通信网络中的缝隙抽象化的制作方法

本发明涉及数据网络，例如但不一定限于卫星网状网络，并且尤其涉及一种用于在具有动态变化拓扑的网络的一部分上通信的方法和装置。

背景技术：

1、在分组通信和网络领域，一些网络拓扑是固定的，而另一些网络拓扑可能具有动态变化的拓扑。拓扑动态变化的网络的一个示例是用于提供全球通信服务的非地面(卫星)网络，其中，卫星轨道可能导致卫星的相邻卫星频繁变化。其他地面无线网络也可能表现出类似的特征。

2、建议低地轨道(low earth orbit，leo)卫星网络在宽区域提供低时延的覆盖。与卫星位于较高海拔的传统卫星网络相比，leo卫星网络需要更多的卫星来提供全球覆盖，主要原因是位于低海拔的卫星提供的覆盖较小。对于一些leo卫星网络，卫星需要在全球均匀分布。这就要求使用多个轨道，在每个轨道上放置多颗卫星。实际数量与本文无关，例如单个用户在任何给定时间必须可见的卫星数量，因为它也会因其他要求而异。

3、当一组卫星设置在预定义的轨道上时，轨道的模式被称为星座。曾经的共同星座被称为极地星座，其中，每个卫星轨道都穿过地球两极。卫星被发射到单独的轨道平面上，轨道上的所有卫星都朝同一方向飞行。由于地球自转，可能朝北发射的卫星后来将朝南经过同一点。在任何时间点，一半的卫星将朝一个方向飞行，一半的卫星将朝另一个方向飞行。在星座的大多数地方，相邻轨道上的相邻卫星将朝同一方向飞行。然而，在某些地区，在相邻轨道上飞行的卫星将朝相反的方向飞行。这些区域用术语来说，被称为“轨道缝隙”或简称为“缝隙”。由于相邻轨道上的卫星在缝隙相对两侧的相对速度，当使用卫星间通信链路时，轨道缝隙是一个关键关切的问题。这些通信链路只在很短的时间内活跃，因为卫星在相反的飞行方向上相互经过，在那里，链路可能只在很短的时间内活跃。

4、另一种类型的卫星星座被称为walker-δ(walker-delta)星座。walker-δ星座是基于多个倾斜轨道，其中卫星的倾斜角被定义为卫星从南半球穿过北半球时卫星地面轨道与赤道之间的角度。当倾斜角小于90度时，极区不交叉。所有卫星都以相同的方向飞行，每颗卫星都可以在四个相对稳定的链路上形成邻接关系，直到它们在轨道的极端处交叉，在那里它们从北向南改变方向。在walker-δ星座中，当不相邻轨道上的卫星开始穿越另一个轨道时，类似缝隙的行为可能存在。在一些情况下，可能需要额外的第五条链路来在不同轨道上的卫星之间跟踪和通信。使用第五链路可以形成更完整的网格。与极星座中的缝隙类似，卫星相对于彼此的快速运动对ip层可能使用的拓扑泛洪机制施加了限制。

5、缝隙问题可以通过避免将流量跨越缝隙路由来处理。虽然源卫星和目标卫星之间的最短路径可能跨越缝隙，但可以路由流量，以避免缝隙交叉处不稳定、零星活动的链路。然而，这往往导致具有大量卫星链路的更长路线，这可能导致时延较高。

6、网络拓扑是网络节点(或简单的“节点”)的集合，这些节点具有连接网络节点的链路。在卫星网络中，节点不是静止的，具有位置和速度(绝对或相对)。节点之间的链路可能是零星的，并具有状态和标准。链路状态的示例有活动、非活动、故障等。链路通信标准的示例有双向、单向、传输速度、错误率、轨道内(同一轨道内)、轨道间(轨道之间)、卫星间链路(inter-satellite link，isl)、地面到卫星链路等。通信标准也可以通过参考时间表或表格来评估。这些时间表或表格可以是预先确定的，也可以根据卫星在轨道上的可预测运动动态确定的。同一轨道内的卫星彼此将有固定的位置。在大多数情况下，在相邻轨道上相互相邻的卫星将具有缓慢和可预测的相对位置变化。在轨道缝隙上，网络可能具有动态变化的拓扑，但拓扑将根据每颗卫星的位置和速度以可预测的方式变化。

7、因此，需要一种用于在具有在动态变化拓扑的网络的一部分上通信的方法和装置，例如在缝隙处，其消除或减轻现有技术的一个或多个限制。

8、背景技术的目的是揭示申请人认为可能与本发明相关的信息。没有必要承认也不应解释任何前述信息构成与本发明相对的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的各方面将缝隙路由(seam routing，sr)协议层引入网络节点，该网络节点允许以对高层端到端路由协议透明的方式跨越网络缝隙进行数据路由。使得更灵活地跨越缝隙进行数据路由，延长了跨越缝隙链路的活动时长，并减小了跨缝隙数据传输的时延。

