CN109889929B - 一种基于卫星光突发系统的数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种基于卫星光突发系统的数据传输方法，该系统包括至少两个边缘卫星和至少一个核心卫星。其中，第一边缘卫星将待传输数据汇聚成突发控制包和突发数据包；向第一核心卫星发送突发控制包和突发数据包；第一核心卫星进行路由计算和频谱分配，将计算结果、突发控制包和突发数据包发送给下一核心卫星；当中间核心卫星不为第二核心卫星时，将接收到的各类信息发送给下一核心卫星；当中间核心卫星为第二核心卫星时，将突发控制包和突发数据包发送给第二边缘卫星；第二边缘卫星将突发控制包和突发数据包解包成待传输数据发送给目的节点。与现有技术相比，应用本发明实施例提供的方案，可以减少频谱资源的浪费，提高频谱利用率。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，特别是涉及一种基于卫星光突发系统的数据传输方法。
背景技术
随着卫星通信技术的不断发展，由于星上交换技术可以增强卫星网络的数据处理和传输能力，减少卫星网络对地面设备的依赖，因此，人们对星上交换技术进行了越来越多的研究。
当前，ATM(Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式)、IP(InternetProtocol，网际协议)等电交换技术由于技术瓶颈以及电子设备会增加星上载荷等问题，限制了星上交换技术的速率提升。而光交换技术凭借带宽大、设备轻便等优势，逐渐吸引了研究者们进行研究。其中，欧空局(ESA)研制的无阻塞8*8星载光交换机，通过实验验证了星上光交换技术的可行性。因此，有研究者提出了结合光突发交换网络和卫星通信技术优势的星上光突发交换技术的设想。
然而，目前关于星上光突发交换技术的设想都是基于固定栅格光网络的，而固定栅格光网络的带宽分配采取了“一刀切”模式，这导致了频谱资源的浪费以及频谱利用率的低下。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于卫星光突发系统的数据传输方法，以实现减少频谱资源的浪费，并提高频谱利用率。具体技术方案如下：
本发明实施例提供了一种基于卫星光突发系统的数据传输方法，所述卫星光突发系统包括至少两个边缘卫星和至少一个核心卫星；所述方法包括：
第一边缘卫星，当接收预设数据源发送的待传输数据时，基于预先获得的汇聚门限值，将所述待传输数据汇聚成突发控制包和突发数据包；向所述第一边缘卫星对应的第一核心卫星发送所述突发控制包，获得所述第一核心卫星反馈的路由结果和频谱结果，并基于所述路由结果和所述频谱结果，将所述突发数据包发送给所述第一核心卫星；其中，所述第一核心卫星为：所述至少一个核心卫星中与所述第一边缘卫星距离最近的核心卫星；所述第一边缘卫星为：所述至少两个边缘卫星中的任一个；
所述第一核心卫星，当接收到所述突发控制包时，基于所述突发控制包进行路由计算和频谱分配，将得到的路由结果和频谱结果发送至所述第一边缘卫星；将所述路由结果、所述频谱结果和所述突发控制包发送给所述路由结果指定的下一核心卫星；基于所述路由结果和所述频谱结果进行资源预约，得到预约结果，基于所得到的预约结果，接收所述突发数据包，并将所述突发数据包发送给所述路由结果指定的下一核心卫星；
每一中间核心卫星，当接收到所述突发控制包、所述路由结果和所述频谱结果时，基于所述路由结果和所述频谱结果进行资源预约，得到预约结果，基于所得到的预约结果接收所述突发数据包；并且，如果该中间核心卫星不为第二核心卫星时，将所述突发控制包、路由结果和所述频谱结果发送给所述路由结果指定的下一核心卫星，并将所述突发数据包发送给所述路由结果指定的下一核心卫星；如果该中间核心卫星为第二核心卫星时，将所述突发控制包和所述突发数据包发送给所述路由结果指定的作为出口的第二边缘卫星；其中，所述每一中间核心卫星为：所述路由结果所指定的核心卫星中除所述第一核心卫星之外的核心卫星；所述第二核心卫星为：所述路由结果所指定的核心卫星中的最后一个核心卫星；
所述第二边缘卫星，当接收所述突发控制包和所述突发数据包时，将所述突发控制包和所述突发数据包解包成所述待传输数据；将所述待传输数据发送给所述待传输数据对应的目的节点。
可选的，一种具体实现方式中，所述汇聚门限值包括：最短汇聚时间、最长汇聚时间、最小汇聚长度和最大汇聚长度；
所述第一边缘卫星，当接收预设数据源发送的待传输数据时，基于预先获得的汇聚门限值，将所述待传输数据汇聚成突发控制包和突发数据包的方式，包括：
所述第一边缘卫星针对预设数据源发送的任一类别的待传输数据，当接收到该类传输数据的第一个数据包时，启动汇聚计时器；
判断所述汇聚计时器所计时的汇聚时间是否达到所述最短汇聚时间；
如果达到所述最短汇聚时间，判断所计时的汇聚时间内所接收到的数据包队列的长度是否大于所述最小汇聚长度，如果是，对所述数据包队列进行封装，得到该类别待传输数据对应的突发控制包和突发数据包，重启所述汇聚计时器，返回判断所述汇聚计时器所计时的汇聚时间是否达到所述最短汇聚时间的步骤；否则，返回所述判断所述汇聚计时器所计时的汇聚时间是否达到所述最短汇聚时间的步骤；
如果未达到所述最短汇聚时间，判断所计时的汇聚时间内所述接收到的数据包队列的长度是否大于所述最大汇聚长度，如果是，对所述数据包队列进行封装，得到该类别待传输数据对应的突发控制包和突发数据包，重启所述汇聚计时器，返回判断所述汇聚计时器所计时的汇聚时间是否达到所述最短汇聚时间的步骤；否则，返回所述判断所述汇聚计时器所计时的汇聚时间是否达到所述最短汇聚时间的步骤。
可选的，一种具体实现方式中，所述第一核心卫星，当接收到所述突发控制包时，基于所述突发控制包进行路由计算和频谱分配的方式，包括：
基于所述突发控制包，确定所述突发数据包对应的突发数据包所需的频率隙数，并确定所述突发控制包所对应的突发数据包对应的专用频谱区和公共频谱区，作为目标频谱区；
利用k-最短路径算法，计算得到所述突发控制包对应的k条最短候选路由路径；其中，k为正整数；
按照路径长度由短到长的顺序，对所述k条候选路由路径进行排序；
从排序后的第一条路由路径开始，判断该路由路径在所述目标频谱区内是否存在满足所述频率隙数的可用频谱资源；
如果是，根据该路由路径中每一条链路的频谱资源占用情况，判断每一条链路在所述目标频谱区内是否存在满足所述频率隙数的空间频谱块；
若满足，将该路由路径确定为路由结果，并为该路由路径中的每一链路在所述目标频谱区内分配所述频率隙数以及与所分配到的频率隙对应的中心频率，作为频谱结果。
可选的，一种具体实现方式中，在所述第一核心卫星基于所述突发控制包进行路由计算和频谱分配之前，所述方法还包括：
所述第一核心卫星，在每一预设周期的起始时刻，基于该预设周期前预设数量个周期内的实际数据量，确定需要划分专用频谱区的各个频率隙数；预测所述各个频率隙数对应的专用频谱区在该预设周期内分别将要承载的数据量；基于所预测得到的数据量和所确定的频率隙数，更新该周期内各个专用频谱区和所述公共频谱区的频谱范围。
可选的，一种具体实现方式中，所述第一核心卫星基于所预测得到的数据量和所确定的频率隙数，更新该周期内各个专用频谱区和所述公共频谱区的频谱范围所利用的公式为第一公式和第二公式，其中，
