CN111313993B - 一种卫星空闲频谱资源监控方法及系统 - Google Patents

一种卫星空闲频谱资源监控方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种卫星空闲频谱资源监控方法，包括：以预定带宽向当前空闲频谱段发送PRBS码，并在预定时间进行测试结果接收；对接收的测试结果进行判断：若无丢包或误码率小于等于第一阈值，标记为“未被非法侵占”，转移到下一个空闲频谱段；否则，再次测试；若连续至少两次测试结果为严重丢包或误码率大于等于第二阈值，或连续至少三次测试结果为少量丢包或误码率介于第一阈值和第二阈值之间，标记为“被非法侵占”，发送干扰。本方法可快速监测卫星空闲频谱资源是否被非法侵占，并迅速干扰被非法侵占的卫星频段，及时向监控中心/运营中心发出频谱资源被非法侵占的告警。

Description

一种卫星空闲频谱资源监控方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术，尤其与一种卫星空闲频谱资源监控方法及系统相关。
背景技术
当前大部分运营卫星频谱资源属于开放性质，如其他个体获取到相关卫星频谱参数，即可未经允许非法使用卫星通信设备使用卫星空闲的频谱资源进行通信。
当前，针对空闲频谱资源被非法使用的情况所采取的手段，大都依靠频谱仪器等类似频谱监测设备进行频谱监测，然后人工识别哪些空闲频谱资源被非法占用，如此，不仅耗费人力，还很难及时发现非法占用频谱资源的行为。
发明内容
本申请主要针对相关现有技术的不足，提出一种卫星空闲频谱资源监控方法及系统，可快速监测卫星空闲频谱资源是否被非法侵占，并迅速干扰被非法侵占的卫星频段，及时向监控中心/运营中心发出频谱资源被非法侵占的告警。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术：
一种卫星空闲频谱资源监控方法，其特征在于，包括步骤：
测试步骤：以预定带宽向当前空闲频谱段发送PRBS码作为测试数据，并在预定时间进行测试结果接收；
判断步骤：对接收的测试结果进行判断：若无丢包或误码率小于等于第一阈值，则将当前空闲频谱段标记为“未被非法侵占”，并转移到下一个空闲频谱段进行所述测试步骤；否则，将当前发送的测算数据清零，对当前空闲频谱段再次执行所述测试步骤；
若连续至少两次测试结果为丢包数大于等于1%丢包或误码率大于等于第二阈值，或连续至少三次测试结果为丢包数介于0和1%之间丢包或误码率介于第一阈值和第二阈值之间，则将当前空闲频谱段标记为“被非法侵占”，并以高于当前空闲频谱段的功率向当前空闲频谱段发送PRBS码数据进行干扰。
本发明提供的另一种卫星空闲频谱资源监控方法，其特征在于，包括步骤：
向端站下发卫星频谱使用情况，以使得端站按预定带宽向当前空闲频谱段发送PRBS码进行测试并在预定时间后回收测试结果；其中，卫星频谱使用情况包括：整个卫星可使用频带范围、已使用频带范围、每个已使用的频带平均功率；
接收端站汇报的标记结果，所述标记结果，为“未被非法侵占”或“被非法侵占”；
当标记结果为“未被非法侵占”时，控制端站转移到下一个空闲频谱段进行测试；
当标记结果为“被非法侵占”时，控制端站对被非法侵占的频段进行干扰，使端站以高于当前空闲频谱段的功率向当前空闲频谱段发送PRBS码；
其中：
“未被非法侵占”的标记结果，对应的端站回收的测算结果为：无丢包或误码率小于等于第一阈值；
“被非法侵占”的标记结果，对应的端站回收的测算结果为：连续至少两次对同一当前空闲频谱段的测试结果为丢包数大于等于1%丢包或误码率大于等于第二阈值，或连续至少三次对同一当前空闲频谱段的测试结果为丢包数介于0和1%之间丢包或误码率介于第一阈值和第二阈值之间。
本发明同时提供的一种卫星空闲频谱资源监控装置，其特征在于，包括：
