專利名稱：天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)和天基路由交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天基信息網(wǎng)絡(luò)中的路由轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，尤其涉及一種天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)和 天基路由交換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
天基信息網(wǎng)絡(luò)是一種以衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)(天基)為主，融合空地信息，由不同軌道上多種 類型的衛(wèi)星系統(tǒng)，按照空間信息資源的最大有效綜合利用原則，互通互聯(lián)，有機(jī)構(gòu)成的智能 化體系。該網(wǎng)絡(luò)綜合了多種航天信息系統(tǒng)，具有自主的信息獲取、存儲(chǔ)、處理及分發(fā)能力，能 與陸、海、空基的信息系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息的多元、立體共享，成為下一代移動(dòng)通信GG)和 國(guó)家信息高速公路的重要組成部分。天基路由交換系統(tǒng)是天基信息網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)天基信息網(wǎng)絡(luò)多媒體 通信的基本技術(shù)。其主要功能包括衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)對(duì)地面移動(dòng)用戶的無線接入，衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)間的自 主路由以及衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)上信息的高速交換、衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)與其他衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)和地面網(wǎng)絡(luò)間的信息交 互等。針對(duì)這些功能，天基路由交換系統(tǒng)可以由如圖1所示的四類單元板組成，具體包括 多塊用戶接口板10，每個(gè)用戶接口板10與用戶物理層處理板20相連，收發(fā)并處理一個(gè)或多 個(gè)用戶波束上下行的數(shù)據(jù)；一塊星間鏈路接口板30，與星間鏈路物理層處理板40相連，收 發(fā)并處理多個(gè)星間鏈路天線的輸入輸出數(shù)據(jù)；一塊饋線鏈路接口板50，與饋線鏈路物理層 處理板60相連，收發(fā)并處理星地饋線鏈路上下行的數(shù)據(jù)；一塊主控路由板70，分別與用戶 接口板10、星間鏈路接口板30和饋線鏈路接口板50相連，實(shí)現(xiàn)三層路由和快速交換。目前天基路由交換系統(tǒng)針對(duì)每一類單元板所實(shí)現(xiàn)的不同功能，采用不同的硬件設(shè) 計(jì)方式，單獨(dú)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。這種獨(dú)立的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方式，首先從單元板之間的通訊上考慮，可能 存在銜接困難；其次從天基路由交換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度上考慮，實(shí)現(xiàn)上不是很簡(jiǎn)單；然后從 天基路由交換系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性上考慮增加了系統(tǒng)的獨(dú)立單元平臺(tái)，系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性上 得不到較好的保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)和天基路由交換系統(tǒng)，以優(yōu)化單元板結(jié)構(gòu)，降 低天基路由交換系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。本發(fā)明實(shí)施例提供一種天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，包括幀控制模塊，用于對(duì)幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊上報(bào)的幀進(jìn)行處理并返回給幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊；幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊，所述幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊包括上層接口單元，與所述幀控制模塊相連進(jìn)行幀交互；二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元，用于連接在物理層處理板與所述上層接口單元之間進(jìn)行幀轉(zhuǎn) 發(fā)；三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元，用于連接在其他轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)與所述上層接口單元之間進(jìn)行幀轉(zhuǎn) 發(fā)；
