CN108768498B - 一种天地通信的方法、装置和微纳卫星 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的天地通信的方法、装置和微纳卫星，方法包括：微纳卫星在过顶预定地面锚定点的过程中广播时序同步信令；微纳卫星接收预定地面锚定点中的用户驻地设备根据时序同步信令发送的时序同步请求；微纳卫星接收时序同步请求后，向用户驻地设备发送接入许可消息，以建立微纳卫星和所述用户驻地设备间的数据连接。该方法在不需要微纳卫星上部署形成回程链路的专用设备的情况下，实现了微纳卫星与用户驻地设备的数据连接，有效利用率微纳卫星的通信资源，解决现有技术的如下问题：由于受到微纳卫星承载能力限制，无法部署专用设备形成回程链路以实现微纳卫星与地面锚定点以双连接方式进行通信。

Description

一种天地通信的方法、装置和微纳卫星
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种天地通信的方法、装置和微纳卫星。
背景技术
在陆地的移动通信系统中，常用的连接方式包括协同多点传输(CoordinatedMultiple Points，CoMP)以及双连接等。CoMP方式需要在介质访问控制(Media AccessControl，MAC)层实现调度，对通信节点间的传输时延和带宽要求比较高，适用于通信节点间存在光纤链路的情况。双连接方式规避了MAC层调度过程中的时延和同步的要求，数据在分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol，PDCP)层进行分割和合并，然后通过多个节点同时发送给用户，对于低时延高可靠的场景来说，采用多个链路进行传输有助于提升数据传输的可靠性，提升网络整体的容量，减少用户切换时延。
在陆地移动通信双连接方案中，数据的无线承载可以由主eNodeB(MeNB)或者从eNodeB(SeNB)独立实现，也可以由MeNB和SeNB同时提供无线承载服务。仅由MeNB进行无线承载时称为主小区群(Master Cell Group，MCG)承载，仅由SeNB无线承载时称为次小区群(Secondary Cell Group，SCG)承载，同时由MeNB和SeNB无线承载时称为分离承载。
在SCG承载的方式下，同一数据承载(上行和下行)由分组核心网(Evolved PacketCore，EPC)控制分配到MeNB或者SeNB中，MeNB与SeNB中都存在S1连接，数据流在EPC进行分割后，经由MeNB和SeNB独立进行传送。在分离承载方式下，只在MeNB与核心网之间存在S1连接，所有下行数据先传送到MeNB，再经过MeNB按照一定的算法对数据流进行分割后，由X2接口把部分数据发送给SeNB，最终在MeNB和SeNB上同时给用户设备发数据。这两种方式在微纳卫星与地面通信中存在的问题是，需要微纳卫星之间或者微纳卫星与地面锚定点之间存在专用的回程链路承载S1或X2连接，这对于重量和功耗都受限的微纳卫星来说实现起来比较困难。
发明内容
本发明提供一种天地通信的方法、装置和微纳卫星，用以解决现有技术的如下问题：由于受到微纳卫星承载能力限制，无法部署专用设备以形成回程链路，以实现微纳卫星与地面锚定点以双连接方式进行通信。
为解决上述技术问题，本发明提供一种天地通信的方法，包括：微纳卫星在过顶预定地面锚定点的过程中广播时序同步信令；所述微纳卫星接收所述预定地面锚定点中的用户驻地设备根据所述时序同步信令发送的时序同步请求；所述微纳卫星接收所述时序同步请求后，向所述用户驻地设备发送接入许可消息，以建立所述微纳卫星和所述用户驻地设备间的数据连接。
可选的，建立所述微纳卫星和所述用户驻地设备间的数据连接之后，还包括：所述微纳卫星接收来自所述用户驻地设备的数据传输请求；所述微纳卫星根据所述数据传输请求建立与所述用户驻地设备的虚拟专用网络隧道。
可选的，所述微纳卫星根据所述数据传输请求建立与所述用户驻地设备的虚拟专用网络隧道之后，还包括：所述微纳卫星通过所述虚拟专用网络隧道接收所述用户驻地设备转发的来自分组核心网的通信数据。
可选的，所述时序同步信令为预定伪随机序列。
可选的，所述用户驻地设备的工作模式设置为桥接模式或者路由模式。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种天地通信的装置，包括：广播模块，用于在微纳卫星过顶预定地面锚定点的过程中，广播时序同步信令；第一接收模块，用于接收所述预定地面锚定点中的用户驻地设备根据所述时序同步信令发送的时序同步请求；发送模块，用于在接收所述时序同步请求后，向所述用户驻地设备发送接入许可消息，以建立所述微纳卫星和所述用户驻地设备间的数据连接。
