一种空间太赫兹网络包高效转发方法及装置

本发明涉及卫星通信网络，尤其涉及一种空间太赫兹网络包高效转发方法及装置。

背景技术：

1、当前，随着信息中心网络体系架构的兴起，网络流量的特性发生了显著变化。传统的tcp/ip网络以分组为基础，数据包之间相互独立，每个数据包都具有唯一的目的地址。在太赫兹频段，由于其大容量和高速率的通信特性，现有的网络包转发方法与太赫兹通信的要求之间存在不匹配的情况。此外，信息中心网络体系架构下，网络是以内容获取为目的，数据包呈现出时空局部性的特点。这意味着各个数据包都以相同的名称前缀进行命名，它们之间具有时空相关性，这为网络包的高效转发提出了新的挑战。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种空间太赫兹网络包高效转发方法及装置，将进入网络的数据包根据其名称前缀进行分类；针对每个数据包组，生成相应的动态局部路由表，动态局部路由表包含了数据包组的名称前缀以及相应的路由信息，包括下一跳的节点或链路信息；根据数据包的名称前缀查找相应的动态局部路由表，如果找到匹配的动态局部路由表，节点将根据动态局部路由表中的信息进行转发决策；动态局部路由表和缓存动态更新，以适应网络流量的变化。本发明通过充分利用数据包之间的时空相关性，减少了不必要的数据包转发，提高了网络的性能和吞吐量，适应太赫兹频段的大容量和高速率通信特性，确保网络能够有效地处理大容量数据流量。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面公开了一种空间太赫兹网络包高效转发方法，所述方法包括：

3、s1，构建空间太赫兹网络；

4、所述空间太赫兹网络包括m颗骨干卫星，m为正整数，所述m颗骨干卫星通过星间太赫兹链路进行互联通信；

5、选取所述m颗骨干卫星中容量大的n颗卫星作为软件定义网络控制器，组成控制平面，其他m-n颗卫星作为转发器，组成数据平面；

6、所述控制平面用于对空间太赫兹网络数据包进行命名；

7、所述数据平面用于进行数据包处理；

8、s2，将进入所述空间太赫兹网络的数据包进行分类，得到k个数据包组，k为正整数；

9、s3，对每一个数据包组进行处理，得到每一个数据包组的动态局部路由表，所述每一个数据包组的动态局部路由表构成动态局部路由表集合；

10、s4，当所述空间太赫兹网络的节点接收到一个待转发数据包时，根据所述待转发数据包的名称前缀在所述动态局部路由表集合中进行查找，得到所述待转发数据包的动态局部路由表；

11、s5，所述空间太赫兹网络的节点，根据所述待转发数据包的动态局部路由表，将所述待转发数据包发送至下一跳节点，实现空间太赫兹网络包高效转发。

12、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述将进入所述空间太赫兹网络的数据包进行分类，得到k个数据包组，k为正整数，包括：

13、将进入所述空间太赫兹网络的数据包，根据所述数据包的名称前缀进行分类，相同名称前缀的数据包被分为一个组，得到k个数据包组，k为正整数。

14、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述对每一个数据包组进行处理，得到每一个数据包组的动态局部路由表，包括：

15、s31，对每一个数据包组进行处理，得到每一个数据包组的名称前缀；

16、s32，对每一个数据包组进行处理，得到每一个数据包组的路由信息；

17、s33，对每一个数据包组进行处理，得到每一个数据包组的下一跳节点信息和链路信息；

18、s34，所述每一个数据包组的名称前缀、所述每一个数据包组的路由信息、所述每一个数据包组的下一跳节点信息和链路信息构成每一个数据包组的动态局部路由表。

19、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述空间太赫兹网络的节点，根据所述待转发数据包的动态局部路由表，将所述待转发数据包发送至下一跳节点，实现空间太赫兹网络包高效转发，包括：

20、s51，所述空间太赫兹网络的节点，对所述待转发数据包的动态局部路由表进行分析，得到动态局部路由表数据信息；

21、s52，所述空间太赫兹网络的节点，对所述动态局部路由表数据信息进行分析，得到转发决策信息；

22、s53，根据所述转发决策信息，将所述待转发数据包发送至下一跳节点，实现空间太赫兹网络包高效转发。

23、本发明实施例第二方面公开了一种空间太赫兹网络包高效转发装置，所述装置包括：

24、网络构建模块，用于构建空间太赫兹网络；

25、所述空间太赫兹网络包括m颗骨干卫星，m为正整数，所述m颗骨干卫星通过星间太赫兹链路进行互联通信；

26、选取所述m颗骨干卫星中容量大的n颗卫星作为软件定义网络控制器，组成控制平面，其他m-n颗卫星作为转发器，组成数据平面；

27、所述控制平面用于对空间太赫兹网络数据包进行命名；

28、所述数据平面用于进行数据包处理；

29、数据包分类模块，用于将进入所述空间太赫兹网络的数据包进行分类，得到k个数据包组，k为正整数；

30、动态局部路由表构建模块，用于对每一个数据包组进行处理，得到每一个数据包组的动态局部路由表，所述每一个数据包组的动态局部路由表构成动态局部路由表集合；

31、动态局部路由表查询模块，用于当所述空间太赫兹网络的节点接收到一个待转发数据包时，根据所述待转发数据包的名称前缀在所述动态局部路由表集合中进行查找，得到所述待转发数据包的动态局部路由表；