所述第一公式为：
所述第二公式为：
其中，
表示预测得到的在每一预设周期内频率隙数ni对应的专用频谱区将要承载的数据量，Θ为预测得到的所述各个频率隙数对应的专用频谱区在该预设周期内将要承载的数据量总量，Wtotal为：每段链路所能提供的总频谱范围，
为：每段链路所能提供的ni-FS专用区的频谱范围，Wcom为：每段链路所能提供的公用区频谱范围，1≤i≤m，m为正整数，ni-FS专用区为：频率隙数ni对应的专用频率区。
可选的，一种具体实现方式中，其特征在于，所述方法还包括：
所述第一核心卫星将预设的汇聚门限值发送给所述第一边缘卫星；或，
所述第一核心卫星将调整后的所述预设的汇聚门限值发送给所述第一边缘卫星。
可选的，一种具体实现方式中，所述第一核心卫星调整所述预设的汇聚门限值的方式，包括：
实时检测所述方法的频谱利用率，并判断所述频谱利用率是否大于预设的门限值，其中，所述门限值为所述方法能够达到的最大频谱利用率；
若未大于，判断所述方法的丢包率是否超过预设阈值；
如果是，基于当前时刻之前N个预设时间段内实际待传输数据流量，预测当前时刻之后，N个所述预设时间段内的预测待传输数据流量；其中，N为正整数；
计算所述预测待传输数据流量与所述实际待传输数据流量的差值；
基于所述差值，调整所述预设的汇聚门限值；
否则，保持所述预设的汇聚门限值不变。
可选的，一种具体实现方式中，所述第一核心卫星基于所述差值，调整所述预设的汇聚门限值所利用的公式包括：第三公式、第四公式、第五公式和第六公式，其中，
所述第三公式为：
所述第四公式为：
所述第五公式为：
所述第六公式为：
其中，ΔTmin为所述最短汇聚时间的调整值；ΔTmax为所述最长汇聚时间的调整值，ΔLmin为所述最小汇聚长度的调整值；ΔLmax为所述最大汇聚长度的调整值；ΔQ为预测得到的未来N个时间单位内将到来的数据流量与前N个时间单位内实际到达的数据流量值之差，Ne为所述至少两个边缘卫星的数量，Wi为每个边缘卫星的业务区域不均匀权值，R为所述第一边缘卫星向所述第一核心卫星进行数据传输的数据传输速率；
可选的，一种具体实现方式中，所述方法还包括：
如果大于所述门限值，所述第一核心卫星向所述第一边缘卫星发送方法超载通知，以使得所述第一边缘卫星丢弃所接收到的所述预设数据源发送的待传输数据；
所述第一核心卫星实时检测所述方法的频谱利用率，并判断所述频谱利用率是否下降至小于所述门限值；
如果是，所述第一核心卫星向所述第一边缘卫星发送方法正常负载通知。
以上可见，应用本发明实施例提供的方法，在接收到待传输数据后，第一边缘卫星可以将待传输数据汇聚成突发控制包和突发数据包，并将突发控制包发送至第一核心卫星。这样，第一核心卫星便可以基于所接受到的突发控制包得到路由结果和频谱结果，并将路由结果和频谱结果反馈给第一边缘卫星。进而，第一边缘卫星可以基于路由结果和频谱结果将突发数据包发送给第一核心卫星，第一核心卫星则可以基于路由结果和频谱结果进行资源预约，并基于预约结果接受突发数据包。进一步的，从第一核心卫星开始，突发控制包可以沿着上述路由结果所指定的路径被逐步发送至第二边缘卫星。同时，上述路由结果所指定的各个中间核心卫星便可以基于上一个核心卫星发送的路有结果和频谱结果进行资源预约，并基于预约结果接受突发数据包，以使得突发数据包也可以沿着上述路由结果所指定的路径被逐步发送至第二边缘卫星。这样，第二边缘卫星便可以将突发控制包和突发数据包进行解包，还原为待传输数据，并将待传输数据发送到目标节点。
也就是说，在本发明实施例提供的方案中，第一核心卫星可以基于与待传输数据对应的突发控制包计算得到路由结果和频谱结果，则第一边缘卫星可以基于该路由结果和频谱结果向第一核心卫星发送突发数据包。同时，该路由结果所指定的各个核心卫星之间，同样基于该路由结果和频谱结果在本地进行资源预约，并按照该路由结果所指定的路径在各个核心卫星间传输该突发数据包。
可见，在本发明实施例提供的方案中，可以按照待传输数据进行光突发交换网络的带宽分配，从而避免出现，由于分配的带宽大于待传输数据所需的带宽而造成的频谱资源的浪费以及频谱利用率低的问题。这样，便可以减少频谱资源的浪费，并提高频谱利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于卫星光突发系统的数据传输方法的流程示意图；
图2为一次待传输数据的具体传输过程中，本发明实施例提供的一种卫星光突发系统中所涉及到的边缘卫星和核心卫星的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种卫星光突发系统的一种具体实现方式的结构示意图；
图4为图3所示的LEO卫星和GEO卫星的结构以及相互之间的信息交互关系示意图；
图5为本发明实施例提供的一种第一边缘卫星，用于当接收预设数据源发送的待传输数据时，基于预先获得的汇聚门限值，将待传输数据汇聚成突发控制包和突发数据包的方式的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的一种核心卫星频谱资源划分示意图；
图7为本发明实施例提供的一种第一核心卫星，用于当接收到突发控制包时，基于突发控制包进行路由计算和频谱分配的方式的流程示意图；
图8为本发明实施例提供的一种第一核心卫星调整预设的汇聚门限值的方式的流程示意图；
图9为在图8所示实施例基础上，本发明实施例提供的另一种第一核心卫星调整预设的汇聚门限值的方式的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前关于星上光交换技术的研究都是基于光路交换的，而在光路交换中，信号的光/电/光转换以及电信号的处理限制了光信号的交换速率。并且，目前关于光突发交换技术的设想都是基于固定栅格光网络的，而固定栅格光网络的带宽分配采取了“一刀切”模式，这导致了频谱资源的浪费以及频谱利用率的低下。为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种基于卫星光突发系统的数据传输方法。
为了便于理解本发明实施例提供的一种基于卫星光突发系统的数据传输方法，下面首先对光突发交换网络进行介绍。
光突发交换网络的主要思想是实现交换过程中控制包与数据包的分离，使得数据包可以直接以光信号的形式通过交换节点。光突发交换网络由边缘卫星和核心卫星组成。边缘卫星将到来的数据包汇聚封装成突发数据包(Burst Data Packet,BDP)和与它相对应的突发控制包(Burst Head Packet,BHP)，每个BHP对应一个BDP，且BDP与BHP在物理信道上是分离的。BHP主要包括数据分组的源目的节点、偏置时间、服务质量等级等，BDP则主要包括待传输数据的净荷分组。经过适当的调度之后边缘卫星会先将BHP通过控制信道发送，经过一段偏置时间之后会将相应的BDP通过数据信道发送。在核心卫星处BHP会被转换成电信号的形式进行处理，核心卫星会根据从BHP读取到目的节点、波长和QoS(Quality ofService,服务质量)要求等信息为随后将到来的BDP预留资源，因此在偏置时间后到来的BDP可以直接以光信号的形式经过所有的中间交换节点。在完成交换后，边缘卫星将BHP和BDP解封装成数据包并送至目的节点。
