CN103582139A - Tdma星状网综合业务中心交换与信道分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TDMA星状网综合业务中心交换与信道分配方法，它涉及TDMA卫星通信系统星状组网条件下综合业务传输实现方法，能有效解决星状网下中心站与小站间、各小站间业务数据并存互通的问题。本发明通过中心站转发和双向业务分配，实现了星状网全网业务互通，并针对实时和非实时类业务，灵活分配信道资源，进一步实现了区别化的传输服务。本发明实现主要基于业务流划分与标记、双向时隙申请分配、业务流中心转发三个主要过程。具有实现简单、应用灵活、具有一定服务保障能力等特点，特别适合应用于TDMA卫星通信系统的星状组网下综合业务传输过程。

Description

TDMA星状网综合业务中心交换与信道分配方法

技术领域

本发明涉及TDMA（时分多址）卫星通信领域中基于星状组网的综合业务传输和资源分配方法，并通过业务流分类进一步实现了一定程度的传输服务质量保证功能。特别适用于基于TDM/TDMA体制的星状组网应用中综合业务的传输过程。

背景技术

TDMA星状组网技术脱胎于MF-TDMA（多频时分多址）体制卫星通信技术，是为了适应中心与大量低速站点通信的应用需求而发展起来的一种星状组网通信体制。它将MF-TDMA系统中心站的发送载波特例化为一条TDM载波，由中心站独享，其他所有小站接收。而所有小站发送的多条低速返向业务载波组，由中心站采用多载波并行解调技术统一接收，返向载波组内仍采用TDMA体制，一条低速载波可供多个分时小站共享。这种上下行体制充分利用了中心站和各小站的收发能力，可以在实现中心站高速的广播发送的同时，保持TDMA体制综合业务传输的优点。

在星状网组网应用下，TDMA系统内的所有小站均只和中心站互通，为了满足小站间互通的需要，中心站需要对小站间的业务数据进行转发。这一转发过程如果由业务系统中心来进行，一方面提高了业务系统的复杂性，另一方面增加了业务系统与卫通系统间的交互，降低了应用灵活性。反之，业务转发过程在通信系统内部完成时，则需要一个简单可靠业务数据中心交换的实现方式，并考虑转发业务数据和中心站自身业务数据在前向信道资源上的分配关系，以及需要转发的业务数据返向与前向信道资源的匹配性。另外，如何实现综合业务接入中不同业务的服务质量要求，也需要在业务交换和资源申请分配中进行统一考虑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述背景技术中的应用难点而提供一种由卫星通信系统内部自行完成中心交换的业务传输和资源分配方法。本发明通过业务流分类和标记，统一的双向资源申请分配和中心按标记交换的控制过程，完成了星状网中心交换传输，实现了业务数据的全网互通和广播，更在此基础上完成了前向和返向信道资源的按需分配，实现了一定程度上的业务服务质量保证能力。本发明具有控制方法简单易于实现、应用方式灵活、具备一定服务质量保证能力的优点。

本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：

（1）各站收到业务数据后，首先将根据自身站类型、业务数据类型和目的地址划分为六种业务数据流进行分类缓存，具体六种类型为：小站发往小站的实时数据、小站发往小站的非实时数据、小站发往中心站的实时数据、小站发往中心站的非实时数据、中心站发往小站的实时数据和中心站发往小站的非实时数据；

（2）在每个业务数据包进行TDMA组包过程中，通过在分组头内记录源、目的站地址来标记每一个业务数据包；其中，各站要发送的广播数据按照小站发往小站或中心站发往小站的数据进行缓存处理，目的地址标识为广播地址；

（3）各站将收到的六类数据分队列缓存后根据TDMA系统基本时隙申请方法计算六类数据的信道资源需求，具体计算方法为：实时类业务流根据实时业务的参数配置计算TDMA时隙申请量，非实时类业务流根据缓存区内的缓存量进行TDMA时隙申请量计算；

