基于分層分域控制的空間信息網絡體系結構研究

談明 葉淑君 徐園

摘 要：當前在空間信息網絡實際使用的過程當中，隨著相關技術不斷發展其具體結構變得越來越復雜，同時產生了一些動態性的變化。為了更好的對其進行有效的控制，本文提出了一種基于分層分域控制的空間信息網絡體系架構。架構在實際使用的過程當中，從分層這一角度進行出發，把空間信息網絡體系結構根據其各個部位特點的區別分為空間層、平流層以及地面這三大部分;而從分域這一角度進行出發，把地面、平流層以及空間層根據其具體區域的差別將其劃分為多個域，每個域當中都安排了一個網絡控制器對其進行強而有力的控制。后續根據軟件定義網絡的結構，把空間信息網絡控制架構分為應用層、控制層以及基礎設施層這三個層次，并且進一步給出了一個典型的應用場景。

關鍵詞：分層;分域;控制;空間信息網絡體系結構

1空間信息網絡體系結構

為了使得空間信息網絡的作用能夠更加充分的發揮出來，人們在空間部分安排了各種類型具有不同空間軌道的衛星，從近到遠可以將其劃分為同步軌道衛星、中軌道衛星以及低軌道衛星這三大種類。而平流層的具體組成部分則是由平流層飛艇、氣球以及有人或者是無人駕駛飛機等等一系列內容所組成的;對于地面部分來說，主要是由網關基站以及空間網絡控制等一系列控制器所組成的;從分域的角度出發，可以進一步把地面平流層以及空間根據區域的區別將其劃分為多個域，每個域有一個網絡控制器對其進行控制。

2空間信息網絡控制架構

基于分層。分域控制的空間信息網絡控制結構具體如圖1所示。在這一控制架構當中，北向以及南向協議對于整個控制架構作用的正常發揮起到了不可替代的重要作用。北向協議實際上指的就是位于應用層以及控制層之間的各種類型接口。這些接口的協議就當前而言并沒有統一的標準。為此，為了使得各類人群的實際需求得到最大程度的滿足，技術人員給應用層的不同用戶提供了各種類型的可擴展API接口。而在每一個API接口當中，都對應了一個應用程序。由于這種結構，該控制架構在實際應用的過程當中可以滿足人們多種需求;而南向協議中最為典型的一個類型就是OpenFlow。該協議在實際使用的過程當中重點負責控制層和一些其他的基礎設施實施交換機的交互活動，從而進一步完成基礎設施層數據的轉發活動。

通過空間信息網絡控制架構的具體過程不難發現，在該架構應用的過程當中最為重要的部分就是空間信息網絡資源管理及調度中心。而資源管理與調度中心的具體結構如圖2所示。

3典型應用場景

空間信息網絡架構在實際工作的過程當中有著以下的基本工作流程：首先由應用層的各種類型用戶所發出的各種類型的任務通過北向協議作用的正常發揮，向網絡控制器發送一些相關任務的請求活動，后續由空間信息網絡資源管理以及調度中心對整個網絡所擁有的資源進行相應的控制以及調度工作，并且采用網絡動畫技術以及動態資源調度技術把一些指令通過南向協議接口發送到一些基礎設施層當中，由各種類型的基礎設施完成這些任務。

該系統在實際應用過程當中有以下的典型的應用場景：兩個熱點地區通過一定的方式方法進行相應的信息獲取處理以及傳輸工作，并且假設距離十分遙遠。A區需要向同距該地區遙遠的B進行通信。

步驟一：由A點提出一些有關于通信任務方面的需求，并且向一些通信質量相對來說比較好的低軌衛星發送出一系列任務請求。如果說該低軌衛星在運行的過程當中所產生的轉發流表和目的地地址十分匹配的話，那么對該信息直接進行轉發，整個流程結束，否則的話將繼續執行步驟2。

步驟二：首先需要把相應的任務移交到空間網絡控制器A當中，根據控制器內部所產生的一系列信息查詢本區域內是否有衛星能夠接受該轉發活動。如果能的話，那么由該控件網絡控制器轉發給滿足條件的衛星。如果不能的話，繼續執行步驟3進行跨域通信。

步驟三：向空間信息網絡資源中心和調度中心上報相應的任務，資源調度以及管理中心進行跨越的路徑統計，并且計算出最佳的路徑。將一些最新的流表項發送到空間網絡控制器A、B以及地面網絡控制器當中。在這個過程當中，暫時不對平流層的網絡控制器進行相應的考慮。

步驟四：衛星節點根據實際所收到的流表協議安裝相應的流表項，并且將其數據包進行轉發活動?？臻g網絡器根據具體情況的區別建立起一條從A到B的通道。

步驟五：如果空間信息網絡的拓撲由于各種因素的影響發生一些周期性的變化的時候。那么在這個過程當中，資源管理以及調度中心需要及時對拓撲信息進行更新，并且根據新的拓撲計算新的路由產生一系列流表協議包，將其發送給一些新的路徑上的相關節點。

4結束語

本文提出了基于分層分域控制的空間信息網絡體系結構。希望通過本文可以為相關工作提供一些參考。

參考文獻：

[1]于少波，吳玲達，陳曉燕，李超，姚中華.面向任務的空間信息網絡體系結構可重組設計[J].中國空間科學技術，2019，39（02）：65-72.

[2]楊芫，徐明偉，李賀武.天地一體化信息網絡統一編址與路由研究[J].電信科學，2017，33（12）：10-17.

（國網浙江象山縣供電有限公司 調控分中心? ?浙江? 寧波? ?315800）