備管理模塊；時(shí)空路由控制模塊用于根據(jù)地面站與衛(wèi)星的相對(duì)位置和通信需求，實(shí)時(shí)計(jì)算最優(yōu)的gsl建立計(jì)劃；設(shè)備管理模塊根據(jù)時(shí)空路由控制模塊提供的時(shí)空路由數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)更新每個(gè)客戶端和每個(gè)中繼端的路由配置；每個(gè)客戶端按照設(shè)備管理模塊提供的路由配置，通過(guò)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)模塊，經(jīng)由中繼端接入跨星地網(wǎng)絡(luò)。

42、通過(guò)控制端的時(shí)空路由控制模塊實(shí)時(shí)計(jì)算最優(yōu)的gsl建立計(jì)劃，并為控制端的設(shè)備管理模塊提供時(shí)空路由數(shù)據(jù)，以動(dòng)態(tài)更新每個(gè)客戶端和每個(gè)中繼端的路由配置；每個(gè)客戶端按照設(shè)備管理模塊提供的路由配置，經(jīng)由中繼端接入跨星地網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)客戶端、中繼端和控制端的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)路由計(jì)算、實(shí)時(shí)配置更新，具備良好的路徑優(yōu)化能力，可以進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)傳輸；且能夠通過(guò)靈活的網(wǎng)絡(luò)編排自動(dòng)調(diào)整配置，提高了系統(tǒng)擴(kuò)展性，從而能夠有效應(yīng)對(duì)leo星座的動(dòng)態(tài)環(huán)境和大規(guī)模組網(wǎng)需求。