基于低轨移动星座的高速星载路由器设计

随着地面网络流量不断增长,实现星地一体化要求星间网络能够提供基于IP的大流量数据传输。而星载路由器作为连通星间网络的关键设备,其转发速率和服务质量等指标决定了整个星间网络的吞吐量和时效性。考虑到现有星载路由器吞吐量低的现状,提出一种适用于低轨移动通信星座的高速星载路由器设计方案,在基于拓扑快照的路由基础上补充3层动态路由,在保证交换速率的同时减少网络故障导致的丢包,实现"一次路由,多次交换"。采用共享内存式的交换存储单元,利用Spacewire和Serdes高速接口单元,理论上星间数据吞吐量能够达到最高5.1 Gbit/s,且支持IP数据传输,为与地面网络的融合奠定基础。

基于IPv6和空间包协议的空间路由策略设计与分析

针对卫星星内和星间一体化组网问题,结合已有的智能化航天器综合电子系统协议体系架构,提出了基于IPv6和空间包协议的空间路由策略。该策略借鉴IPv4和IPv6的隧道机制,利用空间包局部信息与IPv6全局信息的映射完成协议封装。以星载路由器为核心搭建演示验证系统,通过典型实例验证该策略具有一体化组网的可行性。在分析策略存在的灵活性问题基础上,提出了定制空间包格式、修改协议信息表的优化措施。该策略的设计与其在星载路由器中的实现,可为我国天地一体化信息网络的构建提供参考。

一种基于分段式路由查找的布隆过滤方案

布隆过滤器作为一种高效的数据结构,被广泛应用于执行近似成员资格检查。针对资源功耗受到严格限制的星载路由器设计需求,提出了一种将布隆过滤器引入分段式路由查找的解决方案,在基于共享内存式查找的基础上提高查找效率,在保证最长前缀匹配的同时减少不必要的查找,尽力实现“一次查找,一次命中”。该方案还将布隆过滤器位数组中的每一位与一个计数器相关联,实现对路由更新的支持。将优化的布隆过滤单元在基于Xilinx Virtex-7的现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)开发平台上进行了仿真实现,给出了关键算法的仿真波形,验证了该方案的有效性及相关理论分析的正确性。