一种支持即连即用的天地协议转换网关的制作方法

1.本发明涉及空间网络信息传输技术领域，尤其涉及一种支持即连即用的天地协议转换网关。

背景技术：

2.空间网络一般需要利用星地链路，并借助于地面站实现对空间网络中卫星等节点的测控、运控和数传服务支持。地面一般将测控、运控和数传多种类型的地面站通过地面网络互联形成地面站网络。
3.由于星地链路与地面链路在传输介质、传输距离、传输延时等方面具有不同的特性，因此，星地链路和地面链路一般采用不同的链路层协议，比如星地链路通常采用空间数据系统咨询委员会建议的高级在轨系统协议，而地面链路一般采用以太网协议。为了实现空间网络和地面网络的互连，需要一种天地协议转换网关，实现星地链路和地面链路不同链路层协议的协议转换，实现空间网络和地面网络的互通。
4.此外，由于空间节点与地面节点之间的相对运动以及地球的遮挡，空间节点与地面节点之间的星地链路不能持续保持，而是会动态切换，天地协议转换网关需要能够灵活的适应这种动态切换。

技术实现要素：

5.有签于此，本发明提出一种支持即连即用的天地协议转换网关，能够支持天地异构链路的协议转换，支持星地链路即连即用，地面无需人工配置。
6.本发明通过以下技术方案实现。
7.一种支持即连即用的天地协议转换网关，包括协议转换处理模块和以太网硬件地址管理模块；
8.所述协议转换处理模块，用于完成地面链路以太网协议和星地链路高级在轨系统协议的转换，包括下行和上行两个方向；
9.所述以太网硬件地址管理模块，用于完成天地协议转换网关在地面以太网链路上进行数据传输所需源硬件地址和目的硬件地址的获取。
10.本发明的有益效果：
11.1、由于星地链路与地面链路在传输介质、传输距离、传输延时等方面具有不同的特性，因此，星地链路和地面链路一般采用不同的链路层协议，本发明采用天地协议转换网关，实现天地异构链路不同链路层协议的协议转换；
12.2、本发明通过协议转换处理模块和以太网硬件地址管理模块，能够实现星地链路和地面链路的链路层协议转换，实现空间网络和地面网络在网络层的一体化组网；
13.3、本发明通过源硬件地址和目的硬件地址的获取，可以实现星地链路的即连即用，支持星地链路动态切换情况下的自动配置。
附图说明
14.图1为本发明协议转换处理模块原理图；
15.图2为本发明以太网硬件地址管理模块原理图。
具体实施方式
16.下面结合参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本发明的原理和精神，而并非限制本发明的范围。
17.本发明的一种支持即连即用的天地协议转换网关，包括协议转换处理模块和以太网硬件地址管理模块；
18.如图1所示，所述协议转换处理模块，用于完成地面链路以太网协议和星地链路高级在轨系统协议的转换，包括下行和上行两个方向；
19.在下行方向，所述协议转换处理模块接收卫星通过星地链路发送的高级在轨系统数据帧，从中提取封装包，再从所述封装包中提取互联网网际协议包，然后从所述互联网网际协议包中提取ipv6报文，将所述ipv6报文封装到以太网数据帧中，并填充以太网数据帧的目的硬件地址和源硬件地址，最后通过地面链路发送出去；
20.在上行方向，所述协议转换处理模块接收地面网络通过地面链路发送的以太网数据帧，从所述以太网数据帧中提取ipv6报文，然后，将所述ipv6报文封装到互联网网际协议包中，并进一步封装到封装包中，最后封装到高级在轨系统数据帧中，并通过星地链路发送出去。
21.如图2所示，所述以太网硬件地址管理模块，用于完成天地协议转换网关在地面以太网链路上进行数据传输所需源硬件地址和目的硬件地址的获取；
22.本实施例中，所述目的硬件地址的获取采用以下方式：
23.首先获取接收的以太网数据帧的源硬件地址字段，记为mac1，然后，获取接收到以太网数据帧的帧类型字段；如果所述帧类型字段等于0x86dd，则进一步获取ipv6报文的下一个头部字段；如果所述下一个头部字段为0x3a，则进一步获取icmpv6报文的类型字段；如果所述icmpv6报文类型字段为0x87，则将所述mac1作为自身发送以太网数据帧时的目的硬件地址；如图2中的目的mac。
24.本实施例中，所述源硬件地址的获取采用以下方式：
25.首先获取星地链路上接收到的ipv6报文的下一个头部字段，如果所述下一个头部字段为0x3a，则进一步获取icmpv6报文的类型字段；如果所述icmpv6报文的类型字段为0x88，则获取邻居通告报文中的目标链路层地址作为自身发送以太网数据帧时的源硬件地址。