下面，对本发明实施例提供的一种基于卫星光突发系统的数据传输方法进行介绍，其中，该卫星光突发系统中包括至少两个边缘卫星和至少一个核心卫星。图1为本发明实施例提供的一种基于卫星光突发系统的数据传输方法的流程示意图，如图1所示，该方法可以包括如下步骤：
S101：第一边缘卫星当接收预设数据源发送的待传输数据时，基于预先获得的汇聚门限值，将待传输数据汇聚成突发控制包和突发数据包；向第一边缘卫星对应的第一核心卫星发送突发控制包；
其中，第一边缘卫星为：至少两个边缘卫星中的任一个；
S102：第一核心卫星当接收到突发控制包时，基于突发控制包进行路由计算和频谱分配，将得到的路由结果和频谱结果发送至第一边缘卫星；将路由结果、频谱结果和突发控制包发送给路由结果指定的下一核心卫星；
其中，第一核心卫星为：至少一个核心卫星中与第一边缘卫星距离最近的核心卫星；
S103：第一边缘卫星获得第一核心卫星反馈的路由结果和频谱结果，并基于路由结果和频谱结果，将突发数据包发送给第一核心卫星；
S104：第一核心卫星基于路由结果和频谱结果进行资源预约，基于预约结果，接收突发数据包，并将突发数据包发送给路由结果指定的下一核心卫星；
S105：每一中间核心卫星，当接收到突发控制包、路由结果和频谱结果时，基于路由结果和频谱结果进行资源预约，得到预约结果，基于所得到的预约结果接收突发数据包；
其中，每一中间核心卫星为：路由结果所指定的核心卫星中除第一核心卫星之外的核心卫星；
S106：如果该中间核心卫星不为第二核心卫星时，将突发控制包、路由结果和频谱结果发送给路由结果指定的下一核心卫星，并将突发数据包发送给路由结果指定的下一核心卫星；如果该中间核心卫星为第二核心卫星时，将突发控制包和突发数据包发送给路由结果指定的作为出口的第二边缘卫星；
其中，第二核心卫星为：路由结果所指定的核心卫星中的最后一个核心卫星；
S107：第二边缘卫星当接收突发控制包和突发数据包时，将突发控制包和突发数据包解包成待传输数据；将待传输数据发送给待传输数据对应的目的节点。
以上可见，在本发明实施例提供的方案中，第一核心卫星可以基于与待传输数据对应的突发控制包计算得到路由结果和频谱结果，则第一边缘卫星可以基于该路由结果和频谱结果向第一核心卫星发送突发数据包。同时，该路由结果所指定的各个核心卫星之间，同样基于该路由结果和频谱结果在本地进行资源预约，并按照该路由结果所指定的路径在各个核心卫星间传输该突发数据包。
这样，在本发明实施例提供的方案中，可以按照待传输数据进行光突发交换网络的带宽分配，从而避免出现由于分配的带宽大于待传输数据所需的带宽而造成的频谱资源的浪费以及频谱利用率低的问题。这样，便可以减少频谱资源的浪费，并提高频谱利用率。
可选的，图1为本发明实施例提供的一种卫星光突发系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括至少两个边缘卫星和至少一个核心卫星；根据上述对本发明实施例提供的基于一种卫星光突发系统的数据传输方法的介绍，可见，至少一个核心卫星中，与该第一边缘卫星距离最近的核心卫星便可以作为与该第一边缘卫星对应的第一核心卫星。而当第一核心卫星接收到第一边缘卫星发送的待传输数据对应的BHP后，便可以基于该BHP进行路由计算和频谱分配。其中，路由计算得到的路由结果指定了待传输数据对应的BHP和BDP的传输路径，即上述BHP和BDP需要经过哪些核心卫星发送到哪个边缘卫星，并由该边缘卫星还原成待传输数据发送给目的节点。也就是说，第一核心卫星计算得到的路由结果指定了用于传输上述BHP和BDP的中间核心卫星和第二边缘卫星。上述中间核心卫星为路由结果在至少一个核心卫星中除第一核心卫星之外的核心卫星中所指定的至少一个核心卫星，上述第二边缘卫星为路由结果在至少两个边缘卫星中除第一边缘卫星之外的边缘卫星中所指定的一个边缘卫星。
需要说明的是，在中间核心卫星中存在一个核心卫星，该核心卫星用于将上述BHP和BDP传输给第二边缘卫星，该核心卫星可以被称为第二核心卫星。显然，第二核心卫星为路由器所指定的至少一个中间核心卫星中的最后一个。
为了便于理解上述本发明实施例提供的一种基于卫星光突发系统的数据传输方法，下面通过一次待传输数据的具体传输过程对该卫星光突发系统进行说明。
图2为一次待传输数据的具体传输过程中，本发明实施例提供的一种卫星光突发系统中所涉及到的边缘卫星和核心卫星的结构示意图。如图2所示，该实施例中的卫星光突发系统包括：第一边缘卫星210、第一核心卫星220、至少一个中间核心卫星230和第二边缘卫星240。
需要说明的是，为了便于理解本发明实施例提供的一种卫星光突发系统中各个卫星之间的信息交互关系，图2中直接包括至少一个中间核心卫星230和第二边缘卫星240，以显示一次待传输数据的具体传输过程。而在上述卫星光突发系统的实际运行过程中，第一边缘卫星210在接收到待传输数据时，并不能直接确定至少一个中间核心卫星230和第二边缘卫星240，而是在第一核心卫星210接收到BHP，并基于BHP计算得到路由结果后，才可以确定该路由结果指定的至少一个中间核心卫星230和第二边缘卫星240。
可以理解的，对于一个卫星光突发系统而言，至少一个核心卫星中与每一边缘卫星距离最近的核心卫星是确定的，因此，对于每一边缘卫星而言，其所对应的第一核心卫星是确定的。
基于此，第一边缘卫星210可以预先获取第一核心卫星220发送的汇聚门限值。这样，当第一边缘卫星210接收到预设数据源发送的待传输数据后，便可以基于该汇聚门限值，将该待传输数据汇聚成BHP和BDP。进而，第一边缘卫星210便可以将BHP发送给第一核心卫星220。
其中，该预设数据源可以是地面上的任一信号发射设备，例如，地面站、海上终端等，这都是合理的。此外，第一边缘卫星210可以通过多种方式基于该汇聚门限值，将该待传输数据汇聚成BHP和BDP，对此，本发明实施例不做具体限定。为了行文清晰，后续会对第一边缘卫星210基于该汇聚门限值，将该待传输数据汇聚成BHP和BDP的方式进行举例说明。
第一核心卫星220在接收到上述BHP后，便可以基于所接收到的BHP所携带的源目的节点和数据分组大小等信息进行路由计算和频谱分配，得到路由结果和频谱结果，并将该路由结果和频谱结果反馈给第一边缘卫星210。
其中，路由结果指示BDP从第一边缘卫星到第二边缘卫星沿路按顺序要经过的所有核心卫星，频谱分配结果则告诉了承载BDP发送的频谱资源，包括中心频率和频谱带宽。
需要强调的是，上述路由计算和频谱分配的过程是在第一核心卫星接收到来自第一边缘卫星发送的BHP后完成的，且第一核心卫星计算得到的路由结果和频谱结果还将从第一核心卫星返回第一边缘卫星，以指导BDP通过后续的所有核心卫星。其中，计算得到的路由结果和频谱结果都是关于BDP的，BHP携带的信息也都是关于其所对应的BDP的信息。
这样，第一边缘卫星210在接收到上述路由结果和频谱结果后，便可以基于该路由结果和频谱结果，将汇聚得到的BDP发送给第一核心卫星220。
此外，由于该路由结果指定了中间核心卫星230和第二边缘卫星240，因此，第一核心卫星220可以确定该路由结果所指定的下一个中间核心卫星230。这样，第一核心卫星220便可以将BHP、上述路由结果和频谱结果发送给所确定的下一个中间核心卫星230。