32、转发数据包模块，用于所述空间太赫兹网络的节点，根据所述待转发数据包的动态局部路由表，将所述待转发数据包发送至下一跳节点，实现空间太赫兹网络包高效转发。

33、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述将进入所述空间太赫兹网络的数据包进行分类，得到k个数据包组，k为正整数，包括：

34、将进入所述空间太赫兹网络的数据包，根据所述数据包的名称前缀进行分类，相同名称前缀的数据包被分为一个组，得到k个数据包组，k为正整数。

35、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述对每一个数据包组进行处理，得到每一个数据包组的动态局部路由表，包括：

36、s31，对每一个数据包组进行处理，得到每一个数据包组的名称前缀；

37、s32，对每一个数据包组进行处理，得到每一个数据包组的路由信息；

38、s33，对每一个数据包组进行处理，得到每一个数据包组的下一跳节点信息和链路信息；

39、s34，所述每一个数据包组的名称前缀、所述每一个数据包组的路由信息、所述每一个数据包组的下一跳节点信息和链路信息构成每一个数据包组的动态局部路由表。

40、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述空间太赫兹网络的节点，根据所述待转发数据包的动态局部路由表，将所述待转发数据包发送至下一跳节点，实现空间太赫兹网络包高效转发，包括：

41、s51，所述空间太赫兹网络的节点，对所述待转发数据包的动态局部路由表进行分析，得到动态局部路由表数据信息；

42、s52，所述空间太赫兹网络的节点，对所述动态局部路由表数据信息进行分析，得到转发决策信息；

43、s53，根据所述转发决策信息，将所述待转发数据包发送至下一跳节点，实现空间太赫兹网络包高效转发。

44、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述空间太赫兹网络的节点，根据所述待转发数据包的动态局部路由表，将所述待转发数据包发送至下一跳节点后，所述方法还包括：

45、所述空间太赫兹网络的节点采用缓存模式，将常用的数据包组存储在本地缓存中，以减少对远程节点的请求，降低网络延迟和资源消耗。

46、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述空间太赫兹网络的节点，根据所述待转发数据包的动态局部路由表，将所述待转发数据包发送至下一跳节点后，所述方法还包括：

47、当网络流量的时空局部特性发生变化时，特定内容的数据包组在所述空间太赫兹网络中的某些时空点上出现或消失；

48、根据新出现或消失的数据包，所述空间太赫兹网络的节点调整缓存内容，动态局部路由表根据新出现的数据包组名称前缀进行更新，并删除长时间未出现的数据包组。

49、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述空间太赫兹网络的节点，根据所述待转发数据包的动态局部路由表，将所述待转发数据包发送至下一跳节点后，所述方法还包括：

50、在所述控制平面，利用层次化命名方法，对所述空间太赫兹网络的数据包进行命名，得到数据包名称信息；

51、所述数据包名称信息包括内容生成设备id、内容类型、数据内容、版本号、内容唯一标识；

52、所述内容唯一标识包括数据的内容摘要和语义标识符；

53、根据所述内容唯一标识对所述空间太赫兹网络中的节点进行编址，得到节点地址信息。

54、本发明第三方面公开了另一种空间太赫兹网络包高效转发装置，所述装置包括：

55、存储有可执行程序代码的存储器；

56、与所述存储器耦合的处理器；

57、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的空间太赫兹网络包高效转发方法中的部分或全部步骤。

58、本发明第四方面公开了一种计算机可存储介质，所述计算机可存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明实施例第一方面公开的空间太赫兹网络包高效转发方法中的部分或全部步骤。

59、与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

60、(1)本发明通过充分利用数据包之间的时空相关性，减少了不必要的数据包转发，提高了网络的性能和吞吐量，适应太赫兹频段的大容量和高速率通信特性，确保网络能够有效地处理大容量数据流量。

61、(2)本发明通过缓存管理和动态更新机制，有效减少了网络中的冗余数据传输，根据不同应用任务的需求和网络流量的变化进行自适应调整，保持网络的高效性能，提高了资源利用率，降低了能源消耗。