测试模块，用于以预定带宽向当前空闲频谱段发送PRBS码作为测试数据，并在预定时间进行测试结果接收；
判断模块，用于对接收的测试结果进行判断；
转移模块，用于在判断模块获得判断结果为无丢包或误码率小于等于第一阈值时，将当前空闲频谱段标记为“未被非法侵占”，并转移到下一个空闲频谱段执行测试模块；
返回模块，用于在判断模块获得判断结果不为无丢包或误码率小于等于第一阈值时，将当前发送的测算数据清零，返回测试模块对当前空闲频谱段再次进行测试；
干扰模块，用于在判断模块获得判断结果连续至少两次为丢包数大于等于1%丢包或误码率大于等于第二阈值，或连续至少三次为丢包数介于0和1%之间丢包或误码率介于第一阈值和第二阈值之间时，将当前空闲频谱段标记为“被非法侵占”，并以高于当前空闲频谱段的功率向当前空闲频谱段发送PRBS码数据进行干扰。
本发明提供的一种卫星空闲频谱资源监控系统，其特征在于，包括接入卫星网络的：
监控中心，用于下发卫星频谱使用情况，并接收反馈的标记结果；以及
端站，用于获取卫星频谱使用情况，以预定带宽向当前空闲频谱段发送PRBS码进行测试，并在预定时间后进行测试结果接收和判断：
若无丢包或误码率小于等于第一阈值，则将当前空闲频谱段标记为“未被非法侵占”，向监控中心反馈标记结果，并转移到下一个空闲频谱段进行所述测试步骤；否则，将当前发送的PRBS码清零，对当前空闲频谱段再次执行测试；
若连续至少两次测试结果为丢包数大于等于1%丢包或误码率大于等于第二阈值，或连续至少三次测试结果为丢包数介于0和1%之间丢包或误码率介于第一阈值和第二阈值之间，则将当前空闲频谱段标记为“被非法侵占”，向监控中心反馈标记结果，并以高于当前空闲频谱段的功率向当前空闲频谱段发送PRBS码数据进行干扰。
本发明有益效果在于：
通过本申请各实施例的实施，可快速监测卫星空闲频谱资源是否被非法侵占，并进行“未被非法侵占”和“被非法侵占”进行分别标记，同时能够迅速干扰被非法侵占的卫星频段，及时向监控中心/运营中心发出频谱资源被非法侵占的告警。
附图说明
图1为本申请提供的实施例方法流程步骤及系统结构示意图。
图2为本申请提供的实施例装置结构示意图。
图3为本申请提供的实施例对整个卫星频带资源监控的示意图。
图4为本申请提供的实施例整个卫星频带资源使用情况图。
图5为本申请提供的实施例监测频谱示意图一。
图6为本申请提供的实施例监测频谱示意图二。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本申请提供的卫星空闲频谱资源监控方法基本思路为：
在卫星运营主站的本地或者任意卫星覆盖范围内的地域部署一个带收发信道功能的普通地球站，简称端站A；卫星监控中心/运营中心，简称监控中心，可以监管端站A。
监控中心将卫星的空闲频谱资源段以及已使用的频谱段的功率值一并下发给端站A。
端站A在各空闲频谱区域内，使用较低功率值发送PRBS（Pseudo-Random BinarySequence，伪随机码），并进行回收校验；
如果在规定时间内收回的测试数据几乎无误码和丢包，则认为该频段范围没有被干扰，则转移到下一空闲频谱段进行前述操作；
如果发现该频段范围出现大量测试数据丢包或者误码，则认为该空闲频段被非法侵占；
确认空闲频段被非法侵占后，端站加大发射功率值，用以干扰非法侵占源，使得非法侵占者无法正常使用该频段资源。
本申请提供的一种卫星空闲频谱资源监控方法实施例的流程步骤如图1所示。
步骤包括：
前序步骤：以预定间隔时间持续接收并更新卫星频谱使用情况，其中，卫星频谱使用情况包括：整个卫星可使用频带范围、已使用频带范围、每个已使用的频带平均功率。
测试步骤：以预定带宽向当前空闲频谱段发送PRBS码作为测试数据，并在预定时间进行测试结果接收；若当前空闲频谱段的带宽小于预定带宽，则以当前空闲频谱段的带宽发送PRBS码作为测试数据。