其中，第一核心卫星220可以通过多种方式基于所接收到的BHP进行路由计算和频谱分配。为了行文清晰，后续会对第一核心卫星220基于所接收到的BHP进行路由计算和频谱分配的方式进行举例说明。
进一步的，在得到路由结果和频谱结果后，第一核心卫星220便可以基于该路由结果和频谱结果进行资源预约。
具体的，核心卫星节点可以根据BHP携带的偏置时间计算得到BDP的预计到达时间，然后核心节点要在BDP预计到达时间之前根据路由结果和频谱结果配置好交叉连接单元的出端口和频谱资源，如果配置成功，则可以接收即将到来的BDP并完成交换，否则将直接在边缘节点丢弃该BDP。
这样，在第一边缘卫星210向第一核心卫星220发送BDP时，第一核心卫星220便可以基于所得到的预约结果接收BDP。进而，第一核心卫星220便可以将BDP同样发送给上述路由结果所指定的下一个中间核心卫星230。
至此，第一核心卫星220将BHP、路由结果、频谱结果和BDP全部发送给路由结果所指定的下一个中间核心卫星230。
对于每个中间核心卫星230而言，该中间核心卫星230可首先接收到路由结果所指定的上一卫星发送的BHP、路由结果和频谱结果。其中，由于第一核心卫星220已经基于BHP计算得到了路由结果和频谱结果，因此，该中间核心卫星230不需要重复计算，而是可以直接基于路由结果和所述频谱结果进行资源预约。这样，该中间核心卫星230便可以进一步地基于所得到的预约结果接收到路由结果所指定的上一卫星发送的BDP。
至此，该中间核心卫星230便可以接收到路由结果所指定的上一卫星发送的BHP、路由结果、频谱结果和BDP。
显然，当该中间核心卫星230为路由结果所指定的第一个中间核心卫星230时，该中间核心卫星230的上一卫星为第一核心卫星220，当该中间核心卫星230为路由结果所指定的除第一个中间核心卫星230外的另一个中间核心卫星230时，该中间核心卫星的上一卫星也为一中间核心卫星230。
进一步的，由于在路由结果指定的中间核心卫星230中存在第二核心卫星用于将BHP和BDP传输给第二边缘卫星240。因此，该中间核心卫星230是否为第二核心卫星，决定了该中间核心卫星230将要对所接收到的BHP、路由结果、频谱结果和BDP执行何种操作。
具体的，当该中间核心卫星230不是第二核心卫星时，该中间核心卫星230将所述所接收到的BHP、路由结果、频谱结果和BDP发送给路由结果指定的下一中间核心卫星230，以使得该BHP、路由结果、频谱结果和BDP可以在路由结果所指定的至少一个中间核心卫星230间进行传输。
当该中间核心卫星230是第二核心卫星时，该中间核心卫星230将接收到的BHP和BDP发送给路由结果指定的第二边缘卫星240。
这样，第二边缘卫星240便可以在接收到BHP和BDP后，将BHP和BDP解包，从而将BHP和BDP还原为第一边缘卫星210所接收到的待传输数据，并将该待传输数据发送给该待传输数据指定的目的节点。
其中，解包为汇聚的逆过程，指仍将BHP和对应的BDP解封装成第一边缘卫星接收到的初始的待传输数据。需要说明的是，该待传输数据可以根据数据类别分为多个数据组，例如，IP分组、ATM分组等。
其中，该目的节点可以是地面上的任一信号接收设备，例如，地面站、海上终端，这都是合理的。
需要说明的是，为了更形象地理解第一边缘卫星和第二边缘卫星，可以将第一边缘卫星称为入口边缘卫星，入口边缘卫星获取预设数据源发送的待传输数据，开启一次数据交换传输；可以将第二边缘卫星称为出口边缘卫星，出口边缘卫星将待传输数据发送至目的节点，结束一次数据交换传输。
可选的，作为一种具体实现方式，在本发明实施例提供的一种卫星光突发系统中，可以以低轨道(Low-orbit satellite system，LEO)卫星作为交换网络的边缘卫星，负责将来自星地链路或星间链路的数据包封装成突发控制包和突发数据包，并发送至星上核心交换节点，并以高轨道(Geostationary Orbit，GEO)卫星作为星上光交换网络的核心卫星，负责完成BDP传输。
如图3所示，为星上光突发交换网络的一个实施例的结构示意图，其中，GEO卫星和LEO卫星并不限制为3个和10个。
此外，LEO卫星和GEO卫星的结构以及相互之间的信息交互关系如图4所示。其中，每个LEO卫星和GEO卫星之间通过扩展的OpenFlow协议来实现通信。其中，OpenFlow是SDN(Software Defined Network，软件定义网络)技术的一种通信协议。
具体的，在本实现方式中，LEO卫星中配置了带宽可变灵活光收发机(BandwidthVariable-Transponder,BV-T)。这样，在作为第一边缘卫星的LEO卫星在汇聚得到BHP和BDP后，该LEO卫星中配置的BV-T便可以将BHP发送给最近的GEO卫星，显然该GEO卫星为该第一边缘LEO卫星对应的第一核心卫星。此外，获得路由结果和频谱结果后，该LEO卫星中配置的BV-T便可以基于路由结果和频谱结果，为每个BDP选取最适合传输的符号速率及调制格式，并根据每个BDP的需求为其分配中心频率和FS数，进而，将每个BDP发送至作为第一核心卫星的GEO卫星。
相对应的，GEO卫星中配置了SDN控制器和带宽可变光交换单元(BandwidthVariable-Optical Cross Connect,BV-OXC)。这样，GEO卫星中的SDN控制器便可以向该GEO卫星对应的第一边缘LEO卫星发送预设的汇聚门限值。此外，当该GEO卫星为第一核心GEO卫星或中间核心GEO卫星时，在进行资源预约后，该GEO卫星中配置的BV-OXC便可以按照预设结果中的路由信息、中心频率和频谱带宽等资源信息接收路由结果所指定的上一卫星发送的BDP。
下面，对第一边缘卫星基于该汇聚门限值，将该待传输数据汇聚成BHP和BDP的方式进行举例说明。
可选的，一种具体实现方式中，汇聚门限值包括：最短汇聚时间、最长汇聚时间、最小汇聚长度和最大汇聚长度。
在本实现方式中，如图5所示，第一边缘卫星当接收预设数据源发送的待传输数据时，基于预先获得的汇聚门限值，将待传输数据汇聚成突发控制包和突发数据包的方式，可以包括如下步骤：
S501：第一边缘卫星针对预设数据源发送的任一类别的待传输数据，当接收到该类传输数据的第一个数据包时，启动汇聚计时器；
其中，汇聚计时器中设置了特定的汇聚时间门限值Tmin(最短汇聚时间)和Tmax(最长汇聚时间)，针对任一类别的待传输数据，汇聚计时器在收到第一个数据包时开始计时，一般来说，在计时未到Tmin时不能结束此次汇聚，而如果汇聚时间达到Tmax，则一定结束此次汇聚。
针对预设数据源发送的任一类别的待传输数据，当第一边缘卫星接收到该类传输数据的第一个数据包时，第一边缘卫星便可以启动汇聚计时器。
需要说明的是，预设数据源可以同时发射多种类别的待传输数据，因此，针对每一类别的待传输数据，第一边缘卫星可以在接收到该类别的待传输数据的第一个数据包时，启动与该类别对应的汇聚计时器。基于此，第一边缘卫星可以启动多个针对不同类别的汇聚计时器。
其中，待传输数据可以是ATM数据，也可以是IP数据，还可以是其他类别的数据，这都是合理的。
为了便于说明，在后续步骤S502-S506中，均以其中一种类别的待传输数据进行说明。