時(shí)鐘管理單元，與所述上層接口單元、二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元和三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元分 別相連，提供本地驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘，且與轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)上設(shè)置的同步時(shí)鐘輸入端口和同步時(shí)鐘輸出端 口相連，用于收發(fā)并處理同步時(shí)鐘。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種天基路由交換系統(tǒng)，包括主控路由板、用戶接口板、星 間鏈路接口板和饋線鏈路接口板，其中所述主控路由板、用戶接口板、星間鏈路接口板和 饋線鏈路接口板分別采用本發(fā)明所提供的天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)。本發(fā)明提供的天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)和天基路由交換系統(tǒng)，可以使系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅提 高，滿足在系統(tǒng)太空特殊溫度、輻射下高穩(wěn)定性要求。采用幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)，使得天基 路由交換系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單化，滿足天基路由交換系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化需求。采用了對(duì)不同端口 的選擇和復(fù)用，來實(shí)現(xiàn)天基路由交換系統(tǒng)中不同的單元板功能，具有靈活性。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中天基路由交換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中時(shí)鐘管理單元的連接關(guān)系示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例二中天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)用作接口板的外部端口示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例三中天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)用作主控路由板的外部端口示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例四提供的天基路由交換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，該轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)可以通過使用不同端口 來用作為主控路由板、用戶接口板、星間鏈路接口板或饋線鏈路接口板，即將各種單元板的 硬件設(shè)計(jì)歸一化、通用化。本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是將四類單元板中的功能劃可分為幀轉(zhuǎn)發(fā)和幀控制兩 部分。不同單元板的不同功能主要體現(xiàn)在幀控制部分的不同，而幀轉(zhuǎn)發(fā)部分的通用性強(qiáng)。針 對(duì)這個(gè)特點(diǎn)，本發(fā)明將單元板中復(fù)雜且不同的幀控制部分隔離出來，作為轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)一個(gè)獨(dú) 立的幀控制模塊來實(shí)現(xiàn)，可以采用硬件和/或軟件的方式實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，各單元板的幀轉(zhuǎn)發(fā)部 分以幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選是以硬件形式實(shí)現(xiàn)幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊，通過集成在中央處理器(CPU) 中的軟件實(shí)現(xiàn)幀控制模塊。則各單元板的硬件部分相同，能夠通用化使用，只要加載不同的 軟件功能即可。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，幀控制模塊可根據(jù)需要以軟件形式實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)方 式在此不再詳述。本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案主要涉及幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，下面通 過實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例一圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖，該天基路由轉(zhuǎn)發(fā)
5平臺(tái)包括幀控制模塊100和幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊200，為幀的快速轉(zhuǎn)發(fā)、幀的快速交換以及路由功能 提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。幀控制模塊100用于對(duì)幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊200上報(bào)的幀進(jìn)行處理并返回給幀轉(zhuǎn) 發(fā)模塊200，具體的處理過程可以根據(jù)對(duì)該轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的實(shí)際要求來設(shè)計(jì)。幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊200 包括上層接口單元210、二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元220、三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元230和時(shí)鐘管理單元 2400其中，上層接口單元210與幀控制模塊100相連進(jìn)行幀交互；二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元220 用于連接在物理層處理板與上層接口單元210之間進(jìn)行幀轉(zhuǎn)發(fā)；三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元230用 于連接在其他轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)與上層接口單元210之間進(jìn)行幀轉(zhuǎn)發(fā)，具體是與其他轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的三 層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元230相連；時(shí)鐘管理單元240與上層接口單元210、二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元220 和三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元230分別相連，提供本地驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘，且與轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)上設(shè)置的同步時(shí)鐘 輸入端口和同步時(shí)鐘輸出端口相連，用于收發(fā)并處理同步時(shí)鐘。