（4）各站申请计算完毕后，小站将其所产生的四类申请即：小站发往小站的实时数据申请、小站发往小站的非实时数据申请、小站发往中心站的非实时数据申请和小站发往中心站的实时数据申请，发送到中心站；

（5）将中心站自身业务产生的两类申请信息，即中心站发往小站的实时数据申请和中心站发往小站的非实时数据申请，直接通过中心站内部数据变量进行记录；

（6）中心站将所有小站和自身各类时隙申请汇总统计后，按照设定的分配规则对时隙进行分配；

（7）中心站完成分配后，将返向信道资源分配形成TDMA帧计划，发往小站，其中包含小站需要的四种时隙，供小站的四类业务发送数据时按对应类别使用；

（8）小站按照返向信道帧计划发送各类业务数据到中心站后，中心站读取数据分组中标记的实际目的站地址；

（9）中心站将突发数据分组中实际目的地址为中心站自身的，直接送往接入处理并输出；将实际目的站地址为小站的，转发回前向信道，广播给小站接收；将实际目的站为广播地址的，同时进行以上操作，实现全网广播；

（10）小站接收前向载波，接收来自于中心站的转发或直接发送的业务数据，并提取突发数据分组中标记的真实源地址；

（11）小站通过实际源地址区分所收到的突发数据中哪些是来自于主站转发，哪些是来自于别的小站发送，并将这一信息连同数据包本身送往接入处理进行输出，完成整个方法全过程。

其中，步骤（6）中心站按照设定的分配规则对时隙进行分配具体包括以下步骤：

（601）中心站按照设定的分配规则，对六种业务申请依次分配，默认的分配规则包括以下三条：实时类申请优先于非实时类申请、主站自身的申请优先于小站的申请、小站发往小站申请优先于小站发往主站申请；

（602）每种业务申请分配时，按照对前向和返向信道的使用情况以及业务流性质，将六种申请各自分解为对前向和返向两种信道资源的实时和非实时时隙需求，在两种信道资源内各自独立分配；

（603）分解到前向或返向信道内实时类申请分配过程中，采用先到先服务原则进行分配；而非实时类申请则采用加权平均的方式，各站公平竞争实时时隙分配完毕后的剩余时隙。

本发明相比背景技术具有如下优点：

1、本发明采用的基于业务流分类和标记的中心交换方法及双向信道资源申请和分配方法简单可靠，易于实现。

2、本发明可对卫星链路上传输的综合业务数据提供一定程度的服务质量保证能力，满足不同应用需求。

附图说明

图1是本发明控制过程的流程图。

图2是本发明的双向信道申请分配原理示意图。

具体实施方式

在TDMA基本通信原理中，卫星信道资源按时间被分为TDMA帧、时隙两级结构。其中每个TDMA帧为资源分配的周期，而时隙则是信道资源的基本申请分配单位。TDMA星状网内存在两种信道资源，按照与中心站的关系，一种为小站发往中心站的载波组资源，称为返向信道；另一种为中心站发往小站的载波资源，称为前向信道。返向TDMA系统数据发送是通过小站提出业务申请，中心站根据申请分配信道资源后，在参考中下发时隙分配计划（TDMA帧计划），最后由小站执行该帧计划，在各自分配的时隙段内收发突发数据完成。中心站收到返向信道数据后，接收本站数据的同时，将返向数据中需要转发的数据和自身的业务数据发往前向信道。前向信道虽然完全由中心站使用，但其中为了实现小站间业务互通和小站广播，需要在信道资源分配时，统一分配，将部分前向时隙资源用于转发小站的业务数据，实现前向数据发送。

根据以上TDMA星状网系统的基本原理，参照图1、图2，对本发明作进一步说明：

（1）各站收到业务数据后，首先将根据自身站类型、业务数据类型和目的地址划分为六种业务数据流进行分类缓存，具体六种类型为：小站发往小站的实时数据、小站发往小站的非实时数据、小站发往中心站的实时数据、小站发往中心站的非实时数据、中心站发往小站的实时数据和中心站发往小站的非实时数据；