S502：判断汇聚计时器所计时的汇聚时间是否达到最短汇聚时间；如果是，执行步骤S503；否则，执行步骤S505；
在启动汇聚计时器后，第一边缘卫星便可以判断汇聚计时器所计时的汇聚时间是否达到最短汇聚时间。其中，当达到最短汇聚时间时，第一边缘卫星便可以继续执行步骤S503，当未达到最短汇聚时间时，第一边缘卫星便可以继续执行步骤S505。
S503：判断所计时的汇聚时间内所接收到的数据包队列的长度是否大于最小汇聚长度，如果是，执行步骤S504；否则，返回执行步骤502；
当第一边缘卫星在上述步骤S502中，判断得到汇聚计时器所计时的汇聚时间达到最短汇聚时间时，第一边缘卫星可以进一步判断所计时的汇聚时间内所接收到的数据包队列的长度是否大于最小汇聚长度，并在判断结果为是时，继续执行步骤S504；否则，第一边缘卫星将继续接收预设数据源发送的该类别的待传输数据，并返回执行上述步骤S502。
S504：对数据包队列进行封装，得到该类别待传输数据对应的突发控制包和突发数据包，重启汇聚计时器，返回执行步骤502；
当第一边缘卫星在上述步骤S504中，判断得到所计时的汇聚时间内所接收到的数据包队列的长度大于最小汇聚长度时，便可以用组装器完成该数据包队列的封装，得到该类别待传输数据对应的突发控制包和突发数据包。同时第一边缘卫星会在接收到下一个该类别的待传输数据的数据包时，重新启动与该类别对应的汇聚计时器，使得该汇聚计时器重新开始计时，同时，在接收后续该类别的待传输数据的数据包的过程中，执行上述步骤S502。
S505：判断所计时的汇聚时间内接收到的数据包队列的长度是否大于最大汇聚长度，如果是，返回执行步骤S504；否则，返回执行步骤502；
当第一边缘卫星在上述步骤S02中，判断得到汇聚计时器所计时的汇聚时间未达到最短汇聚时间，第一边缘卫星可以进一步判断所计时的汇聚时间内接收到的数据包队列的长度是否大于最大汇聚长度，并在判断结果为是时，继续执行步骤S506；否则，第一边缘卫星将继续接收预设数据源发送的该类别的待传输数据，并返回执行上述步骤S502。
当第一边缘卫星在上述步骤S505中，判断得到所计时的汇聚时间内接收到的数据包队列的长度大于最大汇聚长度时，便可以对该数据包队列进行封装，得到该类别待传输数据对应的突发控制包和突发数据包。同时第一边缘卫星会在接收到下一个该类别的待传输数据的数据包时，重新启动与该类别对应的汇聚计时器，使得该汇聚计时器重新开始计时，同时，在接收后续该类别的待传输数据的数据包的过程中，执行上述步骤S502。
下面，对第一核心卫星基于所接收到的BHP进行路由计算和频谱分配的方式进行举例说明。
需要说明的是，与固定栅格波分复用光网络中的固定波长栅格不同，在本发明实施例提供的一种卫星光突发系统中，将波长栅格进一步细分为更窄小的频谱单元，并把该更窄小的频谱单元称为频率隙(Frequency Slot，FS)。如图6所示，每个核心卫星的所有可用频谱资源被划分为n-FS专用频谱区和公用频谱区，其中，n-FS专用频谱区为频率隙n对应的专用频谱区。
当一个BHP请求的频率隙数为n时，该核心卫星可以为该BHP所对应的BDP分配n-FS专用频谱区中的频谱资源；而当与BHP请求的频率隙数n对应的专用频谱区所有频谱资源都已被占用或没有设置与BHP请求的频率隙数n对应的专用频谱区时，那么该核心卫星可以为该BHP所对应的BDP分配公用频谱区中的频谱资源。这样，可以使在所有频谱资源中占了极大比例的专用频谱区中不会产生频谱碎片。
可选的，一种具体实现方式中，如图7所示，第一核心卫星当接收到突发控制包时，基于突发控制包进行路由计算和频谱分配的方式，可以包括如下步骤：
S701：基于BHP，确定该BHP所对应的BDP所需的频率隙数，并确定该BDP对应的专用频谱区和公共频谱区，作为目标频谱区。
需要说明的是，BHP中所携带的信息是关于BHP对应的BDP的信息，其中包括该BDP的数据量。
这样，该BHP所对应的BDP所需的频率隙数的确定方法可以为：由BDP的数据量大小除以单个频率隙的传输容量，将计算结果作为所需频率隙数。
进而，可以采用均分的方式确定专用频谱区和公用频谱区大小，也可以根据历史经验信息，统计每个BDP所需的频率隙数，若有超过10％的BDP都请求n个频率隙，则可以设置n-FS专用频谱区，该频谱区大小即为请求n频率隙的BDP所占的百分比乘以总频谱带宽。进而，最后将剩余的频谱区域设置公用频谱区。
S702：利用k-最短路径算法，计算得到突发控制包对应的k条最短候选路径，其中，k为正整数；
其中，k-最短路径算法为最短路径算法的扩展，k-最短路径算法可以分为两部分，算出第1条最短路径P(1)后，可以在此基础上依次算出其他k-1条最短路径。在求P(i+1)时，将P(i)上除了终止节点外的所有节点都视为偏离节点，并计算每个偏离节点到终止节点的最短路径，再与之前的P(i)上起始节点到偏离节点的路径拼接，构成候选路径，进而求得最短偏离路径。
S703：按照路径长度由短到长的顺序，对k条候选路由路径进行排序；
S704：从排序后的第一条路由路径开始，判断该路由路径在目标频谱区内是否存在满足频率隙数的可用频谱资源；如果是，执行步骤S705；
下面，通过距离的路由路径的判断过程对第一核心卫星执行上述步骤S704的方式进行介绍。
例如，计算所得的第一条路由路径为核心卫星A-核心卫星B-核心卫星D，所需的频率隙数为4，则判断链路核心卫星A-核心卫星B和链路核心卫星B-核心卫星D上的4-FS专用频谱区是否都有4个连续且序号一致的频率隙。其中，连续且序号一致是指若链路核心卫星A-核心卫星B的4-FS专用频谱区有4个连续可用的频率隙f5-f8，则链路核心卫星B-核心卫星D也必须是4-FS专用频谱区的f5-f8频率隙空闲可用。
可见，针对每一路由路径，第一核心卫星在执行上述步骤S704，得到的判断结果为否时，便可以继续针对该路由路径在上述步骤S703中排序得到的路由路径序列中的下一条路由路径，执行上述步骤S704，直至针对某条路由路径，第一核心卫星在执行上述步骤S704，得到的判断结果为是，则针对该路由路径，第一核心卫星继续执行上述步骤S705。
当全部路由路径在目标频谱区内均未存在满足频率隙数的可用频谱资源时，则第一核心卫星将无法为即将到来的BDP分配足够的频谱范围，因此，第一核心卫星可以放弃此次数据传输任务。这样，第一边缘卫星所接收到的待传输数据将无法通过本发明实施例提供的卫星光突发网络传输到目的节点。
S705：根据该路由路径中每一条链路的频谱资源占用情况，判断每一条链路在目标频谱区内是否存在满足频率隙数的空间频谱块；如果是，执行步骤S706；
其中，第一核心卫星可以采用与步骤S705中相同的方法，判断每一条链路在目标频谱区内是否存在满足频率隙数的空间频谱块，在此不再赘述。
可见，针对某一路由路径，第一核心卫星在判断得到该路由路径在目标频谱区内存在满足频率隙数的可用频谱资源时，便可以针对该路由路径，继续执行上述步骤S705。
其中，当针对该路由路径，第一核心卫星执行上述步骤S705得到的判断结果为否时，可以继续针对该路由路径在上述步骤S703中排序得到的路由路径序列中的下一条路由路径，返回执行上述步骤S704。
当针对最后一条路由路径，第一核心卫星执行上述步骤S705的判断结果依然为否时，则第一核心卫星将无法为即将到来的BDP分配足够的频谱范围，因此，第一核心卫星可以放弃此次数据传输任务。这样，第一边缘卫星接收到的待传输数据将无法通过本发明实施例提供的卫星光突发网络传输到目的节点。