本實(shí)施例的技術(shù)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)各種單元板對(duì)幀轉(zhuǎn)發(fā)的處理需求，只要在作為具 體的單元板使用時(shí)適當(dāng)選擇合適的轉(zhuǎn)發(fā)接口單元即可。對(duì)于三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元230，具體可以包括主控路由板接口 231和至少三個(gè)接口 板接口。主控路由板接口 231用于連接作為主控路由板的轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，在該轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)作為用 戶接口板、星間鏈路接口板或饋線鏈路接口板的情況下使用。主控路由板接口 231實(shí)現(xiàn)所 在轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的上層接口單元210和主控路由板間的MAC幀的發(fā)送接收，這些MAC幀將在上 級(jí)幀控制模塊100中進(jìn)行拆分與組裝成與主控路由板通信的IP包。接口板接口在其所在 轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)作為主控路由板的情況下使用，用于分別連接作為用戶接口板、星間鏈路接口板 和饋線鏈路接口板的轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，完成數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，完成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議交互 的功能。如圖2所示，三個(gè)接口板接口分別記為第一接口板接口 23 、第二接口板接口 232b 和第三接口板接口 232c。由于同時(shí)具備主控路由板接口 231和接口板接口，所以該轉(zhuǎn)發(fā)平 臺(tái)可以適用于各種單元板，在作為不同單元板使用時(shí)只需選擇合適接口。對(duì)于二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元220，具體可以包括幀輸入輸出接口 221、快速轉(zhuǎn)發(fā)器222 和緩存器223。其中，幀輸入輸出接口 221用于連接物理層處理板進(jìn)行幀收發(fā)，且通過第一 通路連接上層接口單元210，將接收自上層接口單元210的幀進(jìn)行發(fā)送；快速轉(zhuǎn)發(fā)器222連 接在幀輸入輸出接口 221和上層接口單元210之間的第二通路中，用于基于二層轉(zhuǎn)發(fā)表判 斷幀輸入輸出接口 221接收到的幀是否需要三層轉(zhuǎn)發(fā)，若是，則將幀通過上層接口單元210 上報(bào)給幀控制模塊100，若否，將幀通過第三通路返回至幀輸入輸出接口 221進(jìn)行發(fā)送，且 快速轉(zhuǎn)發(fā)器222通過第四通路與上層接口單元210相連，用于通過第四通路接收上層接口 單元210配置的二層轉(zhuǎn)發(fā)表；緩存器223連接在第一通路和第三通路中進(jìn)行幀緩存。其中， 二層轉(zhuǎn)發(fā)表也稱為“CID-CID”表，用于指示快速轉(zhuǎn)發(fā)器222哪些幀可以進(jìn)行二層轉(zhuǎn)發(fā)，哪些 幀不能進(jìn)行二層轉(zhuǎn)發(fā)。幀控制模塊100可以通過上層接口單元210的第四通路來配置快速 轉(zhuǎn)發(fā)器222中的二層轉(zhuǎn)發(fā)表，包括添加、刪除和修改映射等配置操作。上述二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元主要在轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)作為接口板的情況下使用，可實(shí)現(xiàn)多種轉(zhuǎn) 發(fā)幀的情況。天基路由交換系統(tǒng)中所交互的幀的形式一般是媒體訪問控制(Media Access Control，簡(jiǎn)稱MAC)幀，以下將以MAC幀為例進(jìn)行說明，但并不限制這種形式的幀形式。當(dāng)幀輸入輸出接口 221從物理層處理板接收到MAC幀時(shí)，傳輸給快速轉(zhuǎn)發(fā)器222 ； 快速轉(zhuǎn)發(fā)器222根據(jù)MAC幀的頭部參數(shù)判斷該MAC幀是否需要執(zhí)行三層轉(zhuǎn)發(fā)，即是否該MAC 幀需要經(jīng)過主控路由板進(jìn)行三層路由交換而發(fā)送給其他接口板。如果不需要通過主控路由板進(jìn)行三層路由轉(zhuǎn)發(fā)，則可以直接將該MAC幀發(fā)送至緩存中，以便傳輸給幀輸入輸出接口 221，直接實(shí)現(xiàn)二層轉(zhuǎn)發(fā)。若快速轉(zhuǎn)發(fā)器222判斷出該MAC幀需要執(zhí)行三層轉(zhuǎn)發(fā)，則將MAC 幀上報(bào)給上層接口單元210 ；由上層接口單元210提供給幀控制模塊100進(jìn)行處理，例如對(duì) 幀數(shù)據(jù)基于IP協(xié)議進(jìn)行幀組包、路由和拆包等處理，形成IPMAC幀；而后上層接口單元210 將IPMAC幀提供給三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元230，經(jīng)主控路由板接口 231發(fā)送給主控路由板。當(dāng) 上層接口單元210從幀控制模塊100接收到需要發(fā)送給物理層處理板的MAC幀時(shí)，則將該 MAC幀經(jīng)緩存?zhèn)鬏斀o幀輸入輸出接口 221，以便發(fā)送給物理層處理板。