判断步骤：对接收的测试结果进行判断，判断测试结果是否为以下情况：
若无丢包或误码率小于等于第一阈值，则将当前空闲频谱段标记为“未被非法侵占”，并转移到下一个空闲频谱段进行所述测试步骤；否则，将当前发送的测算数据清零，对当前空闲频谱段再次执行所述测试步骤；
若连续至少两次测试结果为丢包数大于等于1%丢包或误码率大于等于第二阈值，或连续至少三次测试结果为丢包数介于0和1%之间丢包或误码率介于第一阈值和第二阈值之间，则将当前空闲频谱段标记为“被非法侵占”，并以高于当前空闲频谱段的功率向当前空闲频谱段发送PRBS码数据进行干扰。
汇报步骤：向监控中心汇报测试结果
本申请提供的另一种卫星空闲频谱资源监控方法实施例的流程步骤如图1所示。
步骤包括：
（1）向端站下发卫星频谱使用情况，以使得端站按预定带宽向当前空闲频谱段发送PRBS码进行测试并在预定时间后回收测试结果；其中，卫星频谱使用情况包括：整个卫星可使用频带范围、已使用频带范围、每个已使用的频带平均功率；
（2）接收端站汇报的标记结果，所述标记结果，为“未被非法侵占”或“被非法侵占”；
当标记结果为“未被非法侵占”时，控制端站转移到下一个空闲频谱段进行测试；
当标记结果为“被非法侵占”时，控制端站对被非法侵占的频段进行干扰，使端站以高于当前空闲频谱段的功率向当前空闲频谱段发送PRBS码；
其中：
“未被非法侵占”的标记结果，对应的端站回收的测算结果为：无丢包或误码率小于等于第一阈值；
“被非法侵占”的标记结果，对应的端站回收的测算结果为：连续至少两次对同一当前空闲频谱段的测试结果为丢包数大于等于1%丢包或误码率大于等于第二阈值，或连续至少三次对同一当前空闲频谱段的测试结果为丢包数介于0和1%之间丢包或误码率介于第一阈值和第二阈值之间。
如图2所示，本申请提供的一种卫星空闲频谱资源监控装置实施例结构图。
装置包括：前序模块、测试模块、判断模块、转移模块、返回模块、干扰模块。
其中，前序模块连接测试模块，测试模块连接判断模块，判断模块分别连接转移模块、返回模块、干扰模块。
首先，执行前序模块，以预定间隔时间持续接收并更新卫星频谱使用情况，其中，卫星频谱使用情况包括：整个卫星可使用频带范围、已使用频带范围、每个已使用的频带平均功率。
然后，执行测试模块，以预定带宽向当前空闲频谱段发送PRBS码作为测试数据，并在预定时间进行测试结果接收。
然后，执行判断模块，判断测试结果是否为以下情况：
1、无丢包或误码率小于等于第一阈值
2、连续至少两次为丢包数大于等于1%丢包或误码率大于等于第二阈值
3、连续至少三次为丢包数介于0和1%之间丢包或误码率介于第一阈值和第二阈值之间
4、其他情况
若为第1种情况，执行转移模块，将当前空闲频谱段标记为“未被非法侵占”，并转移到下一个空闲频谱段执行测试模块。
若为第4种情况，执行返回模块，将当前发送的测算数据清零，返回测试模块对当前空闲频谱段再次进行测试，并再次继续判断；直到出现1~3种的情况。
若为第2种情况或第3种情况，执行干扰模块，将当前空闲频谱段标记为“被非法侵占”，并以高于当前空闲频谱段的功率向当前空闲频谱段发送PRBS码数据进行干扰。
下面进一步详细说明实施手段：
如图3所示，为本申请提供的卫星空闲频谱资源监控方法/装置/系统实施例对整个卫星频带资源监控的示意图。
第一步：监控中心每间隔5~10秒向端站A下发卫星频谱使用情况，包含如下内容：整个卫星可使用频带范围、已使用频带范围、每个已使用的频带平均功率。端站A更新卫星频谱使用情况相关信息。如图4所示，为整个卫星频带资源使用情况图。
第二步：端站A从卫星频谱低频点至高频点依次进行测试，如图5~图6所示，为监测频谱示意图。