（101）如果为中心站，则业务流均为发往小站的数据；然后根据话音、同异步数据对应实时业务、IP数据对应非实时业务的分类方式将业务流分为中心站发往小站的实时数据（RMTS）和中心站发往小站的非实时数据（NMTS）两类；

（102）如果为小站，则业务流可分为发往中心站的数据和发往小站的数据，再根据实时和非实时业务分类将业务流分为小站发往小站的实时数据（RSTS）、小站发往小站的非实时数据（NSTS）、小站发往中心站的实时数据（RSTM）和小站发往中心站的非实时数据（NSTM）四类；

（2）在每个业务数据包进行TDMA组包过程中，通过在分组头内记录源、目的站地址来标记每一个业务数据包；其中，各站要发送的广播数据按照小站发往小站或中心站发往小站的数据进行缓存处理，目的地址标识为广播地址；

（3）各站将收到的六类数据分队列缓存后根据TDMA系统基本时隙申请方法计算六类数据的信道资源需求，具体计算方法为：实时类业务流根据实时业务的参数配置计算TDMA时隙申请量，非实时类业务流根据缓存区内的缓存量进行TDMA时隙申请量计算；

（4）各站申请计算完毕后，小站将其所产生的四类申请即：小站发往小站的实时数据申请、小站发往小站的非实时数据申请、小站发往中心站的非实时数据申请和小站发往中心站的实时数据申请，发送到中心站；

（5）将中心站自身业务产生的两类申请信息，即中心站发往小站的实时数据申请和中心站发往小站的非实时数据申请，直接通过中心站内部数据变量进行记录；

（6）中心站将所有小站和自身各类时隙申请汇总统计后，按照设定的分配规则对时隙进行分配；

（7）中心站完成分配后，将返向信道资源分配形成TDMA帧计划，发往小站，其中包含小站需要的四种时隙，供小站的四类业务发送数据时按对应类别使用；

（8）小站按照返向信道帧计划发送各类业务数据到中心站后，中心站读取数据分组中标记的实际目的站地址；

（9）中心站将突发数据分组中实际目的地址为中心站自身的，直接送往接入处理并输出；将实际目的站地址为小站的，转发回前向信道，广播给小站接收；将实际目的站为广播地址的，同时进行以上操作，实现全网广播；

（10）小站接收前向载波，接收来自于中心站的转发或直接发送的业务数据，并提取突发数据分组中标记的真实源地址；

（11）小站通过实际源地址区分所收到的突发数据中哪些是来自于主站转发，哪些是来自于别的小站发送，并将这一信息连同数据包本身送往接入处理进行输出，完成整个方法全过程。

其中，步骤（6）中心站按照设定的分配规则对时隙进行分配具体包括以下步骤：

（601）中心站按照设定的分配规则，对六种业务申请依次分配，默认的分配规则包括以下三条：实时类申请优先于非实时类申请、主站自身的申请优先于小站的申请、小站发往小站申请优先于小站发往主站申请；

（6011）所有六类申请按照RMTS→RSTS→RSTM→NMTS→NSTS→MSTM的顺序进行时隙分配；

（602）每种业务申请分配时，按照对前向和返向信道的使用情况以及业务流性质，将六种申请各自分解为对前向和返向两种信道资源的实时和非实时时隙需求，在两种信道资源内各自独立分配；

（6021）时隙分配时，将各类时隙统一化对前向和返向两种信道资源需求，对应关系如下：

●RMTS：统一化为对前向信道的实时申请；

●RSTS：统一化为对前向和返向信道的实时申请；

●RSTM：统一化为对返向信道的实时申请；

●NMTS：统一化为对前向信道的非实时申请；

●NSTS：统一化为对前向和返向信道的非实时申请；

●NSTM：统一化为对返向信道的非实时申请；

（6023）前向信道和返向信道在六类申请的统一化处理后，各自独立分配。但对RSTS和NSTS业务来说，返向信道分配时，需使用前向信道的分配结果，使得返向信道分配量不大于前向信道分配量，避免中心站转发过程出现堵塞；