當(dāng)使用CPU的軟件實(shí)現(xiàn)幀控制模塊100，使用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列 (Field-Programmable Gate Array，簡(jiǎn)稱FPGA)實(shí)現(xiàn)幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊200時(shí)，上層接口單元210 可以為總線，實(shí)現(xiàn)CPU和FPGA之間的通信。在本實(shí)施例的技術(shù)方案中，時(shí)鐘管理單元240的結(jié)構(gòu)可以如圖3所示，獲取轉(zhuǎn)發(fā)平 臺(tái)晶振裝置所提供的本地時(shí)鐘，從而提供本地驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘，驅(qū)動(dòng)其他單元的操作。時(shí)鐘管理單 元240還與轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)上設(shè)置的外部端口，即同步時(shí)鐘輸入端口(Cl0ck_in)和同步時(shí)鐘輸出 端口(Cl0Ck_0Ut)相連，收發(fā)并處理同步時(shí)鐘。所謂同步時(shí)鐘，是轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)之間進(jìn)行交互 時(shí)，為處理交互幀而需要使用的時(shí)鐘信號(hào)。本實(shí)施例所提供的天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊可以基于FPGA等可編程邏輯 器件來實(shí)現(xiàn)硬件，尤其適用于航天信息領(lǐng)域的天基路由交換系統(tǒng)。通過不同端口的選擇，來 實(shí)現(xiàn)不同功能單元板的快速轉(zhuǎn)發(fā)功能。這種將主控路由板、用戶接口板、星間鏈路接口板和 饋線鏈路接口板的幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊一體化獨(dú)立設(shè)計(jì)的方式具有以下優(yōu)點(diǎn)1)天基路由交換系 統(tǒng)單元板的種類大幅減少，一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)可適用于四類單元板，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅提高， 滿足在系統(tǒng)太空特殊溫度、輻射下高穩(wěn)定性要求；2)采用幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊統(tǒng)一硬實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜的 幀控制歸到軟實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方式，使得天基路由交換系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單化，易實(shí)現(xiàn)，滿足天基路 由交換系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化需求；3)采用對(duì)不同端口的選擇和復(fù)用，來實(shí)現(xiàn)天基路由交換系統(tǒng) 中不同的單元板功能，具有靈活性。實(shí)施例二本發(fā)明實(shí)施例二以天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)作為接口板使用的情況為例進(jìn)行說明，對(duì)于 用戶接口板、星間鏈路接口板和饋線鏈路接口板的實(shí)現(xiàn)方式相同，所以本實(shí)施例的接口板 是用戶接口板、星間鏈路接口板和饋線鏈路接口板的統(tǒng)稱，可以是其中的任意一個(gè)。轉(zhuǎn)發(fā)平 臺(tái)的結(jié)構(gòu)可參見圖2所示，轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的外部端口如圖4所示，至少設(shè)置七個(gè)端口，本實(shí)施例 中的幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊基于FPGA實(shí)現(xiàn)，以常規(guī)的至少八個(gè)端口為例進(jìn)行說明，剩余的一個(gè)或多個(gè) 端口可以作為擴(kuò)展用接口板接口。下面對(duì)各端口進(jìn)行說明，端口無位置順序的限制。0號(hào)端口對(duì)應(yīng)于二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元中的幀輸入輸出接口，與物理層處理板相連，傳 輸MAC幀；1號(hào)端口對(duì)應(yīng)于主控路由板接口，與主控路由板連接；2號(hào)、3號(hào)和4號(hào)端口對(duì)應(yīng) 于接口板接口，在該轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)作為用戶接口板、星間鏈路接口板或饋線鏈路接口板使用時(shí)， 這三個(gè)端口不使用；5號(hào)端口與2號(hào)、3號(hào)和4號(hào)端口類似，作為額外擴(kuò)展之用的接口板接 口 ；6號(hào)端口和7號(hào)端口分別為同步時(shí)鐘輸入端口和同步時(shí)鐘輸出端口，與其他轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的 相應(yīng)同步時(shí)鐘輸出端口和同步時(shí)鐘輸入端口相連。該轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)作為用戶接口板使用時(shí)，主要用于完成鏈路層的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)、用戶接 入和快速幀交換等功能。該轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)作為星間鏈路接口板使用時(shí)，主要用于完成星間無線鏈路處理點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波鏈路協(xié)議過程中的MAC幀的快速轉(zhuǎn)發(fā)功能。該轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)作為饋線鏈 路接口板使用時(shí)，主要用于完成饋線無線鏈路處理，完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)饋線鏈路協(xié)議過程中的MAC 幀的快速轉(zhuǎn)發(fā)功能。參考圖2所示，上層接口單元210向上與上級(jí)的幀控制模塊100相連，向下與三層 轉(zhuǎn)發(fā)接口單元230和二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元220相連。