2、本发明提供了一种用于在包括具有动态变化拓扑的部分的通信网络中路由通信的方法和装置。

3、根据本公开的各方面，提供了一种用于在网络中路由数据的方法。所述方法包括：第一网络节点接收使用第一层协议路由到第二网络节点的数据所述第一网络节点通过跨越所述网络的一部分的链路间歇地连接到所述第二网络节点。所述第一网络节点确定所述链路不满足通信标准，并使用第二层协议封装所述数据以产生封装数据。所述第二层协议对所述第一层协议是透明的，并且所述封装数据包括连接指令，用于通过第三网络节点将所述封装数据路由到所述第二网络节点。所述第二网络节点和所述第三网络节点在所述网络的一部分上通信。所述第一网络节点向所述第三网络节点传输所述封装数据。

4、在本公开所述方法的任一方面中，所述通信标准包括链路故障。

5、在本公开所述方法的任一方面中，所述网络包括卫星网络，所述第一网络节点、所述第二网络节点和所述第三网络节点包括卫星，所述网络的所述部分包括所述网络的拓扑中的缝隙。

6、在本公开所述方法的任一方面中，确定所述链路不满足通信标准包括向控制器查询所述链路的状态。

7、在本公开所述方法的任一方面中，确定所述链路不满足通信标准包括：向调度查询所述链路的状态，其中，所述调度基于所述第一网络节点和所述第二网络节点的相对位置或相对速度。

8、在本公开所述方法的任一方面中，所述第一层协议包括ip层，所述第二层协议位于所述ip层下方且mac层上方。

9、在本公开所述方法的任一方面中，所述第二层协议使用mac地址路由所述封装数据。

10、在本公开所述方法的任一方面中，所述第二层协议实现所述第一网络节点与所述第二网络节点之间的通道。

11、在本公开所述方法的任一方面中，所述第一网络节点和所述第三网络节点设置在同一轨道内。

12、在本公开所述方法的任一方面中，所述第三网络节点用于仅与设置在同一轨道内的一个或多个网络节点通信，以及与设置在所述网络的一部分上的一个或多个网络节点通信。

13、在本公开所述方法的任一方面中，所述第二网络节点和所述第三网络节点通过第四网络节点通信，所述第二网络节点和所述第四网络节点在所述网络的所述部分上通信。所述第四网络节点进一步封装所述封装数据，然后将进一步封装的封装数据传输到所述第二网络节点。

14、在本公开所述方法的任一方面中，所述第一网络节点、所述第二网络节点和所述第三网络节点包括使用所述第二层协议进行通信的控制器。

15、在本公开所述方法的任一方面中，连接指令包括缝隙路由报头，所述缝隙路由报头包括所述第一网络节点的地址和所述第二网络节点的地址。

16、在本公开所述方法的任一方面中，所述缝隙路由报头还包括缝隙路由类型，所述缝隙路由类型包括以下之一：卫星星座的配置；所述数据包括控制消息的指示；或者所述数据包括封装数据包的指示。

17、在实施例中，所述第一网络节点的所述地址或所述第二网络节点的所述地址包括以下之一：ip地址、缝隙路由层地址或mac地址。

18、在本公开所述方法的任一方面中，连接指令包括所述数据从所述第一网络节点到所述第二网络节点的第二层协议路由信息。

19、在本公开所述方法的任一方面中，所述路由信息为源路由信息。

20、在本公开所述方法的任一方面中，连接指令包括所述数据从所述第一网络节点之一到所述第三网络节点，或者从所述第三网络节点到所述第二网络节点的第二层协议路由信息。

21、在本公开所述方法的任一方面中，连接指令包括所述第一网络节点和所述第二网络节点之间的跳数以及所述第一网络节点和所述第二网络节点之间的网络节点的地址。

22、在本公开所述方法的任一方面中，连接指令包括标志，所述标志指示以下之一：所述第一网络节点的行进方向；所述第二网络节点的行进方向；在到达跨越所述网络的一部分的链路之前要经过的网络节点数量的指示。

23、上文已经结合本公开的装置的方面描述了本公开的方法的方面，在这些方面上可以实现它们。本领域技术人员将理解，实施例可以结合描述它们的方面来实现，但也可以与该方面的其他实施例一起实现。当实施例相互排斥或彼此不兼容时，这对本领域技术人员将是显而易见的。一些实施例可以结合一个方面进行描述，但也可以适用于其他方面，这对本领域技术人员来说是显而易见的。