S706：将该路由路径确定为路由结果，并为该路由路径中的每一链路在目标频谱区内分配频率隙数以及与所分配到的频率隙对应的中心频率，作为频谱结果。
其中，第一核心卫星可以通过多种方式为该路由路径中的每一链路在目标频谱区内分配频率隙数以及与所分配到的频率隙对应的中心频率，对此，本发明实施例不做具体限定。
可选的，可以First Fit(FF)算法为该突发分配频率隙数及各FS的中心频率。具体的，在网络规划阶段，将所有频率隙按中心频率的大小顺序统一编号。计算连续空闲可用频率隙时，每次都从最小编号的频率隙开始检索，只要找到可用频谱块即停止搜索。这种方法不必搜索全部频率隙，而是找到可用频率隙就停止，计算量小，分配速度也较快。
例如，BDP所需要的频率隙数为4，并且它的第一条候选路径的所有链路上4-FS专用频谱区的频率隙f1-f4都空闲可用，如果频率隙f1的中心频率为192.8THz，那么就将BDP调制到第一个中心频率为192.8THz、带宽为12.5GHz的四个连续子载波上发送。
需要说明的是，在本实现方式中，为了使专用频谱区中不会产生频谱碎片需要对各个专用频谱区以及公用频谱区的频谱范围的进行合理划分。
可选的，一种具体实现方式中，第一核心卫星可以按照预设周期对各个专用频谱区以及公用频谱区的频谱范围进行重新划分，从而使各个专用频谱区以及公用频谱区的频谱范围可以周期性地进行更新。
其中，该预设周期可以为根据实际需要设定的任一周期，对此，本发明实施例不做具体限定，例如，24小时、48小时等。
基于此，在本实现方式中，在第一核心卫星基于突发控制包进行路由计算和频谱分配之前，本发明实施例提供的一种基于卫星光突发系统的数据传输方法还可以包括：
第一核心卫星在每一预设周期的起始时刻，基于该预设周期前预设数量个周期内的实际数据量，确定需要划分专用频谱区的各个频率隙数；预测各个频率隙数对应的专用频谱区在该预设周期内分别将要承载的数据量；基于所预测得到的数据量和所确定的频率隙数，更新该周期内各个专用频谱区和公共频谱区的频谱范围。
也就是说，针对每个预设周期，在该周期的起始时刻，第一核心卫星可以基于该预设周期前预设数量个周期内的实际数据量，确定需要划分专用频谱区的各个频率隙数。
例如，前N个预设周期内，核心节点接收到的所有所需频率隙数请求中，有40％的BDP需要5个频率隙，25％需要4个频率隙，还各有15％需要3个和6个频率隙，另外需要2个、7个等其它频率隙数的BDP总共占5％，那么，可以分别设置3/4/5/6-FS专用频谱区，每个专用频谱区的大小分别为15％/25％/40％/15％乘以卫星光网络的总频谱带宽(如C波段的频谱范围有4.3THz)，另外还设置一个带宽为总频谱带宽5％的公用频谱区，用于分配给需要2个、7个等其它频率隙数的BDP。
进而，在确定初始专用频谱区和公用频谱区的划分后，在后续的每个周期开始时，第一核心卫星便可以通过预测各个频率隙数对应的专用频谱区将要承载的数据量，来重新设置专用频谱区和公用频谱区大小。
例如，可以利用神经网络模型完成数据量的预测，对每个频谱区的数据量分别进行预测。神经网络模型有N个输入数据和1个输出数据，该N个输入数据为前N个预设周期内某个特定频谱区的数据总量，输出为第N+1个预设周期的某个特定频谱区的数据总量。也就是说，第一核心卫星可以将该预设周期前的预设数量个周期内各个频率隙数对应的专用频谱区分别承载的数据量输入到神经网络模型中，则神经网络模型的输出即为：各个频率隙数对应的专用频谱区在该预设周期内分别将要承载的数据量。
这样，在得到以及各个频率隙数对应的专用频谱区在该预设周期内分别将要承载的数据量后，第一核心卫星便可以更新该周期内各个专用频谱区和公共频谱区的频谱范围。
例如，根据计算预测得到的各个专用频谱区在该预设周期内分别将要承载的数据量占总数据量的百分比，并根据这个百分比完成各个频谱区的大小划分。
其中，第一核心卫星可以利用第一公式和第二公式，实现基于所预测得到的数据量和所确定的频率隙数，更新该周期内各个专用频谱区和公共频谱区的频谱范围。其中，
第一公式为：
第二公式为：
其中，
表示预测得到的在每一预设周期内频率隙数ni对应的专用频谱区将要承载的数据量，Θ为预测得到的各个频率隙数对应的专用频谱区在该预设周期内将要承载的数据量总量，Wtotal为：每段链路所能提供的总频谱范围，
为：每段链路所能提供的ni-FS专用区的频谱范围，Wcom为：每段链路所能提供的公用区频谱范围，1≤i≤m，m为正整数，ni-FS专用区为：频率隙数ni对应的专用频率区。具体的，Θ为预测得到的m个专用频谱区分别将要承载的数据量之和。
需要说明的是，对于第一边缘卫星而言，第一边缘卫星可以预先获取第一核心卫星发送的汇聚门限值。
因此，可选的，一种具体实现方式中，本发明实施例提供的一种基于卫星光突发系统的数据阐述方法还可以包括：
第一核心卫星将预设的汇聚门限值发送给第一边缘卫星。
其中，第一核心卫星可以根据两条原则计算预设的汇聚门限值。具体的，第一条原则为：每单位时间最大平均传送的BDP数目应该小于或等于BHP数目；第二条原则为：保护时间间隔与平均BDP长度的比小于合理值。
此外，根据实际应用中各个边缘卫星和核心卫星的运行状态，第一核心卫星可以对预设的汇聚门限值进行调整。例如，采用汇聚态势自适应调整策略对预设的汇聚门限值进行调整等。因此，可选的，另一种具体实现方式中，本发明实施例提供的一种基于卫星光突发系统的数据阐述方法还可以包括：第一核心卫星将调整后的预设的汇聚门限值发送给第一边缘卫星。
可选的，在本实现方式中，当汇聚门限值包括：最短汇聚时间、最长汇聚时间、最小汇聚长度和最大汇聚长度时，如图8所示，第一核心卫星调整预设的汇聚门限值的方式，可以包括如下步骤：
S801：实时检测卫星光突发系统的频谱利用率，并判断频谱利用率是否大于预设的门限值，其中，门限值为卫星光突发系统能够达到的最大频谱利用率；如果否，执行步骤S802；
第一核心卫星可以实时检测卫星光突发系统的频谱利用率，并实时频谱利用率是否大于预设的门限值。即第一核心卫星可以实时检测上述卫星光突发系统是否已经达到最大频谱利用率。
其中，每个核心卫星节点中都有一个频谱资源数据库，在卫星光突发系统开始运行时，所有频谱资源都为空闲可用。在为每个BDP计算并分配完频谱资源分配结果后，都会在该核心节点的频谱资源数据库中更新，而且还会向其它核心节点发送具体的频谱资源更新信息。因此，核心卫星节点只需统计该节点频谱资源数据库中的所有被占用频谱资源数，就可以得到此时该系统的频谱资源利用率。
需要说明的是，当核心卫星为GEO卫星时，上述频谱资源数据库位于GEO卫星所配置的SDN控制器中。
这样，当第一核心卫星判断得到上述卫星光突发系统的频谱利用率还未达到最大频谱利用率时，便可以继续执行后续步骤S802。
S802：判断卫星光突发系统的丢包率是否超过预设阈值；如果是，执行步骤S803；否则执行步骤S806；
当第一核心卫星在上述步骤S801中判断得到，频谱利用率未大于预设的门限值时，说明卫星光突发系统中的光谱利用率未达到最大频谱利用率，该系统中仍然存在可以分配的频谱范围。这样，第一核心卫星便可以继续判断该卫星光突发系统的丢包率是否超过预设阈值，并在判断结果为是时，执行后续步骤S803，否则，执行后续步骤S806。