在時(shí)鐘管理單元240提供的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng) 下，協(xié)調(diào)同步完成下面幾個(gè)方面的工作。當(dāng)該平臺(tái)作為用戶接口板、星間鏈路接口板或饋線 鏈路接口板時(shí)，完成下述功能1)接收上級(jí)幀控制模塊100發(fā)送給物理層處理板的MAC幀， 將MAC幀發(fā)送給二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元220 ；同時(shí)接收二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元220上報(bào)的需要進(jìn)行 三層轉(zhuǎn)發(fā)的業(yè)務(wù)MAC幀和信令MAC幀，直接轉(zhuǎn)發(fā)到上級(jí)幀控制模塊100中；幻接收上級(jí)幀 控制模塊100送來的維護(hù)表信令，并解析后將維護(hù)信息發(fā)送給二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元220中的 “CID-CID”查表模塊，主要用于控制MAC的二層轉(zhuǎn)發(fā)；3)接收上級(jí)幀控制模塊100送來的拆 分好的MAC幀，這些MAC幀是在上級(jí)幀控制模塊100中由將要通過三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元230 流向主控路由板70的I P包拆分得到的，這些MAC幀將發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)中主控路由板接口 231 ；同時(shí)接收由主控路由板接口 231發(fā)送過來的由主控路由板70IP包拆分的MAC幀，并轉(zhuǎn) 發(fā)到上級(jí)幀控制模塊100。實(shí)施例三本發(fā)明實(shí)施例三以天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)作為主控路由板使用的情況為例進(jìn)行說明， 轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)可參見圖2所示，轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的外部端口如圖5所示，與圖4所示的端口相 同，只是在使用時(shí)所連接的單元板不同。具體是使用2號(hào)、3號(hào)和4號(hào)端口，分別與用戶接口 板、星間鏈路接口板和饋線鏈路接口板的1號(hào)端口相連，主控路由板的0號(hào)、1號(hào)和5號(hào)端口 不使用。當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)作為主控路由板時(shí)，主要用于完成網(wǎng)絡(luò)層由IP包拆成的IPMAC幀的轉(zhuǎn) 發(fā)功能。參考圖2所示此時(shí)上層接口單元210的功能是1)接收上級(jí)幀控制模塊100送來 的拆分好的MAC幀，這些MAC幀是在上級(jí)幀控制模塊100中由將要發(fā)往用戶接口板的IP包 拆分得到的，發(fā)送到與用戶接口板連接的一個(gè)接口板接口 ；同時(shí)接收由該接口板接口發(fā)送 過來的MAC幀，該MAC幀是從用戶接口板將要進(jìn)行路由的IP包拆分而得的，MAC幀隨后被 轉(zhuǎn)發(fā)到上級(jí)幀控制模塊100。2)接收上級(jí)幀控制模塊100送來的拆分好的MAC幀，這些MAC 幀是在上級(jí)幀控制模塊100中由將要發(fā)往星間鏈路接口板的I P包拆分得到的，這些MAC 幀將發(fā)送到與星間鏈路接口板相連的一個(gè)接口板接口 ；同時(shí)接收由該接口板接口發(fā)送過來 的MAC幀，該MAC幀是在星間鏈路接口板中由將要發(fā)往主控路由板的IP包拆分而得，并轉(zhuǎn) 發(fā)到主控路由板的上級(jí)幀控制模塊100。3)接收上級(jí)幀控制模塊100送來的拆分好的MAC 幀，這些MAC幀是在上級(jí)幀控制模塊100中由將要發(fā)往饋線鏈路接口板的IP包拆分得到， 這些MAC幀將發(fā)送到與饋線鏈路接口板連接的一個(gè)接口板接口 ；同時(shí)接收由該接口板接口 發(fā)送過來的MAC幀，該MAC幀是在饋線鏈路接口板中由將要發(fā)往主控路由板的IP包拆分而 得，并轉(zhuǎn)發(fā)到主控路由板的上級(jí)幀控制模塊100。實(shí)施例四圖6為本發(fā)明實(shí)施例四提供的天基路由交換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括主控 路由板、用戶接口板、星間鏈路接口板和饋線鏈路接口板，其中，主控路由板、用戶接口板、 星間鏈路接口板和饋線鏈路接口板分別采用本發(fā)明任意實(shí)施例所提供的天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，分別稱為主控路由快速轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)70’、用戶接口快速轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)10’、星間鏈路接口快速 轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)30’和饋線鏈路接口快速轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)50’。用戶接口快速轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)10’與用戶物理 層處理板20連接，星間鏈路接口快速轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)30’與星間鏈路物理層處理板40連接，饋線 鏈路接口快速轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)50’與饋線鏈路物理層處理板60連接，交換系統(tǒng)的架構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù) 類似。優(yōu)選是每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元包括幀輸入輸出接口、快速轉(zhuǎn)發(fā)器和 緩存器。