[发明专利]临近空间多协议标签交换网络系统及其处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多协议标签交换网络系统，特别涉及一种临近空间空地一体化多协议标签交换网络系统；本发明还涉及一种多协议标签交换网络系统的处理方法，特别涉及一种临近空间空地一体化多协议标签交换网络系统的处理方法；属于通信领域。

背景技术

随着近空间飞行器技术的成熟，近空间飞行器之间的网络化以及近空间网络与其他网络(如天基和地基网络)间的一体化设计成为目前近空间通信系统发展的热点。

临近空间网络是以飞艇等悬浮器为核心节点(以下称为临近空间节点)，利用其部署灵活，相对覆盖较大，较卫星传输时延小等特点，通过组网提供较大范围的区域性数据传输中继的网络。目前对该网络的需求主要集中在：①为语音、数据、多媒体等综合业务提供具有网络服务质量(QoS)保证的数据传输服务；②为无人机等高速空中节点提供大容量信息回传数据中继；③为大量空中移动自组织网络提供空地、空空的子网间数据中继。

随着近空间组网技术的成熟，近空间网络也将成为全球通信网的组成部分，因而需要实现与天基、地基通信网络的有效连接并解决资源有效利用问题。

目前，可以选择的技术是ATM技术，IP技术和MPLS技术，ATM技术具有提供综合业务服务的能力，可提供有效的流量工程设计、支持较大的业务带宽，但存在协议复杂、实现成本高，与目前广泛使用的基于IP的因特网(Internet)的兼容性差，不支持具有QoS需求的IP业务等缺陷。

采用IP技术可以提供与地面因特网(Internet)的无缝连接，且实现简单，但不足之处在于：需要解决网络业务的QoS保证和网络流量工程等问题。

MPLS技术是一种建立在IP协议基础上的交换技术，可与IP网络兼容，另外，又具有强大的流量工程能力，能有效提高网络效率，保证业务的服务质量要求。

在类似的航天领域设计中(主要是移动卫星通信网络)，为了解决服务质量和与地面兼容性的问题，目前学者正在尝试借鉴地面的MPLS交换技术，形成适合卫星网络的MPLS技术。但是，与地面网络和与卫星网络的差别使目前地面MPLS研究和卫星IP/MPLS研究的技术成果均无法直接适用于临近空间网络中。

临近空间网络与地面网络相比有其特殊性，具体表现为：1)近空间飞行器对通信载荷在功耗、体积和重量方面有严格的要求，而临近空间网络支持大量移动节点，承载业务量大，业务频繁变化，且链路层和网络层功能需要在同一飞行器节点上实现，存在低载荷能力与高交换性能和多功能需求之间的矛盾；2)单个近空间飞行器节点的覆盖范围较大，单节点内的业务可通过链路层交换解决，无需涉及网络层标签交换；3)需要支持大量高速移动用户，业务流相对稳定性差；4)业务流呈现一定的聚集特性，但业务优先级与服务质量要求差异大，需要提供各类QoS服务保证，特别要为某些业务提供高质量服务，因而需要具备针对业务流的较强的区分能力(需要转发粒度较细，业务资源分配策略的区分性较强)和操作能力。

以上特性首先导致了地面网络标准的基于控制驱动的分布式标签交换体系结构不适用于临近空间信息网络。因为1)该方式要求节点具有全自主路由功能，且通常需要运行独立的标签分布协议(因为通常的链路状态路由协议(如OSPF)和分布标签绑定信息所需的路由协议匹配的很差)，具备复杂的控制功能，因而要实现多功能和高性能，将会导致近空间飞行器节点复杂度很高，普通的飞行器节点难以承受；2)大量的控制信令交互将占用很大的空空链路资源，当需要进行细粒度控制时这一问题尤其突出；3)目前的控制驱动策略通常基于路由策略，难以提供细粒度的优先级划分和区分服务，难以动态调整链路资源分配，对数据流的操作能力较差。但若采用数据驱动的方式，除高性能和多功能的节点处理要求仍然对临近空间飞行器的工程实现形成较大压力外，临近空间信息网络业务流相对不稳定的特点还导致采用数据驱动存在带宽资源浪费问题。