端站A固定使用带宽BWTest在空闲频带上进行PRBS的发送；同时开启接口信道接收PRBS。如果当前空闲频带段的带宽BWFree1小于BWTest，则端站A使用BWFree1进行PRBS发送。端站A的收发信道的频点、带宽、滚降因子等都需要使用相同的配置。
端站A在测试单个频段时持续T1秒（T值数值可以配置），如无丢包或者误码率小于10-7，则认为该频段未被非法侵占。端站A移动至下一空闲频段范围，进行上述操作；如果存在丢包数大于等于1%丢包或者误码率大于10-3，则认为该频段存在非法侵占可能性；端站A先将PRBS将测试结果清零，再重新进行PRBS发送和PRBS接收，持续T1秒钟，如PRBS接收的测试结果为丢包数大于等于1%丢包或者误码率大于10-3，则判定该频段被非法侵占，并标记该频段范围；如果存在丢包数介于0和1%之间丢包或者误码率介于10-3~10-7之间，则端站A再次对该频段进行测试；如果连续3次测试结果均为丢包数介于0和1%之间丢包或者误码率介于10-3~10-7之间，则将该频段标记为“被非法侵占”。
端站A依次完成整个卫星频带资源的监视，整个监视时间为TAll；每次监视操作再次执行的间隔时长为TIF，支持人工配置，也可以支持自动调整。TIF值自动调整的处理为上一次监视操作的n倍时间（n值可以配置，至少为1），即TIF=n*TAll。
第二步完整操作示例：
假设整个卫星频带带宽为BWAll，总共有N个已使用频带，剩余M个空闲频带。BWAll为50MHz，N为9，M为9，BWTest为5MHz，监测测试持续时间T为5秒；其中9个空闲频带中有6个空闲频带带宽小于5MHz，有3个空闲频带带宽大于等于5MHz（分别为7MHz，12MHz，17MHz）。
如此，则端站A总共需要进行6+2+3+4=15次单个频带进行监视测试。如果整个50MHz的卫星频谱资源没有被非法侵占，则端站A总共需要花费5S*15=75S时间完成单次监视测试。如果发现有2个测试点存在非法侵占，则总共需要75S+5S+5S=85S时间完成单次监视测试。
第三步：频谱侵占报警与汇报
端站A在完成整个频谱监视测试后，如存在被标记为被非法侵占频谱的情况，则产生告警，向监控中心汇报频谱侵占情况信息。反之，仍向监控中心发送无频谱被非法侵占的结论报文。
第四步：对被非法侵占的频段进行干扰
端站A在完成向监控中心示警以及汇报频谱侵占信息后，对被非法侵占的频段实施干扰，总的干扰时间为TIF。如存在多个非连续频段被非法侵占，则均分干扰时间TIF时间，该时间为TIFavr。端站A先检测被非法侵占的频段的功率；然后以略微更高的发射功率值进行发射PRBS数据，并持续TIFavr。本步骤完成后，进入第二步操作（第一步操作属于定时周期性处理）。
以上实例仅用于说明本申请的技术手段，但不应该将本申请的技术手段限定于上述实例。

Claims (10)

1.一种卫星空闲频谱资源监控方法，其特征在于，包括步骤：
测试步骤：以预定带宽向当前空闲频谱段发送PRBS码作为测试数据，并在预定时间进行测试结果接收；
判断步骤：对接收的测试结果进行判断：若无丢包或误码率小于等于第一阈值，则将当前空闲频谱段标记为“未被非法侵占”，并转移到下一个空闲频谱段进行所述测试步骤；否则，将当前发送的测算数据清零，对当前空闲频谱段再次执行所述测试步骤；
若连续至少两次测试结果为丢包数大于等于1%或误码率大于等于第二阈值，或连续至少三次测试结果为丢包数介于0和1%之间或误码率介于第一阈值和第二阈值之间，则将当前空闲频谱段标记为“被非法侵占”，并以高于当前空闲频谱段的功率向当前空闲频谱段发送PRBS码数据进行干扰。
2.根据权利要求1所述的卫星空闲频谱资源监控方法，其特征在于，还包括前序步骤：以预定间隔时间持续接收并更新卫星频谱使用情况，其中，卫星频谱使用情况包括：整个卫星可使用频带范围、已使用频带范围、每个已使用的频带平均功率。