其中，幀輸入輸出接口用于連接物理層處理板進(jìn)行幀收發(fā)，且通過第一通路連接上 層接口單元，將接收自上層接口單元的幀進(jìn)行發(fā)送；快速轉(zhuǎn)發(fā)器基于二層轉(zhuǎn)發(fā)表連接在幀 輸入輸出接口和上層接口單元之間的第二通路中，用于判斷幀輸入輸出接口接收到的幀是 否需要三層轉(zhuǎn)發(fā)，若是，則將幀通過上層接口單元上報(bào)給幀控制模塊，若否，將幀通過第三 通路返回至幀輸入輸出接口進(jìn)行發(fā)送，且快速轉(zhuǎn)發(fā)器通過第四通路與上層接口單元相連， 用于通過第四通路接收上層接口單元配置的二層轉(zhuǎn)發(fā)表；緩存器連接在第一通路和第三通 路中進(jìn)行幀緩存。每個(gè)天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元具體可包括主控路由板接口和至少 三個(gè)接口板接口 ；主控路由板分別通過一個(gè)接口板接口與用戶接口板、星間鏈路接口板和 饋線鏈路接口板各自的主控路由板接口相連。各個(gè)天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊優(yōu)選是基于FPGA實(shí)現(xiàn)。每個(gè)FPGA可具有至 少八個(gè)端口，0號(hào)端口對(duì)應(yīng)于幀輸入輸出接口，1號(hào)端口對(duì)應(yīng)于主控路由板接口，2號(hào)、3號(hào)和 4號(hào)端口分別對(duì)應(yīng)于三個(gè)接口板接口，5號(hào)端口以及其他剩余的端口作為擴(kuò)展用接口板接 口，6號(hào)和7號(hào)端口對(duì)應(yīng)于時(shí)鐘管理單元的同步時(shí)鐘輸入端口和同步時(shí)鐘輸出端口。具體結(jié) 構(gòu)和連接關(guān)系可參見前述實(shí)施例的描述。本發(fā)明實(shí)施例提供的天基路由交換系統(tǒng)，可以使系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅提高，滿足在系 統(tǒng)太空特殊溫度、輻射下高穩(wěn)定性要求。采用幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊統(tǒng)一硬實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜的幀控制歸到軟 實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方式，使得天基路由交換系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單化，易實(shí)現(xiàn)，滿足天基路由交換系統(tǒng)設(shè) 計(jì)簡(jiǎn)單化需求。采用了對(duì)不同端口的選擇和復(fù)用，來實(shí)現(xiàn)天基路由交換系統(tǒng)中不同的單元 板功能，具有靈活性。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡 管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然 可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精 神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，其特征在于，包括幀控制模塊，用于對(duì)幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊上報(bào)的幀進(jìn)行處理并返回給幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊； 幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊，所述幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊包括 上層接口單元，與所述幀控制模塊相連進(jìn)行幀交互；二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元，用于連接在物理層處理板與所述上層接口單元之間進(jìn)行幀轉(zhuǎn)發(fā)； 三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元，用于連接在其他轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)與所述上層接口單元之間進(jìn)行幀轉(zhuǎn)發(fā)； 時(shí)鐘管理單元，與所述上層接口單元、二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元和三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元分別相 連，提供本地驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘，且與轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)上設(shè)置的同步時(shí)鐘輸入端口和同步時(shí)鐘輸出端口相 連，用于收發(fā)并處理同步時(shí)鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，其特征在于所述幀控制模塊基于集成 在中央處理器中的軟件實(shí)現(xiàn)；所述幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊基于硬件實(shí)現(xiàn)，所述中央處理器設(shè)置在所述 硬件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，其特征在于，所述二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元包括幀輸入輸出接口，用于連接物理層處理板進(jìn)行幀收發(fā)，且通過第一通路連接所述上層 接口單元，將接收自所述上層接口單元的幀進(jìn)行發(fā)送；快速轉(zhuǎn)發(fā)器，連接在所述幀輸入輸出接口和上層接口單元之間的第二通路中，用于基 于二層轉(zhuǎn)發(fā)表判斷所述幀輸入輸出接口接收到的幀是否需要三層轉(zhuǎn)發(fā)，若是，則將所述幀 通過上層接口單元上報(bào)給幀控制模塊，若否，將所述幀通過第三通路返回至所述幀輸入輸 出接口進(jìn)行發(fā)送，且所述快速轉(zhuǎn)發(fā)器通過第四通路與所述上層接口單元相連，用于通過第 四通路接收上層接口單元配置的二層轉(zhuǎn)發(fā)表；緩存器，連接在所述第一通路和第三通路中進(jìn)行幀緩存。