CN108923845A - 升级卫星通信的方法以及升级型卫星通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种升级卫星通信系统的方法，包括：提供待升级的卫星通信系统，所述卫星通信系统包括：主控站，其被配置为控制和管理整个卫星通信系统；信关站，其被配置为提供业务数据的地面交互；以及卫星，其被配置为给终端设备提供业务数据的卫星接入；以及提供增强型信关站，所述增强型信关站被配置为提供用户管理功能。本发明还涉及一种升级型卫星通信系统。通过该方法或系统，可以基于宽带通信业务的需求变化进行系统的灵活升级扩展，以满足宽带运控的需求并提高系统响应速度。

Description

升级卫星通信的方法以及升级型卫星通信系统
技术领域
本发明总体而言涉及卫星通信领域，具体而言，涉及一种升级卫星通信的方法。此外，本发明还涉及一种升级型卫星通信系统。
背景技术
运控系统是卫星系统管理和控制的核心，但相对于地面移动通信系统而言，卫星通信系统产业规模相对小，各系统独立设计，没有形成统一标准，因此系统组网架构差异性大，其运控系统的差异也比较大。
与高通量的高轨卫星(GEO)的运控系统相比，宽带低轨卫星(LEO)的通信系统的通信容量更高，组网规模更大，因为卫星和用户都在移动。特别是卫星相对地表的高速运动，带来了一系列问题、例如网络覆盖和容量动态变化、多星资源动态调配、系统可靠性和稳定性维持等，这给运控系统的设计带来巨大挑战。目前还没有成熟商用、可直接应用的低轨宽带卫星运控技术。
铱星(Iridium)系统是目前在轨运行比较成功的低轨卫星通信系统，采用星上存储转发，其运控系统称之为系统控制段(SCS)，是铱星系统的核心管理部分，管理和控制着铱网络中的所有单元，它提供卫星星座的运行支持和控制，把卫星跟踪数据传输给信关站，利用寻呼终端控制器(MTC)完成目的段控制。国外宽带高通量卫星系统比较有代表性的主要有美国卫讯Viasat-1和休斯Jupiter。Viasat-1的运控系统主要通过网络管理子系统(NMS)、运行支撑子系统(OSS)和业务支撑子系统(BSS)管理卫星网络和用户服务，整个运控系统采用集成管理架构(IMF)，遵从IETF管理系统标准，使得系统可以采用成熟的商用网管设备，开发、建设和使用成本都比较低。运控系统的主要功能包括用户管理、服务定义/服务计划/服务使能、计费管理、网络管理(故障/配置/性能/安全)、资源管理、虚拟网络运营商/零售商管理、冗余备份等。Jupiter卫星系统的运控系统采用集成一体化的网络管理系统(NMS)来管理和监控整个网络，通过简单易用的用户图形接口(GUI)实现系统配置、信关站管理、终端管理、网络诊断等功能，此外，NMS还从逻辑上将网络资源(如带宽等)进行划分，从而支持″主运营商-虚拟运营商″模式，一网公司(OneWeb)的地面运控系统也将采用休斯公司的Jupiter技术。
国内卫星通信系统经过了二十多年的发展，运控系统也从单层单一网络的运控体系架构发展成为支持多网络融合的系统运行控制和网络管理两级分工明确的运控体系架构，其中运行控制系统负责整个多媒体卫星通信系统的网络规划、组网应用/任务保障、资源调配和优化，确保系统稳定、可靠、安全、高效地运行在性能最佳状态。网络管理系统按照运控系统资源规划结果，负责所属网络的管理、优化与业务支撑。
国内高通量宽带卫星运控系统以中星-16为代表。中星-16运控系统采用以色列Gilat公司的TotalNMS产品，支持不同大小VSAT网络的灵活可伸缩部署，在功能上除一般的网管功能以外，还支持多种类型的虚拟化运营，如自建主站的Hardware VNO、共享主站的Software VNO、共享空间资源的Cloud VNO，是一种成熟的GEO高通量卫星运控系统设计方案。
由于铱星运控系统采用窄带通信系统的架构，其运控系统地面站的高速数据处理与交换能力薄弱，相对于铱星的电路交换支持语音，宽带通信系统采用IP交换，需要具备宽带接入核心网，同时铱星的系统通信数据量较小，对运控系统的规划简单，无需根据业务需求变化进行系统的动态调整，以实现系统传输容量的扩展。而其他的高轨系统的地面运控系统功能简单，系统采用透明转发模式，无需进行卫星星座的网络路由规划，无需考虑低轨卫星高速运动带来的用户链路和馈电链路快速切换；同时，由于单星模式，仅需完成单颗卫星的运行控制，无需考虑基于多站部署扩展。
