一种星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法与流程

本发明属于天基分布式计算数据报文转发，具体涉及一种星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法。

背景技术：

1、天基分布式计算是一种基于容器镜像适用于星地协同的分布式计算的技术体系，主要是针对动态星群协同调度难、星地星间易断联、天基高可靠计算难、算力利用率低等关键问题，通过管理分布式星群的计算、存储、网络等资源，实现星群计算任务高效编排部署运行，为空天地用户提供通用、普惠、可靠的天基计算服务能力。

2、传统的星地通信都是基于数据帧的形式；对于商用卫星而言，星地之间通常采用x波段进行上行数据发送、下行数据则通过高速数传进行发送。根据现有技术，上行数据的传输速率可以达到1mbps～40mbps，具体取决于卫星侧的设计与实现，对于下行数据采用的是数传专用设备，由此可知，星地之间是一种非对称网络，且上下行通道是分离的。

3、目前地面的分布式计算多是基于双工的网络数据在多个节点之间进行数据转发和交互，基于现有的地面的分布式计算实现天基分布式必然会涉及到对星地通信链路的改造和升级；因此，本发明提出了一种星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法，包括以下步骤：

3、（1）地面网络应用侧的链路层网络报文转发：地面网络应用通过虚拟网络设备发送链路层网络报文，完成地面网络应用至地面站的数据转发逻辑；

4、（2）地面站链路层网络报文及星地数据帧转发：地面站服务器基于星地链路，建立地面站和卫星平台之间的数据帧转发模块；通过数据帧转发模块接收来自地面网络应用的数据，并通过星地链路转发至卫星平台；同时接收来自卫星平台的星地数据帧，并转发数据至地面网络应用；

5、（3）卫星平台的星地数据帧和链路层网络报文的透明转发：卫星平台基于zynq设备实现星地数据帧和链路层网络报文之间的转换，并实现基于星地链路的数据收发和基于网络协议栈的数据收发；进而实现链路层网络报文到星上网络应用的透明转发。

6、进一步地，执行所述步骤（1）之前，在地面网络应用侧设备上创建虚拟网络设备；地面网络应用侧设备基于与地面站通信链路和通信协议，部署用于接收报文和发送数据帧的第一链路层网络报文转发模块，并将其作为虚拟网络设备的驱动加载执行。

7、进一步地，所述步骤（1）中，地面网络应用至地面站的数据转发逻辑包括：网络应用接收网络报文时，通过地面站和网络应用通信链路接收数据帧，接收完成后去除地面站和网络应用通信链路协议帧，通过虚拟网卡转发链路层报文到网络应用，完成地面网络应用至地面站的数据转发逻辑。

8、进一步地，执行所述步骤（2）之前，地面站设备基于与地面网络应用的通信链路和通信协议，部署用于接收报文和发送数据帧的第二链路层网络报文转发模块。

9、进一步地，所述步骤（3）中，zynq设备包括ps端和pl端；通过所述ps端网桥实现二层链路映射；通过所述pl端实现星地数据帧和链路层网络报文的转换。

10、进一步地，所述ps端接收到来自星上网络应用转发到交换设备上的链路层网络报文时，将链路层网络报文转发至pl端；pl端完成链路层网络报文和星地数据帧的映射，并通过射频数据发送接口完成数据发送。

11、进一步地，所述pl端接收来自星地链路的数据帧，完成数据帧到网络报文端的转换，将链路层网络报文从pl端转发至ps端，ps端再通过网桥将链路层网络报文转发到交换设备，星上网络应用通过交换设备接收链路层网络报文，实现链路层网络报文到星上网络应用的透明转发。

12、为实现上述目的，本发明还提供了一种星地非对称传输链路下的网络报文透明转发装置，包括一个或多个处理器，用于实现上述的星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法。

13、为实现上述目的，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器与所述处理器耦接；其中，所述存储器用于存储程序数据，所述处理器用于执行所述程序数据以实现上述的星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法。

14、为实现上述目的，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述的星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过本发明，能够增强星地设备之间的网络通信能力，使得星地链路更加通用和便利；为后续基于网络的分布式应用上星奠定基础；为星地数据传输提供一个更为通用的开发和传输平台，拓宽卫星应用场景。

技术特征：

1.一种星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法，其特征在于，执行所述步骤（1）之前，在地面网络应用侧设备上创建虚拟网络设备；地面网络应用侧设备基于与地面站通信链路和通信协议，部署用于接收报文和发送数据帧的第一链路层网络报文转发模块，并将其作为虚拟网络设备的驱动加载执行。

3.根据权利要求2所述的星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法，其特征在于，所述步骤（1）中，地面网络应用至地面站的数据转发逻辑包括：网络应用接收网络报文时，通过地面站和网络应用通信链路接收数据帧，接收完成后去除地面站和网络应用通信链路协议帧，通过虚拟网卡转发链路层报文到网络应用，完成地面网络应用至地面站的数据转发逻辑。

4.根据权利要求1所述的星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法，其特征在于，执行所述步骤（2）之前，地面站设备基于与地面网络应用的通信链路和通信协议，部署用于接收报文和发送数据帧的第二链路层网络报文转发模块。

5.根据权利要求1所述的星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法，其特征在于，所述步骤（3）中，zynq设备包括ps端和pl端；通过所述ps端网桥实现二层链路映射；通过所述pl端实现星地数据帧和链路层网络报文的转换。

6.根据权利要求5所述的星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法，其特征在于，所述ps端接收到来自星上网络应用转发到交换设备上的链路层网络报文时，将链路层网络报文转发至pl端；pl端完成链路层网络报文和星地数据帧的映射，并通过射频数据发送接口完成数据发送。

7.根据权利要求6所述的星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法，其特征在于，所述pl端接收来自星地链路的数据帧，完成数据帧到网络报文端的转换，将链路层网络报文从pl端转发至ps端，ps端再通过网桥将链路层网络报文转发到交换设备，星上网络应用通过交换设备接收链路层网络报文，实现链路层网络报文到星上网络应用的透明转发。

8.一种星地非对称传输链路下的网络报文透明转发装置，其特征在于，包括一个或多个处理器，用于实现权利要求1-7中任一项所述的星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法。

9.一种电子设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器与所述处理器耦接；其中，所述存储器用于存储程序数据，所述处理器用于执行所述程序数据以实现上述权利要求1-7任一项所述的星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法。

技术总结本发明公开了一种星地非对称传输链路下的网络报文透明转发方法，包括：地面网络应用通过虚拟网络设备发送链路层网络报文，实现数据从地面网络应用至地面站的转发，完成地面网络应用至地面站的数据转发逻辑；地面站服务器基于星地链路建立地面站和卫星平台之间的数据帧转发模块；通过数据帧转发模块接收来自地面网络应用的数据，并通过星地链路转发至卫星平台；同时接收来自卫星平台的星地数据帧，并转发数据至地面网络应用；卫星平台基于ZYNQ设备实现星地数据帧和链路层网络报文之间的转换，进而实现链路层网络报文到星上网络应用的透明转发。本发明为星地数据传输提供一个更为通用的开发和传输平台，拓宽卫星应用场景。技术研发人员：张辉,李超,付强,宫禄齐,姚柯璐受保护的技术使用者：之江实验室技术研发日：技术公布日：2024/9/17