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，其特征在于，所述三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元包括主控路由板接口，用于連接作為主控路由板的轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)；至少三個(gè)接口板接口，用于分別連接作為用戶接口板、星間鏈路接口板和饋線鏈路接 口板的轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，其特征在于實(shí)現(xiàn)所述幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊的硬件為現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列具 有至少八個(gè)端口，0號(hào)端口對(duì)應(yīng)于幀輸入輸出接口，1號(hào)端口對(duì)應(yīng)于主控路由板接口，2號(hào)、3 號(hào)和4號(hào)端口分別對(duì)應(yīng)于三個(gè)接口板接口，6號(hào)和7號(hào)端口對(duì)應(yīng)于時(shí)鐘管理單元的同步時(shí)鐘 輸入端口和同步時(shí)鐘輸出端口，5號(hào)端口和其余端口作為擴(kuò)展用接口板接口。
6.一種天基路由交換系統(tǒng)，包括主控路由板、用戶接口板、星間鏈路接口板和饋線鏈路 接口板，其特征在于所述主控路由板、用戶接口板、星間鏈路接口板和饋線鏈路接口板分 別采用權(quán)利要求1或2所述的天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天基路由交換系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的二層轉(zhuǎn)發(fā) 接口單元包括 幀輸入輸出接口，用于連接物理層處理板進(jìn)行幀收發(fā)，且通過第一通路連接所述上層 接口單元，將接收自所述上層接口單元的幀進(jìn)行發(fā)送；快速轉(zhuǎn)發(fā)器，連接在所述幀輸入輸出接口和上層接口單元之間的第二通路中，用于基 于二層轉(zhuǎn)發(fā)表判斷所述幀輸入輸出接口接收到的幀是否需要三層轉(zhuǎn)發(fā)，若是，則將所述幀 通過上層接口單元上報(bào)給幀控制模塊，若否，將所述幀通過第三通路返回至所述幀輸入輸 出接口進(jìn)行發(fā)送，且所述快速轉(zhuǎn)發(fā)器通過第四通路與所述上層接口單元相連，用于通過第 四通路接收上層接口單元配置的二層轉(zhuǎn)發(fā)表；緩存器，連接在所述第一通路和第三通路中進(jìn)行幀緩存。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天基路由交換系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元包括主控路由板接口和至少三個(gè)接口板 接口 ；所述主控路由板分別通過一個(gè)接口板接口與用戶接口板、星間鏈路接口板和饋線鏈路 接口板各自的主控路由板接口相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的天基路由交換系統(tǒng)，其特征在于實(shí)現(xiàn)所述幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊的硬件為現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列，每個(gè)所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣 列具有至少八個(gè)端口，0號(hào)端口對(duì)應(yīng)于幀輸入輸出接口，1號(hào)端口對(duì)應(yīng)于主控路由板接口，2 號(hào)、3號(hào)和4號(hào)端口分別對(duì)應(yīng)于三個(gè)接口板接口，6號(hào)和7號(hào)端口對(duì)應(yīng)于時(shí)鐘管理單元的同 步時(shí)鐘輸入端口和同步時(shí)鐘輸出端口，5號(hào)端口和其余端口作為擴(kuò)展用接口板接口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種天基路由轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)和天基路由交換系統(tǒng)。該轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)包括幀控制模塊，用于對(duì)幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊上報(bào)的幀進(jìn)行處理并返回給幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊；幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊，包括上層接口單元，與幀控制模塊相連進(jìn)行幀交互；二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元，用于連接在物理層處理板與上層接口單元之間進(jìn)行幀轉(zhuǎn)發(fā)；三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元，用于連接在其他轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)與上層接口單元之間進(jìn)行幀轉(zhuǎn)發(fā)；時(shí)鐘管理單元，與上層接口單元、二層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元和三層轉(zhuǎn)發(fā)接口單元分別相連，提供本地驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘，且與轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)上設(shè)置的同步時(shí)鐘輸入端口和同步時(shí)鐘輸出端口相連，用于收發(fā)并處理同步時(shí)鐘。本發(fā)明將各單元板的幀轉(zhuǎn)發(fā)模塊統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)，可以使系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅提高。
文檔編號(hào)H04L12/56GK102118818SQ20111005122
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者張軍, 張濤, 蘇陽(yáng), 馬云飛 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)