3.根据权利要求1所述的卫星空闲频谱资源监控方法，其特征在于，若当前空闲频谱段的带宽小于预定带宽，则以当前空闲频谱段的带宽发送PRBS码作为测试数据。
4.根据权利要求1所述的卫星空闲频谱资源监控方法，其特征在于：第一阈值为10-7；第二阈值为10-3。
5.一种卫星空闲频谱资源监控方法，其特征在于，包括步骤：
向端站下发卫星频谱使用情况，以使得端站按预定带宽向当前空闲频谱段发送PRBS码进行测试并在预定时间后回收测试结果；其中，卫星频谱使用情况包括：整个卫星可使用频带范围、已使用频带范围、每个已使用的频带平均功率；
接收端站汇报的标记结果，所述标记结果，为“未被非法侵占”或“被非法侵占”；
当标记结果为“未被非法侵占”时，控制端站转移到下一个空闲频谱段进行测试；
当标记结果为“被非法侵占”时，控制端站对被非法侵占的频段进行干扰，使端站以高于当前空闲频谱段的功率向当前空闲频谱段发送PRBS码；
其中：
“未被非法侵占”的标记结果，对应的端站回收的测算结果为：无丢包或误码率小于等于第一阈值；
“被非法侵占”的标记结果，对应的端站回收的测算结果为：连续至少两次对同一当前空闲频谱段的测试结果为丢包数大于等于1%或误码率大于等于第二阈值，或连续至少三次对同一当前空闲频谱段的测试结果为丢包数介于0和1%之间或误码率介于第一阈值和第二阈值之间。
6.根据权利要求5所述的卫星空闲频谱资源监控方法，其特征在于，若当前空闲频谱段的带宽小于预定带宽，则以当前空闲频谱段的带宽发送PRBS码作为测试数据。
7.根据权利要求5所述的卫星空闲频谱资源监控方法，其特征在于，第一阈值为10-7；第二阈值为10-3。
8.一种卫星空闲频谱资源监控装置，其特征在于，包括：
测试模块，用于以预定带宽向当前空闲频谱段发送PRBS码作为测试数据，并在预定时间进行测试结果接收；
判断模块，用于对接收的测试结果进行判断；
转移模块，用于在判断模块获得判断结果为无丢包或误码率小于等于第一阈值时，将当前空闲频谱段标记为“未被非法侵占”，并转移到下一个空闲频谱段执行测试模块；
返回模块，用于在判断模块获得判断结果不为无丢包或误码率小于等于第一阈值时，将当前发送的测算数据清零，返回测试模块对当前空闲频谱段再次进行测试；
干扰模块，用于在判断模块获得判断结果连续至少两次为丢包数大于等于1%或误码率大于等于第二阈值，或连续至少三次为丢包数介于0和1%之间或误码率介于第一阈值和第二阈值之间时，将当前空闲频谱段标记为“被非法侵占”，并以高于当前空闲频谱段的功率向当前空闲频谱段发送PRBS码数据进行干扰。
9.根据权利要求8所述的卫星空闲频谱资源监控装置，其特征在于，还包括：
前序模块，用于以预定间隔时间持续接收并更新卫星频谱使用情况，其中，卫星频谱使用情况包括：整个卫星可使用频带范围、已使用频带范围、每个已使用的频带平均功率。
10.一种卫星空闲频谱资源监控系统，其特征在于，包括接入卫星网络的：
监控中心，用于下发卫星频谱使用情况，并接收反馈的标记结果；以及
端站，用于获取卫星频谱使用情况，以预定带宽向当前空闲频谱段发送PRBS码进行测试，并在预定时间后进行测试结果接收和判断：
若无丢包或误码率小于等于第一阈值，则将当前空闲频谱段标记为“未被非法侵占”，向监控中心反馈标记结果，并转移到下一个空闲频谱段进行测试步骤；否则，将当前发送的PRBS码清零，对当前空闲频谱段再次执行测试；
若连续至少两次测试结果为丢包数大于等于1%或误码率大于等于第二阈值，或连续至少三次测试结果为丢包数介于0和1%之间或误码率介于第一阈值和第二阈值之间，则将当前空闲频谱段标记为“被非法侵占”，向监控中心反馈标记结果，并以高于当前空闲频谱段的功率向当前空闲频谱段发送PRBS码数据进行干扰。
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