CN106452560A - 一种基于骨干卫星节点及地面站的通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于骨干卫星节点及地面站的通信系统，包括多个用户、地面站和多个卫星骨干节点，地面站和卫星骨干节点协同配合，用户通过测控链路发起信令请求，然后根据地面站返回的结果，在相应的链路进行数据传输。本发明的通信系统，采用地面站进行全局视图的控制与优化，骨干卫星节点负责完成测控链路的建立与拆除工作，两者发挥各自的优势，完成信令发送和数据传输任务；为实现骨干卫星节点与地面站之间的大容量数据传输，采用测控信令与数据传输分离的原则，共同完成信息交换任务。

Description

一种基于骨干卫星节点及地面站的通信系统

技术领域

本发明属于天地一体化信息网络通信技术领域，尤其涉及一种基于骨干卫星节点及地面站的通信系统。

背景技术

随着军事、导航、气象、遥感等不同领域卫星在国家经济发展以及国防建设中的应用不断深化，以往功能单一、运行依赖于地面、相互之间孤立的卫星网络已经不能满足业务实时性和综合性的要求。随着“互联网+”和“中国制造2025”的提出，为了满足未来网络发展需要，需要建立完善的天地一体化信息网络，更好地服务“大众创业、万众创新”的各种应用。目前的在轨卫星基本都是孤立的，不具备互相通信的能力。这种情况使得卫星通信过度依赖地面网络，对于一些实时性要求较高的业务需求(如遥感测控类)无法满足。

当前地面网络的建设与发展已经日趋成熟，但是骨干卫星和地面站之间的通信只局限于单个卫星和地面站之间的通信，不能实现多个卫星和地面站之间互联互通。一方面，随着军事任务对信息传输量的巨大需求，迫切需要在空间建立高速实时的信息传输网络。卫星通信技术是建立空间高速实时信息网的唯一有效手段。另一方面，近年来我国移动通信技术的高速发展，特别是随着物联网、云计算的出现，地面网络的负载已经无法满足实际需求，迫切需要建立空间大容量的数据通信系统。

目前骨干卫星节点的资源受到一定条件的限制，如计算资源、存储资源等。相对而言，地面站之间的计算资源和存储资源非常的丰富，而骨干卫星上具有链路带宽大(如激光通信)、覆盖面广的优点。两者之间需要相互结合，规避各自的缺点，发挥各自的优势，从而能够满足天地一体化信息网络的数据传输需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种基于骨干卫星节点及地面站的通信系统。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于骨干卫星节点及地面站的通信系统，包括多个用户、地面站和多个卫星骨干节点，地面站和卫星骨干节点协同配合，用户通过测控链路发起信令请求，然后根据地面站返回的结果，在相应的链路进行数据传输；其中，用户包含用户A、用户B，卫星骨干节点包括：第一卫星骨干节点、第二卫星骨干节点；