可选的，还包括：第二接收模块，用于接收来自所述用户驻地设备的数据传输请求；建立模块，用于根据所述数据传输请求建立与所述用户驻地设备的虚拟专用网络隧道。
可选的，还包括：第三接收模块，用于通过所述虚拟专用网络隧道接收所述用户驻地设备转发的来自分组核心网的通信数据。
可选的，所述时序同步信令为预定伪随机序列。
此外，本发明还提供一种微纳卫星，包括上述天地通信的装置。
本发明提供的天地通信的方法、装置及微纳卫星，其中，方法包括：在微纳卫星过顶指定的地面锚定点时广播时序同步信令，微纳卫星进而接收地面锚定点的用户驻地设备根据上述时序同步信令发送的时序同步请求，在接收该请求之后，微纳卫星向用户驻地设备发送接入许可消息，建立与用户驻地设备之间的连接。该方法在不需要微纳卫星上部署形成回程链路的专用设备的情况下，实现了微纳卫星与用户驻地设备的数据连接，有效利用率微纳卫星的通信资源，解决现有技术的如下问题：由于受到微纳卫星承载能力限制，无法部署专用设备以形成回程链路以实现微纳卫星与地面锚定点以双连接方式进行通信。
附图说明
图1是本发明第一实施例中天地通信的方法的流程图；
图2是本发明第二实施例中天地通信的装置的结构示意图；
图3是本发明第三实施例中天地通信的方法的流程图。
具体实施方式
为了解决现有技术的如下问题：受到微纳卫星承载能力限制，无法部署专用设备以形成回程链路以实现微纳卫星与地面锚定点以双连接方式进行通信。本发明第一实施例提供了一种天地通信的方法，该方法的流程图如图1所示，包括步骤S102至S106：
S102，微纳卫星在过顶预定地面锚定点的过程中广播时序同步信令。
本实施例中，地面锚定点是指处在一个固定位置的由多种通信设备组成的通信系统，而微纳卫星过顶地面锚定点的过程可以是微纳卫星经过其与地面锚定点的通信区域的过程，通信区域是根据锚定点的经纬度、微纳卫星绕地球的运行轨道的相关参数以及地球自转和公转的参数等参数建立数学模型确定的，在本实施例中不再赘述。
在过顶过程中，微纳卫星以广播的方式发出时序同步信令，以便地面锚定点可以接收到。
S104，微纳卫星接收预定地面锚定点中的用户驻地设备根据时序同步信令发送的时序同步请求。
在本实施例中，地面锚定点接受时序同步信令具体是由地面锚定点中的用户驻地设备实现的，在用户驻地设备搜索到过顶的微纳卫星广播的时序同步信令之后，其就要与微纳卫星进行时序同步，为建立数据连接做准备。
S106，微纳卫星接收时序同步请求后，向用户驻地设备发送接入许可消息，以建立微纳卫星和用户驻地设备间的数据连接。
在微纳卫星与地面锚定点的用户驻地设备实现了时序同步之后，如果微纳卫星如果同意用户驻地设备接入，就可以建立起微纳卫星和用户驻地设备的数据连接。
本实施例提供的一种天地通信的方法，在微纳卫星过顶指定的地面锚定点时广播时序同步信令，微纳卫星进而接收地面锚定点的用户驻地设备根据上述时序同步信令发送的时序同步请求，在接收该请求之后，微纳卫星向用户驻地设备发送接入许可消息，建立与用户驻地设备之间的连接。该方法在不需要微纳卫星上部署形成回程链路的专用设备的情况下，实现了微纳卫星与用户驻地设备的数据连接，有效利用微纳卫星的通信资源，解决现有技术的如下问题：由于受到微纳卫星承载能力限制，无法部署专用设备以形成回程链路以实现微纳卫星与地面锚定点以双连接方式进行通信。
并且，在本实施例中，在微纳卫星与地面锚定点的用户驻地设备建立数据连接之后，微纳卫星会接收用户驻地设备发送的数据传输请求，并根据该数据传输请求建立起与用户驻地设备的虚拟专用网络(Virtual Private Network，VPN)隧道，在本实施例中，该VPN隧道就可以作为微纳卫星与用户驻地设备的回程链路。
进一步，在本实施例中，微纳卫星与用户驻地设备建立起VPN隧道的目的，实际上是建立微纳卫星与地面锚定点中的分组核心网的连接，由分组核心网向地面的各种用户设备(User Equipment，UE)提供通信服务，因此，在具体实现时需要由用户驻地设备转发分组核心网的通信数据，再经过上述VPN隧道将通信数据传输给微纳卫星。
此外，在本实施例中，微纳卫星所广播的时序同步信号的具体形式是伪随机序列，采用伪随机序列可以保证天地通信的安全。
由于在本实施例中，地面锚定点的用户驻地设备充当的是微纳卫星与分组核心网之间连接的媒介作用，因此，为实现微纳卫星与用户驻地设备建立VPN隧道，用户驻地设备的工作模式可以设置成桥接模式，也可以设置成路由模式。