（603）分解到前向或返向信道内实时类申请分配过程中，采用先到先服务原则进行分配；而非实时类申请则采用加权平均的方式，各站公平竞争实时时隙分配完毕后的剩余时隙。

通过以上具体步骤，在TDMA星状网系统中实现了本发明的全过程。

Claims (2)

1.TDMA星状网综合业务中心交换与信道分配方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）各站收到业务数据后，首先将根据自身站类型、业务数据类型和目的地址划分为六种业务数据流进行分类缓存，具体六种类型为：小站发往小站的实时数据、小站发往小站的非实时数据、小站发往中心站的实时数据、小站发往中心站的非实时数据、中心站发往小站的实时数据和中心站发往小站的非实时数据；

（2）在每个业务数据包进行TDMA组包过程中，通过在分组头内记录源、目的站地址来标记每一个业务数据包；其中，各站要发送的广播数据按照小站发往小站或中心站发往小站的数据进行缓存处理，目的地址标识为广播地址；

（3）各站将收到的六类数据分队列缓存后根据TDMA系统基本时隙申请方法计算六类数据的信道资源需求，具体计算方法为：实时类业务流根据实时业务的参数配置计算TDMA时隙申请量，非实时类业务流根据缓存区内的缓存量进行TDMA时隙申请量计算；

（4）各站申请计算完毕后，小站将其所产生的四类申请即：小站发往小站的实时数据申请、小站发往小站的非实时数据申请、小站发往中心站的非实时数据申请和小站发往中心站的实时数据申请，发送到中心站；

（5）将中心站自身业务产生的两类申请信息，即中心站发往小站的实时数据申请和中心站发往小站的非实时数据申请，直接通过中心站内部数据变量进行记录；

（6）中心站将所有小站和自身各类时隙申请汇总统计后，按照设定的分配规则对时隙进行分配；

（7）中心站完成分配后，将返向信道资源分配形成TDMA帧计划，发往小站，其中包含小站需要的四种时隙，供小站的四类业务发送数据时按对应类别使用；

（8）小站按照返向信道帧计划发送各类业务数据到中心站后，中心站读取数据分组中标记的实际目的站地址；

（9）中心站将突发数据分组中实际目的地址为中心站自身的，直接送往接入处理并输出；将实际目的站地址为小站的，转发回前向信道，广播给小站接收；将实际目的站为广播地址的，同时进行以上操作，实现全网广播；

（10）小站接收前向载波，接收来自于中心站的转发或直接发送的业务数据，并提取突发数据分组中标记的真实源地址；

（11）小站通过实际源地址区分所收到的突发数据中哪些是来自于主站转发，哪些是来自于别的小站发送，并将这一信息连同数据包本身送往接入处理进行输出，完成整个方法全过程。

2.根据权利要求1所述的TDMA星状网综合业务中心交换与信道分配方法，其特征在于：步骤（6）中心站按照设定的分配规则对时隙进行分配具体包括以下步骤：

（601）中心站按照设定的分配规则，对六种业务申请依次分配，默认的分配规则包括以下三条：实时类申请优先于非实时类申请、主站自身的申请优先于小站的申请、小站发往小站申请优先于小站发往主站申请；

（602）每种业务申请分配时，按照对前向和返向信道的使用情况以及业务流性质，将六种申请各自分解为对前向和返向两种信道资源的实时和非实时时隙需求，在两种信道资源内各自独立分配；

（603）分解到前向或返向信道内实时类申请分配过程中，采用先到先服务原则进行分配；而非实时类申请则采用加权平均的方式，各站公平竞争实时时隙分配完毕后的剩余时隙。

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