所述测控信令交互过程为：

1.用户A向第一卫星骨干节点发起请求指令，请求建立与用户B的物理链路；

2.第一卫星骨干节点判断是否需要中继，如果不需要中继，则转向步骤5；

3.如果需要中继，则第一卫星骨干节点把该请求指令通过中继链路传给第二卫星骨干节点；

4.第二卫星骨干节点把该请求指令传给地面站，并转向步骤6；

5.第一卫星骨干节点把该请求指令传给地面站；

6.地面站根据请求指令，查询用户状态数据库；

7.地面站判断用户B状态，如果不可用，则返回建链失败，流程结束；

8.如果可用，则地面站查询路由信息库，给出路由；

9.地面站分别向用户A、用户B下发建链指令；

10.建链成功，流程结束；

所述数据传输交互流程为：

11.用户A根据地面站的建链指令，在指定物理链路、通过指定路由、在约定的时间，发起数据传输；

12.用户B根据地面站的建链指令，在指定物理链路、通过指定路由、在约定的时间，接收传输数据；

13.用户A发送完毕，向卫星骨干节点发起拆链请求；

14.用户B接收完毕，向卫星骨干节点发起拆链请求；

15.卫星骨干节点把拆链请求传给地面站；

16.地面站接收到用户A、用户B的拆链请求后，数据传输完毕，流程结束。

本发明的通信系统，采用地面站进行全局视图的控制与优化，骨干卫星节点负责完成测控链路的建立与拆除工作，两者发挥各自的优势，完成信令发送和数据传输任务；为实现骨干卫星节点与地面站之间的大容量数据传输，采用测控信令与数据传输分离的原则，共同完成信息交换任务。

附图说明

图1为本发明的基于骨干卫星节点及地面站的通信系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示，本发明实施例提供一种基于骨干卫星节点及地面站的通信系统，包括多个用户、地面站和多个卫星骨干节点，地面站和卫星骨干节点协同配合，用户通过测控链路发起信令请求，然后根据地面站返回的结果，在相应的链路进行数据传输；其中，用户包含用户A、用户B，卫星骨干节点包括：第一卫星骨干节点、第二卫星骨干节点；

所述测控信令交互过程为：

输入：用户A发起请求，需要与用户B建立一条物理链路。

输出：成功建立一条物理链路。

交互流程如下：

1.用户A向第一卫星骨干节点发起请求指令，请求建立与用户B的物理链路；

2.第一卫星骨干节点判断是否需要中继，如果不需要中继，则转向步骤5；

3.如果需要中继，则第一卫星骨干节点把该请求指令通过中继链路传给第二卫星骨干节点；

4.第二卫星骨干节点把该请求指令传给地面站，并转向步骤6；

5.第一卫星骨干节点把该请求指令传给地面站；

6.地面站根据请求指令，查询用户状态数据库；

7.地面站判断用户B状态，如果不可用，则返回建链失败，流程结束；

8.如果可用，则地面站查询路由信息库，给出路由；

9.地面站分别向用户A、用户B下发建链指令；

10.建链成功，流程结束。

数据传输交互流程：

输入：用户A、用户B分别接收到地面站的建链指令。

输出：成功传输数据。

交互流程如下：

11.用户A根据地面站的建链指令，在指定物理链路、通过指定路由、在约定的时间，发起数据传输；

12.用户B根据地面站的建链指令，在指定物理链路、通过指定路由、在约定的时间，接收传输数据；

13.用户A发送完毕，向卫星骨干节点发起拆链请求；

14.用户B接收完毕，向卫星骨干节点发起拆链请求；

15.卫星骨干节点把拆链请求传给地面站；

16.地面站接收到用户A、用户B的拆链请求后，数据传输完毕，流程结束。

本发明的通信系统中，用户通过骨干卫星节点实现与地面站和其他用户之间的通信，这需要经过测控信令的多次交互以建立连接，然后在指定链路完成数据通信。根据数据流向的不同，本发明架构中的数据流包括三种类型：

●汇聚流：用户向地面站发送的数据流，用于业务申请或信息反馈等；

●分发流：地面站向在网用户发送的数据流，用于发送指令(类似于广播指令)、响应申请等；

●互连流：在网用户之间发送的数据流，通过骨干卫星节点建立链路，用于数据传输和通信。

结合卫星通信的业务形态，数据流中承载的信息流内容应包括以下几类：

●用户上报的状态信息：为实现对网络状态的全局监控，在网用户需要以固定周期上报状态信息，通过骨干卫星节点汇聚到地面站，用于更新和维护在网用户信息库。该信息流承载于汇聚流中。

●用户发起的业务请求：用户在需要时发起业务请求，通过骨干卫星节点汇聚到地面站，描述用户的业务需求。该信息流承载于汇聚流中。

●系统反馈的请求结果：地面站接收到用户的业务请求后，根据请求信息中的描述和最新的全网状态，进行网络资源和业务需求的匹配，最后将结果信息反馈给发起请求的用户。该信息流承载于分发流中。