本发明第二实施例提供了一种天地通信的装置，该装置结构示意图如图2所示，包括：广播模块10，用于在微纳卫星过顶预定地面锚定点的过程中，广播时序同步信令；第一接收模块20，与广播模块10耦合，用于接收预定地面锚定点中的用户驻地设备根据时序同步信令发送的时序同步请求；发送模块30，与第一接收模块20耦合，用于在接收时序同步请求后，向用户驻地设备发送接入许可消息，以建立微纳卫星和用户驻地设备间的数据连接。
本实施例中，地面锚定点是指处在一个固定位置的由多种通信设备组成的通信系统，微纳卫星过顶地面锚定点的过程可以是微纳卫星经过其与地面锚定点的通信区域的过程，通信区域是根据锚定点的经纬度、微纳卫星绕地球的运行轨道的相关参数以及地球自转和公转的参数等参数建立数学模型确定的，在本实施例中不再赘述。
在微纳卫星过顶过程中，由广播模块以广播的方式发出时序同步信令，以便地面锚定点可以接收到。
在本实施例中，地面锚定点接受时序同步信令具体是由地面锚定点中的用户驻地设备实现的，在用户驻地设备搜索到过顶的微纳卫星广播的时序同步信令之后，就要由第一接收模块接收预定地面锚定点中的用户驻地设备根据时序同步信令发送的时序同步请求，为建立数据连接做准备。
在第一接收模块接收时序同步请求之后，如果同意用户驻地设备接入，就可以由发送模块向用户驻地设备发送接入许可消息，这样就可以建立起微纳卫星和用户驻地设备的数据连接。
并且，在本实施例中，在微纳卫星与地面锚定点的用户驻地设备建立数据连接之后，第二接收模块40(与发送模块30耦合)会接收用户驻地设备发送的数据传输请求，并由建立模块50(与第二接收模块40耦合)根据该数据传输请求建立起与用户驻地设备的虚拟专用网络(Virtual Private Network，VPN)隧道，在本实施例中，该VPN隧道就可以作为微纳卫星与用户驻地设备的回程链路。
进一步，在本实施例中，微纳卫星与用户驻地设备建立起VPN隧道的目的，实际上是建立微纳卫星与地面锚定点中的分组核心网的连接，进而由分组核心网向地面的各种用户设备(User Equipment，UE)提供通信服务，在具体实现时，需要由用户驻地设备转发分组核心网的通信数据，再经过上述VPN隧道将通信数据传输给微纳卫星，因此，本实施例的装置还包括第三接收模块60(与建立模块50耦合)，该模块用于通过虚拟专用网络隧道接收用户驻地设备转发的来自分组核心网的通信数据。
此外，在本实施例中，微纳卫星所广播的时序同步信号的具体形式可以是伪随机序列，采用伪随机序列可以保证天地通信的安全。在具体实现时，也可以采用其他形式的时序同步信号进行广播。
本实施例提供的一种天地通信的装置，在微纳卫星过顶指定的地面锚定点的过程中，由广播模块广播时序同步信令，进而由第一接收模块接收地面锚定点的用户驻地设备根据上述时序同步信令发送的时序同步请求，在接收该请求之后，由发送模块向用户驻地设备发送接入许可消息，建立与用户驻地设备之间的数据连接。该装置能够在不需要微纳卫星上部署形成回程链路的专用设备的情况下，实现微纳卫星与用户驻地设备的数据连接，有效利用微纳卫星的通信资源，解决现有技术的如下问题：由于受到微纳卫星承载能力限制，无法部署专用设备以形成回程链路以实现微纳卫星与地面锚定点以双连接方式进行通信。
本发明第三实施例提供一种天地通信的方法，该方法的流程图如图3所示，包括步骤S301至S305：
S301，微纳卫星在过顶锚定点的过程中广播时序同步信令。
本实施例中，锚定点可以是指处在一个固定位置的由多种通信设备组成的通信系统，而微纳卫星过顶锚定点的过程可以是微纳卫星经过其与锚定点的通信区域的过程，通信区域是根据锚定点的经纬度、微纳卫星绕地球的运行轨道的相关参数以及地球自转和公转的相关参数等参数建立数学模型求解确定的，在本实施例中不再赘述。
在过顶过程中，微纳卫星以广播的方式发出时序同步信令，以使得锚定点可以搜索并且接收到。
S302，用户驻地设备根据搜索到的时序同步信令发送时序同步请求。
在本实施例中，锚定点接受时序同步信令具体是由地面锚定点中的用户驻地设备(Customer Premises Equipment，CPE)实现的，CPE工作时被配置为桥接Bridge模式或路由router模式。在CPE搜索到过顶的微纳卫星广播的时序同步信令之后，其就要与微纳卫星进行时序同步，为建立数据连接做准备。
S303，微纳卫星接收时序同步请求后，向CPE发送接入许可。
在微纳卫星与锚定点的CPE实现了时序同步之后，如果微纳卫星如果同意CPE接入，就可以建立起微纳卫星和CPE的数据连接。
S304，CPE发送数据传输请求，微纳卫星接收并根据该数据传输请求建立起与CPE的VPN隧道。
在本实施例中，该VPN隧道就可以作为微纳卫星与CPE的回程链路，并不需要在微纳卫星上部署专用设备。