26.下面详细介绍本发明天地协议转换网关通过星地链路与地面站建立通信链路时的具体过程：
27.初始运行时，地面站路由器运行重复地址检测功能，向天地协议转换网关发送邻居请求报文，此时，天地协议转换网关利用从地面链路接收到的邻居请求报文获取自身发送以太网数据帧的目的硬件地址；
28.在卫星节点和地面站路由器之间通过动态路由ospfv3协议建立邻接关系后，地面
站路由器通过地面链路经天地协议转换网关向卫星节点发送邻居请求报文，请求卫星节点的硬件地址；
29.天地协议转换网关再次获取地面站路由器发送邻居请求报文中的硬件地址，对自身发送以太网数据帧的目的硬件地址进行更新；
30.卫星节点在收到邻居请求报文后，通过星地链路经天地协议转换网关向地面站路由器回复邻居通告报文，天地协议转换网关提取从星地链路接收到的邻居通告报文，并从中提取目标链路层地址，作为自身发送以太网数据帧的源硬件地址。
31.当星地链路发生切换时，即另一颗境内卫星与该地面站建立星地链路时，新的境内卫星会和地面站重新运行动态路由ospfv3协议，在新境内卫星与地面站建立邻接关系后，地面站路由器通过地面链路经天地协议转换网关向新境内卫星节点发送邻居请求报文，请求新境内卫星节点的硬件地址；
32.天地协议转换网关再次获取地面站路由器发送邻居请求报文中的硬件地址，对自身发送以太网数据帧的目的硬件地址进行更新；
33.新境内卫星节点会在收到邻居请求报文后，通过星地链路经天地协议转换网关向地面站路由器回复邻居通告报文；
34.天地协议转换网关提取从星地链路接收到的邻居通告报文，并从中提取目标链路层地址，作为自身发送以太网数据帧的源硬件地址。
35.通过以上方式，即可以实现天地协议的转换，同时可以支持星地链路的动态切换。
36.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种支持即连即用的天地协议转换网关，其特征在于，包括协议转换处理模块和以太网硬件地址管理模块；所述协议转换处理模块，用于完成地面链路以太网协议和星地链路高级在轨系统协议的转换，包括下行和上行两个方向；所述以太网硬件地址管理模块，用于完成天地协议转换网关在地面以太网链路上进行数据传输所需源硬件地址和目的硬件地址的获取。2.如权利要求1所述的一种支持即连即用的天地协议转换网关，其特征在于，在所述下行方向，所述协议转换处理模块接收卫星通过星地链路发送的高级在轨系统数据帧，从中提取封装包，再从所述封装包中提取互联网网际协议包，然后从所述互联网网际协议包中提取ipv6报文，将所述ipv6报文封装到以太网数据帧中，并填充以太网数据帧的目的硬件地址和源硬件地址，最后通过地面链路发送出去。3.如权利要求1或2所述的一种支持即连即用的天地协议转换网关，其特征在于，在上行方向，所述协议转换处理模块接收地面网络通过地面链路发送的以太网数据帧，从所述以太网数据帧中提取ipv6报文，然后，将所述ipv6报文封装到互联网网际协议包中，并进一步封装到封装包中，最后封装到高级在轨系统数据帧中，并通过星地链路发送出去。4.如权利要求1或2或3所述的一种支持即连即用的天地协议转换网关，其特征在于，所述目的硬件地址的获取采用以下方式：首先获取接收的以太网数据帧的源硬件地址字段，记为mac1，然后，获取接收到以太网数据帧的帧类型字段；如果所述帧类型字段等于0x86dd，则进一步获取ipv6报文的下一个头部字段；如果所述下一个头部字段为0x3a，则进一步获取icmpv6报文的类型字段；如果所述icmpv6报文类型字段为0x87，则将所述mac1作为自身发送以太网数据帧时的目的硬件地址；如图2中的目的mac。5.如权利要求1或2或3所述的一种支持即连即用的天地协议转换网关，其特征在于，所述源硬件地址的获取采用以下方式：首先获取星地链路上接收到的ipv6报文的下一个头部字段，如果所述下一个头部字段为0x3a，则进一步获取icmpv6报文的类型字段；如果所述icmpv6报文的类型字段为0x88，则获取邻居通告报文中的目标链路层地址作为自身发送以太网数据帧时的源硬件地址。

技术总结

本发明提出一种支持即连即用的天地协议转换网关，能够支持天地异构链路的协议转换，支持星地链路即连即用，地面无需人工配置。一种支持即连即用的天地协议转换网关，包括协议转换处理模块和以太网硬件地址管理模块；所述协议转换处理模块，用于完成地面链路以太网协议和星地链路高级在轨系统协议的转换，包括下行和上行两个方向；所述以太网硬件地址管理模块，用于完成天地协议转换网关在地面以太网链路上进行数据传输所需源硬件地址和目的硬件地址的获取。地址的获取。地址的获取。