●系统发起的业务问询：地面站接收到用户的业务请求后，如果涉及到第三方用户，还需要发起对目标用户的业务问询，以确定是否能够承接业务。该信息流承载于分发流中。

●用户发起的业务传输：在网用户完成业务请求和建链过程后，即可在约定时间、在指定链路发起与目标用户的业务传输。该信息流承载于互连流中。

考虑到可实现性，本发明的通信系统中还需要增加一些必要的机制设计，包括时间信息、超时、优先级和安全性等。

因为业务流程中涉及各种时间信息，包括用户时间、系统时间、业务发起时间、业务超时等，而卫星通信网络的地面站、卫星节点和用户是全球分布，那么统一的时间基准将对网络性能有明显影响，且网络时间是同步或异步对业务流程也有明显区别。设计考虑是，卫星通信网络能够兼容同步、异步业务，同步业务N次握手完成建链，异步业务N+1次握手完成建链。

为提高链路资源利用率，规定每一个发起的业务必须预定一个占用时间，超时后将执行拆链操作。

业务匹配后地基控制中心调度分配的链路资源，基本是用户专用的；为提高全网性能和保障特殊用户使用，有必要对在网用户定义不同的优先级，在网络资源紧张时，高优先级用户只需较少的排队等待时间、甚至可以执行强插操作。

卫星通信网络用户及业务的特殊性，决定了完善的安全机制的必要性和重要性，包括入网认证、在网鉴权、业务校验等，使得地面站、卫星骨干节点、在网用户能够从不同层面识别出非法用户及其接入，从而分别执行相应操作、保障网络安全性。全网的安全机制，从纵向角度(包括用户、卫星骨干节点、地面站等网络单元)、横向层面(物理、链路、网络等)进行整体设计。地面站能够执行入网认证、在网鉴权、业务校验等完整安全操作；在网用户能够执行链路层和网络层的业务校验操作；卫星骨干节点能够执行物理层的业务校验操作。此外，业务请求信息中的字段，使用经过定义的分类编码，可以降低信令的传输代价和提高网络的安全性。

Claims (1)

1.一种基于骨干卫星节点及地面站的通信系统，其特征在于，包括多个用户、地面站和多个卫星骨干节点，地面站和卫星骨干节点协同配合，用户通过测控链路发起信令请求，然后根据地面站返回的结果，在相应的链路进行数据传输；其中，用户包含用户A、用户B，卫星骨干节点包括：第一卫星骨干节点、第二卫星骨干节点；

所述测控信令交互过程为：

1.用户A向第一卫星骨干节点发起请求指令，请求建立与用户B的物理链路；

2.第一卫星骨干节点判断是否需要中继，如果不需要中继，则转向步骤5；

3.如果需要中继，则第一卫星骨干节点把该请求指令通过中继链路传给第二卫星骨干节点；

4.第二卫星骨干节点把该请求指令传给地面站，并转向步骤6；

5.第一卫星骨干节点把该请求指令传给地面站；

6.地面站根据请求指令，查询用户状态数据库；

7.地面站判断用户B状态，如果不可用，则返回建链失败，流程结束；

8.如果可用，则地面站查询路由信息库，给出路由；

9.地面站分别向用户A、用户B下发建链指令；

10.建链成功，流程结束；

所述数据传输交互流程为：

11.用户A根据地面站的建链指令，在指定物理链路、通过指定路由、在约定的时间，发起数据传输；

12.用户B根据地面站的建链指令，在指定物理链路、通过指定路由、在约定的时间，接收传输数据；

13.用户A发送完毕，向卫星骨干节点发起拆链请求；

14.用户B接收完毕，向卫星骨干节点发起拆链请求；

15.卫星骨干节点把拆链请求传给地面站；

16.地面站接收到用户A、用户B的拆链请求后，数据传输完毕，流程结束。