S305，微纳卫星通过CPE与分组核心网连接。
在本实施例中，微纳卫星与CPE建立起VPN隧道的目的，实际上是建立微纳卫星与地面锚定点中的分组核心网(Evolved Packet Core，EPC)的连接，由EPC向地面的各种用户设备(User Equipment，UE)提供通信服务，因此，在具体实现时需要由CPE转发分组核心网的通信数据，再经过上述VPN隧道将通信数据传输给微纳卫星。本实施例中，将微纳卫星视为基站，将锚定点的EPC视为分组核心网，本实施例的方法就是要在微纳卫星与地面锚定点的EPC之间实现如地面LTE(Long Term Evolution)双连接通信方式中的S1连接，而本实施例中S1连接的具体形式就是采用上述方法形成的VPN隧道。
并且，本实施例的锚定点也可以是位于海面上的具有CPE和EPC的通信系统，还可以有另外的微纳卫星与海面的锚定点建立上述连接。
此外，在本实施例中，微纳卫星所广播的时序同步信号的具体形式是伪随机序列，采用伪随机序列可以保证天地通信的安全。
由于在本实施例中，地面锚定点的CPE充当的是微纳卫星与EPC之间连接的媒介作用，因此，为实现微纳卫星与CPE建立VPN隧道，用户驻地设备的工作模式可以设置成桥接模式，也可以设置成路由模式，再将CPE与EPC进行连接，就可以实现在微纳卫星与地面锚定点的CPE之间建立VPN隧道。CPE与EPC由于同属地面锚定点的组成部分，两者的连接方法在此不再赘述。
本实施例提供的一种天地通信的方法，在微纳卫星过顶指定的地面锚定点时广播时序同步信令，地面锚定点的CPE根据上述时序同步信令发送的时序同步请求，微纳卫星接收在接收该请求之后，向CPE发送接入许可消息，建立与用户驻地设备之间的连接。该方法在不需要微纳卫星上部署形成回程链路的专用设备的情况下，实现了微纳卫星与CPE的数据连接，有效利用微纳卫星的通信资源，解决现有技术的如下问题：由于受到微纳卫星承载能力限制，无法部署专用设备以形成回程链路以实现微纳卫星与地面锚定点以双连接方式进行通信。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (8)

1.一种天地通信的方法，其特征在于，包括：
微纳卫星在过顶预定地面锚定点的过程中广播时序同步信令；
所述微纳卫星接收所述预定地面锚定点中的用户驻地设备根据所述时序同步信令发送的时序同步请求；
所述微纳卫星接收所述时序同步请求后，向所述用户驻地设备发送接入许可消息，以建立所述微纳卫星和所述用户驻地设备间的数据连接；
建立所述微纳卫星和所述用户驻地设备间的数据连接之后，还包括：
所述微纳卫星接收来自所述用户驻地设备的数据传输请求；
所述微纳卫星根据所述数据传输请求建立与所述用户驻地设备的虚拟专用网络隧道。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微纳卫星根据所述数据传输请求建立与所述用户驻地设备的虚拟专用网络隧道之后，还包括：
所述微纳卫星通过所述虚拟专用网络隧道接收所述用户驻地设备转发的来自分组核心网的通信数据。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时序同步信令为预定伪随机序列。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述用户驻地设备的工作模式设置为桥接模式或者路由模式。
5.一种天地通信的装置，其特征在于，包括：
广播模块，用于在微纳卫星过顶预定地面锚定点的过程中，广播时序同步信令；
第一接收模块，用于接收所述预定地面锚定点中的用户驻地设备根据所述时序同步信令发送的时序同步请求；
发送模块，用于在接收所述时序同步请求后，向所述用户驻地设备发送接入许可消息，以建立所述微纳卫星和所述用户驻地设备间的数据连接；
还包括：
第二接收模块，用于接收来自所述用户驻地设备的数据传输请求；
建立模块，用于根据所述数据传输请求建立与所述用户驻地设备的虚拟专用网络隧道。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
第三接收模块，用于通过所述虚拟专用网络隧道接收所述用户驻地设备转发的来自分组核心网的通信数据。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述时序同步信令为预定伪随机序列。
8.一种微纳卫星，其特征在于，包括：权利要求5-7中任一项所述的天地通信的装置。
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