针对低轨宽带通信系统的应用场景，传统高轨卫星运控系统存在单节点管理过于简单，扩展性弱的问题；而低轨窄带星座运控系统存在数据传输量有限的问题。
发明内容
为了实现低轨宽带通信系统的运行控制，本发明提供了一种升级卫星通信系统的方法和一种升级型卫星通信系统，通过该方法或系统，可以基于宽带通信业务的需求变化进行系统的灵活升级扩展，以满足宽带运控的需求并提高系统响应速度。
在本发明的第一方面，前述任务通过一种升级卫星通信系统的方法来解决，该方法包括：
提供待升级的卫星通信系统，所述卫星通信系统包括：
主控站，其被配置为控制和管理整个卫星通信系统；
信关站，其被配置为给终端设备提供业务数据的地面交互；以及
卫星，其被配置为给终端设备提供业务数据的卫星接入；以及提供增强型信关站，所述增强型信关站被配置为提供用户管理功能。在本发明的一个扩展方案中规定：
所述主控站包括运管系统；和/或
所述主控站包括馈电链路射频子系统、收发信机、以及数据网关。
在本发明的一个优选方案中规定，提供增强型信关站包括：
将信关站进行分簇管理；以及
将一个或多个信关站升级为增强型信关站。
在本发明的第二方面，前述任务通过一种升级型卫星通信系统来解决，该系统包括：
主控站，其被配置为控制和管理整个卫星通信系统；
信关站，其被配置为提供业务数据的地面交互；
卫星，其被配置为给终端设备提供业务数据的卫星接入；以及
增强型信关站，所述增强型信关站被配置为提供用户管理功能。
在本发明的一个优选方案中规定，主控站包括：
地基路由器，其被配置为实现宽带系统传输网的路由功能；
宽带核心网，其被配置为执行用户接入管理、认证、鉴权、计费；
卫星管理和监测装置，其被配置为执行卫星星座运行状态的监视和管理；以及
资源优化装置，其被配置为执行系统网络的整网协同优化。
本发明至少具有下列有益效果：本发明的方法或系统，可以基于宽带通信业务的需求变化进行系统的灵活升级扩展，以满足宽带运控的需求并提高系统响应速度。例如，在建立基本的卫星通信系统以后，可以将信关站根据功能和业务进行分组或分簇，然后将其中的一个或多个升级为增强型信关站，其中增强型信关站不仅可以负责普信关站的业务，而且具有用户管理功能、例如用户移动性管理。这样一来，不仅扩展了整个系统的功能，而且提高了系统的响应速度。
附图说明
下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本发明。
图1示出了根据本发明的升级型卫星通信系统的示意图；以及
图2示出了根据本发明的升级型卫星通信方法的流程图。
具体实施方式
应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。
在本发明中，除非特别指出，″布置在…上″、″布置在…上方″以及″布置在…之上″并未排除二者之间存在中间物的情况。
在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。
在本发明中，除非特别指出，量词″一个″、″一″并未排除多个元素的场景。
在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。
在此还应当指出，在本发明的范围内，″相同″、″相等″、″等于″等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了″基本上相同″、″基本上相等″、″基本上等于″。
另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。
图1示出了根据本发明的升级型卫星通信系统100的示意图。
如图1所示，系统100包括多个卫星101。卫星101被配置为给多个终端设备102提供业务数据的卫星接入，也就是说，用户设备102接入到卫星101以传输业务数据。卫星101还可以通过星间链路将业务数据中继给地面的信关站103。
系统100还包括信关站103。信关站103被配置为给提供业务数据的地面交互。例如，信关站103从卫星101接收从用户发送的业务数据并将其传输给主控站105的核心网。主控站105再将业务数据发送给互联网106。
系统100还包括增强型信关站104。增强型信关站104被配置为提供用户管理功能、例如用户移动性管理、即用户从一个接入卫星到另一接入卫星的切换。