S803：基于当前时刻之前N个预设时间段内实际待传输数据流量，预测当前时刻之后，N个预设时间段内的预测待传输数据流量；其中，N为正整数；
当第一核心卫星在上述步骤S802中判断得到，卫星光突发系统的丢包率超过预设阈值时，说明卫星光突发系统此时不能保证第一边缘卫星接收到的数据包均被安全传输到目的节点，此时，需要对预设的汇聚门限值进行调整，以降低卫星光突发系统的丢包率，保证数据传输的安全性和稳定性。
其中，第一核心卫星可以通过多种方式基于当前时刻之前N个预设时间段内实际待传输数据流量，预测当前时刻之后，N个预设时间段内的预测待传输数据流量，对此，本发明实施例不做具体限定。此外，该预设时间段的具体时长可以为根据实际应用的需求设定的任意时长，例如，24小时，48小时等，这都是合理的。上述预设阈值可以为根据实际应用需要确定的任意阈值。
可选的，第一核心卫星可以利用当前时刻之前多个预设时间段内实际待传输数据流量对预设的，且用于预测待传输数据流量的神经网络进行训练。进而，便可以通过训练完成的神经网络，基于当前时刻之前N个预设时间段内实际待传输数据流量，预测当前时刻之后，N个预设时间段内的预测待传输数据流量。
S804：计算预测待传输数据流量与实际待传输数据流量的差值；
在预测得到当前时刻之后，N个预设时间段内的待传输数据流量后，第一核心卫星便可以计算所预测得到的当前时刻之后，N个预设时间段内的待传输数据流量，与当前时刻之前N个预设时间段内实际待传输数据流量的差值。
S805：基于差值，调整预设的汇聚门限值；
在计算得到预测待传输数据流量与实际待传输数据流量的差值后，第一核心卫星便可以基于该差值，对预设的汇聚门限值进行调整。
其中，第一核心卫星可以通过多种方式基于该差值，对预设的汇聚门限值进行调整，对此本发明实施例不做具体限定。
可选的，在上述步骤S805中，第一核心卫星可以利用第三公式、第四公式、第五公式和第六公式，实现基于差值，调整预设的汇聚门限值。
具体的，第三公式为：
第四公式为：
第五公式为：
第六公式为：
其中，ΔTmin为最短汇聚时间的调整值；ΔTmax为最长汇聚时间的调整值，ΔLmin为最小汇聚长度的调整值；ΔLmax为最大汇聚长度的调整值；ΔQ为预测得到的未来N个时间单位内将到来的数据流量与前N个时间单位内实际到达的数据流量值之差，Ne为至少两个边缘卫星的数量，Wi为每个边缘卫星的业务区域不均匀权值，R为第一边缘卫星向第一核心卫星进行数据传输的数据传输速率。
根据上述第三公式、第四公式、第五公式和第六公式，可见：当计算得到的差值为正数时，即预测得到的当前时刻之后，N个预设时间段内的预测待传输数据流量增大时，预设的汇聚门限值中，最短汇聚时间和最长汇聚时间降低，且最小汇聚长度和最大汇聚长度增高；当计算得到的差值为负数时，即预测得到的当前时刻之后，N个预设时间段内的预测待传输数据流量减小时，预设的汇聚门限值中，最短汇聚时间和最长汇聚时间增高，且最小汇聚长度和最大汇聚长度减小。
S806：保持预设的汇聚门限值不变。
当第一核心卫星在上述步骤S802中判断得到，卫星光突发系统的丢包率未超过预设阈值时，说明卫星光突发系统此时可以满足当前实际应用中对丢包率的要求，从而能够保证满足实际应用需求的数据包可以被安全地由第一边缘卫星传输到目的节点。进而，当前第一核心卫星预设的汇聚门限值是满足实际应用需求的。因此，在当前的情况下，第一核心卫星可以保持预设的汇聚门限值不变，而不进行调整。
需要说明的是，在上述步骤S801中，还存在第一核心卫星判断得到频谱利用率大于预设的门限值的情况，而为了保证本发明实施例提供的卫星光突发系统的正常运行，第一核心卫星同样会对这种情况进行处理。
可选的，一种具体实现方式中，如图9所示，第一核心卫星还用于：
S807：如果大于门限值，向第一边缘卫星发送系统超载通知，以使得第一边缘卫星丢弃所接收到的预设数据源发送的待传输数据；
当第一核心卫星在上述步骤S801中判断得到，频谱利用率大于预设的门限值时，则说明上述卫星光突发系统的频谱利用率已达到最大频谱利用率，该系统已经不存在可以分配的频谱范围，进而，该系统无法对再次获取的待传输数据进行传输。基于此，第一核心卫星便可以向第一边缘卫星发送系统超载通知。这样，第一边缘卫星在接收到系统超载通知后，便会将在接收到系统超载通知的时刻之后接收到的预设数据源发送的待传输数据的数据包丢弃。也就是说，在接收到系统超载通知后，第一边缘卫星不再接收新的待传输数据。
S808：实时检测系统的频谱利用率，并判断频谱利用率是否下降至小于门限值；如果是，执行步骤S809；
进一步的，在向第一边缘卫星发送系统超载通知后，第一核心卫星便可以实时检测系统的频谱利用率，并判断频谱利用率是否下降至小于门限值。这样，第一核心卫星可以实时检测到系统的运行状态，以便于随时对系统能够继续传输待传输数据进行判断。当判断结果为是时，第一核心卫星便可以继续执行后续步骤S809。
S809：向第一边缘卫星发送系统正常负载通知。
这样，当第一核心卫星判断得到，频谱利用率下降至小于门限值时，则说明上述卫星光突发系统的频谱利用率不再高于最大频谱利用率，该系统再次存在可以分配的频谱范围。这样，系统可以对再次获取的待传输数据进行传输。
因此，在这种情况下，第一核心卫星便可以向第一边缘卫星发送系统正常负载通知。这样，第一边缘卫星在接收到系统正常负载通知后，便可以继续接收的预设数据源发送的待传输数据的数据包。
此外，在这种情况下，第一核心卫星便可以返回执行上述步骤S802，继续判断系统的丢包率是否超过预设阈值。从而，第一核心卫星可以随时根据当前系统的运行情况判断是否需要调节预设的汇聚门限值，并在判断结果为需要时，对汇聚门限值进行调整，以使得系统可以处于一个稳定的运行状况下，保证数据传输的安全性和稳定性。
相对应的，当第一核心卫星判断得到，频谱利用率未下降至小于门限值时，则说明上述卫星光突发系统的频谱利用率依旧高于最大频谱利用率，该系统依旧不存在存在可以分配的频谱范围。这样，系统不能对再次获取的待传输数据进行传输。基于此，第一边缘卫星仍会将接收到的预设数据源发送的待传输数据的数据包丢弃。也就是说，第一边缘卫星仍然不再接收新的待传输数据。
需要说明的是，在上述情况中，第一核心卫星并没有对预设的汇聚门限值进行调整，因此，第一边缘卫星依然基于已获得的预设门限值对所接收到的待传输数据进行汇聚，得到BHP和BDP。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于卫星光突发系统的数据传输方法，其特征在于，所述卫星光突发系统包括至少两个边缘卫星和至少一个核心卫星；所述方法包括：
第一边缘卫星，当接收预设数据源发送的待传输数据时，基于预先获得的汇聚门限值，将所述待传输数据汇聚成突发控制包和突发数据包；向所述第一边缘卫星对应的第一核心卫星发送所述突发控制包，获得所述第一核心卫星反馈的路由结果和频谱结果，并基于所述路由结果和所述频谱结果，将所述突发数据包发送给所述第一核心卫星；其中，所述第一核心卫星为：所述至少一个核心卫星中与所述第一边缘卫星距离最近的核心卫星；所述第一边缘卫星为：所述至少两个边缘卫星中的任一个；
所述第一核心卫星，当接收到所述突发控制包时，基于所述突发控制包进行路由计算和频谱分配，将得到的路由结果和频谱结果发送至所述第一边缘卫星；将所述路由结果、所述频谱结果和所述突发控制包发送给所述路由结果指定的下一核心卫星；基于所述路由结果和所述频谱结果进行资源预约，得到预约结果，基于所得到的预约结果，接收所述突发数据包，并将所述突发数据包发送给所述路由结果指定的下一核心卫星；
每一中间核心卫星，当接收到所述突发控制包、所述路由结果和所述频谱结果时，基于所述路由结果和所述频谱结果进行资源预约，得到预约结果，基于所得到的预约结果接收所述突发数据包；并且，如果该中间核心卫星不为第二核心卫星时，将所述突发控制包、路由结果和所述频谱结果发送给所述路由结果指定的下一核心卫星，并将所述突发数据包发送给所述路由结果指定的下一核心卫星；如果该中间核心卫星为第二核心卫星时，将所述突发控制包和所述突发数据包发送给所述路由结果指定的作为出口的第二边缘卫星；其中，所述每一中间核心卫星为：所述路由结果所指定的核心卫星中除所述第一核心卫星之外的核心卫星；所述第二核心卫星为：所述路由结果所指定的核心卫星中的最后一个核心卫星；
所述第二边缘卫星，当接收所述突发控制包和所述突发数据包时，将所述突发控制包和所述突发数据包解包成所述待传输数据；将所述待传输数据发送给所述待传输数据对应的目的节点；
其中，所述第一核心卫星，当接收到所述突发控制包时，基于所述突发控制包进行路由计算和频谱分配的方式，包括：
基于所述突发控制包，确定所述突发数据包对应的突发数据包所需的频率隙数，并确定所述突发控制包所对应的突发数据包对应的专用频谱区和公共频谱区，作为目标频谱区；
利用k-最短路径算法，计算得到所述突发控制包对应的k条最短候选路由路径；其中，k为正整数；
按照路径长度由短到长的顺序，对所述k条候选路由路径进行排序；
从排序后的第一条路由路径开始，判断该路由路径在所述目标频谱区内是否存在满足所述频率隙数的可用频谱资源；
如果是，根据该路由路径中每一条链路的频谱资源占用情况，判断每一条链路在所述目标频谱区内是否存在满足所述频率隙数的空间频谱块；
若满足，将该路由路径确定为路由结果，并为该路由路径中的每一链路在所述目标频谱区内分配所述频率隙数以及与所分配到的频率隙对应的中心频率，作为频谱结果；
其中，在所述第一核心卫星基于所述突发控制包进行路由计算和频谱分配之前，所述方法还包括：
所述第一核心卫星，在每一预设周期的起始时刻，基于该预设周期前预设数量个周期内的实际数据量，确定需要划分专用频谱区的各个频率隙数；预测所述各个频率隙数对应的专用频谱区在该预设周期内分别将要承载的数据量；基于所预测得到的数据量和所确定的频率隙数，更新该周期内各个专用频谱区和所述公共频谱区的频谱范围；
其中，所述第一核心卫星基于所预测得到的数据量和所确定的频率隙数，更新该周期内各个专用频谱区和所述公共频谱区的频谱范围所利用的公式为第一公式和第二公式，其中，
所述第一公式为：
所述第二公式为：
其中，
表示预测得到的在每一预设周期内频率隙数ni对应的专用频谱区将要承载的数据量，Θ为预测得到的所述各个频率隙数对应的专用频谱区在该预设周期内将要承载的数据量总量，Wtotal为：每段链路所能提供的总频谱范围，
为：每段链路所能提供的ni-FS专用区的频谱范围，Wcom为：每段链路所能提供的公用区频谱范围，1≤i≤m，m为正整数，ni-FS专用区为：频率隙数ni对应的专用频率区。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述汇聚门限值包括：最短汇聚时间、最长汇聚时间、最小汇聚长度和最大汇聚长度；
所述第一边缘卫星，当接收预设数据源发送的待传输数据时，基于预先获得的汇聚门限值，将所述待传输数据汇聚成突发控制包和突发数据包的方式，包括：
所述第一边缘卫星针对预设数据源发送的任一类别的待传输数据，当接收到该类传输数据的第一个数据包时，启动汇聚计时器；
判断所述汇聚计时器所计时的汇聚时间是否达到所述最短汇聚时间；
如果达到所述最短汇聚时间，判断所计时的汇聚时间内所接收到的数据包队列的长度是否大于所述最小汇聚长度，如果是，对所述数据包队列进行封装，得到该类别待传输数据对应的突发控制包和突发数据包，重启所述汇聚计时器，返回判断所述汇聚计时器所计时的汇聚时间是否达到所述最短汇聚时间的步骤；否则，返回所述判断所述汇聚计时器所计时的汇聚时间是否达到所述最短汇聚时间的步骤；
如果未达到所述最短汇聚时间，判断所计时的汇聚时间内所述接收到的数据包队列的长度是否大于所述最大汇聚长度，如果是，对所述数据包队列进行封装，得到该类别待传输数据对应的突发控制包和突发数据包，重启所述汇聚计时器，返回判断所述汇聚计时器所计时的汇聚时间是否达到所述最短汇聚时间的步骤；否则，返回所述判断所述汇聚计时器所计时的汇聚时间是否达到所述最短汇聚时间的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第一核心卫星将预设的汇聚门限值发送给所述第一边缘卫星；或，
所述第一核心卫星将调整后的所述预设的汇聚门限值发送给所述第一边缘卫星。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一核心卫星调整所述预设的汇聚门限值的方式，包括：
实时检测所述卫星光突发系统的频谱利用率，并判断所述频谱利用率是否大于预设的门限值，其中，所述门限值为所述卫星光突发系统能够达到的最大频谱利用率；
若未大于，判断所述卫星光突发系统的丢包率是否超过预设阈值；
如果是，基于当前时刻之前N个预设时间段内实际待传输数据流量，预测当前时刻之后，N个所述预设时间段内的预测待传输数据流量；其中，N为正整数；
计算所述预测待传输数据流量与所述实际待传输数据流量的差值；
基于所述差值，调整所述预设的汇聚门限值；
否则，保持所述预设的汇聚门限值不变。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一核心卫星基于所述差值，调整所述预设的汇聚门限值所利用的公式包括：第三公式、第四公式、第五公式和第六公式，其中，
所述第三公式为：
所述第四公式为：
所述第五公式为：
所述第六公式为：
其中，ΔTmin为所述最短汇聚时间的调整值；ΔTmax为所述最长汇聚时间的调整值，ΔLmin为所述最小汇聚长度的调整值；ΔLmax为所述最大汇聚长度的调整值；ΔQ为预测得到的未来N个时间单位内将到来的数据流量与前N个时间单位内实际到达的数据流量值之差，Ne为所述至少两个边缘卫星的数量，Wi为每个边缘卫星的业务区域不均匀权值，R为所述第一边缘卫星向所述第一核心卫星进行数据传输的数据传输速率。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果大于所述门限值，所述第一核心卫星向所述第一边缘卫星发送系统超载通知，以使得所述第一边缘卫星丢弃所接收到的所述预设数据源发送的待传输数据；
所述第一核心卫星实时检测所述系统的频谱利用率，并判断所述频谱利用率是否下降至小于所述门限值；
如果是，所述第一核心卫星向所述第一边缘卫星发送系统正常负载通知。
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