系统还包括主控站105。主控站105被配置为控制和管理整个卫星通信系统。主控站105是全球多媒体卫星系统的管理和控制中心，负责整个天基网络的管理，提供系统的管理和业务接入。
区别于传统的单主控站和主从式二级管理，本发明采用″主控站+增强型信关站+信关站″的三级模式，具备灵活可扩展的特点。灵活可扩展的低轨宽带卫星运控系统采用如下部署实现：
第一步：系统建设初期，完成主控站的建设，包含馈电链路收发子系统、地基路由子系统、宽带核心网以及点运管系统，负责整个天基网络的管理、终端管理与互联网业务数据交互。
第二步：随着系统建设增加，增加若干个信关站的建设，信关站布设的位置基于业务需求，用于提高系统馈电链路容量，这也提高了传输时延；
第三步：随着系统的需求的增加和服务范围的扩大，根据地域管理和业务需求，将信关站进行分簇管理，将少量信关站升级为增强型信关站，提高系统的响应速度，降低系统时延。
图2示出了根据本发明的升级型卫星通信方法的流程图。
在步骤202，提供主控站105。主控站包括：(1)地基路由器实现宽带系统传输网的路由功能；(2)宽带核心网包括用户接入管理、认证、鉴权、计费等功能；(3)卫星管理和监测，实现卫星星座运行状态的监视与管理；(4)整网的资源优化，实现系统网络的整网协同优化。
在步骤204，提供信关站103。根据业务发展需求，在特定区域布设信关站实现数据的就近落地，灵活增加系统的容量，降低系统时延。
在步骤206，提供增强型信关站104。根据业务需求，对信关站103进行分簇管理，选择最佳的信关站进行升级，增加宽带接入控制网关，实现本地化服务。增强型信关站104将增加信关站的用户管理功能，实现周围信关站的用户管理汇聚，产生汇聚效应，提高信关站的信令响应时间，增强系统的鲁棒性和数据安全性。
本发明至少具有下列有益效果：本发明的方法或系统，可以基于宽带通信业务的需求变化进行系统的灵活升级扩展，以满足宽带运控的需求并提高系统响应速度。例如，在建立基本的卫星通信系统以后，可以将信关站根据功能和业务进行分组或分簇，然后将其中的一个或多个升级为增强型信关站，其中增强型信关站不仅可以负责普信关站的业务，而且具有用户管理功能、例如用户移动性管理。这样一来，不仅扩展了整个系统的功能，而且提高了系统的响应速度。
虽然本发明的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是本领域技术人员能够理解，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员在本发明的教导下可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本发明的范围。所附权利要求书旨在限定本发明的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

Claims (5)

1.一种升级卫星通信系统的方法，包括：
提供待升级的卫星通信系统，所述卫星通信系统包括：
主控站，其被配置为控制和管理整个卫星通信系统；
信关站，其被配置为提供业务数据的地面交互；以及
卫星，其被配置为给终端设备提供业务数据的卫星接入；以及
提供增强型信关站，所述增强型信关站被配置为提供用户管理功能。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述主控站包括运管系统；和/或
所述主控站包括馈电链路射频子系统、收发信机、以及数据网关。
3.根据权利要求1所述的方法，其中提供增强型信关站包括：
将信关站进行分簇管理；以及
将一个或多个信关站升级为增强型信关站。
4.一种升级型卫星通信系统，包括：
主控站，其被配置为控制和管理整个卫星通信系统；
信关站，其被配置为给终端设备提供业务数据的地面交互；
卫星，其被配置为给终端设备提供业务数据的卫星接入；以及
增强型信关站，所述增强型信关站被配置为提供用户管理功能。
5.根据权利要求4所述的系统，其中主控站包括：
地基路由器，其被配置为实现宽带系统传输网的路由功能；
宽带核心网，其被配置为执行用户接入管理、认证、鉴权、计费；
卫星管理和监测装置，其被配置为执行卫星星座运行状态的监视和管理；以及
资源优化装置，其被配置为执行系统网络的整网协同优化。
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