CN111865401B - 卫星网络分组通信方法、系统 - Google Patents

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Abstract

一种卫星网络物理网元划分方法及装置、分组通信方法及系统，方法包括：将全网网元划分为若干不同通信组；为每个受控网元对应产生一组通信组ID信息；下发对应的通信组ID信息至符合入网申请鉴权的受控网元；对受控网元的入境信令与对应通信组ID信息关系进行校验；使校验通过的受控网元的出境信令携带对应通信组ID信息；对准备建立物理信道的受控网元，校验其各自对应的通信组ID信息，若为同组，则建立物理信道，若不为同组，则放弃建立物理信道。在保障链路质量时，尽量降低发射功率，减少临近信道干扰、卫星转发器及功放负担。通过对大规模卫星网络中物理网元的逻辑划分，将一个大网划分为多个逻辑小网，从而缩小广播域，降低网元业务处理压力。

Description

卫星网络分组通信方法、系统
技术领域
本发明涉及卫星通信技术，尤其涉及大规模卫星网络物理网元划分方法及装置、分组通信方法及系统。
背景技术
在大规模卫星通信网络中，由于网元数量众多，普通星状组网情况下，中心站面临着巨大的业务处理压力，并且，由于所有端站同属一个广播信道下，端站的信息处理压力也十分巨大，需要主动丢弃不属于自己的业务数据。
发明内容
为了解决相关现有技术中存在的不足，本发明提供一种大规模卫星网络物理网元划分方法及装置、分组通信方法及系统，通过对大规模卫星网络中物理网元的逻辑划分，将一个大网划分为多个逻辑小网，从而缩小广播域，降低网元业务处理压力。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术：
一种卫星网络物理网元划分方法，其特征在于，包括步骤：
将全网网元划分为若干不同通信组；
为每个受控网元对应产生一组通信组ID信息；
下发对应的通信组ID信息至符合入网申请鉴权的受控网元；
对受控网元的入境信令与对应通信组ID信息关系进行校验；
使校验通过的受控网元的出境信令携带对应通信组ID信息。
进一步，每一组所述通信组ID信息，包括两部分：本级组和下级组。
进一步，所述入境信令，是指从各受控网元发往网络控制系统NCS的信令；
所述出境信令，是指从网络控制系统NCS发往各受控网元的信令。
一种卫星网络物理网元划分装置，其特征在于，包括：
分组单元，用于将全网网元划分为若干不同通信组；
信息产生单元，用于为每个受控网元对应产生一组通信组ID信息；
下发单元，用于下发对应的通信组ID信息至符合入网申请鉴权的受控网元；
校验单元，用于对受控网元的入境信令与对应通信组ID信息关系进行校验；
出境单元，用于使校验通过的受控网元的出境信令携带对应通信组ID信息。
进一步，每一组所述通信组ID信息，包括两部分：本级组和下级组。
进一步，所述入境信令，是指从各受控网元发往网络控制系统NCS的信令；
所述出境信令，是指从网络控制系统NCS发往各受控网元的信令。
一种卫星网络分组通信方法，其特征在于，包括步骤：
将全网网元划分为若干不同通信组；
为每个受控网元对应产生一组通信组ID信息；
下发对应的通信组ID信息至符合入网申请鉴权的受控网元；
对受控网元的入境信令与对应通信组ID信息关系进行校验；
使校验通过的受控网元的出境信令携带对应通信组ID信息；
对准备建立物理信道的受控网元，校验其各自对应的通信组ID信息，若为同组，则建立物理信道，若不为同组，则放弃建立物理信道。
进一步，每一组所述通信组ID信息，包括两部分：本级组和下级组。
进一步，在进行资源分配/资源广播时：
对发出资源申请的本级受控网元，校验其携带的入境信令与对应的本级组通信组ID信息关系；
对校验通过的本级受控网元分发资源，并使其出境信令携带对应的本级组通信组ID信息；
对准备建立物理信道的本级受控网元与下级受控网元，校验本级受控网元对应的本级组通信组ID信息与下级受控网元对应的下级组通信组ID信息是否为同一组，若为同一组，则下级受控网元接收本级受控网元的信道资源广播，若不为同一组，则下级受控网元放弃接收。
一种卫星网络分组通信系统，其特征在于，包括：
分组模块，用于将全网网元划分为若干不同通信组；
信息产生模块，用于为每个受控网元对应产生一组通信组ID信息；
下发模块，用于下发对应的通信组ID信息至符合入网申请鉴权的受控网元；
校验模块，用于对受控网元的入境信令与对应通信组ID信息关系进行校验；
出境模块，用于使校验通过的受控网元的出境信令携带对应通信组ID信息；
广播模块，用于对准备建立物理信道的受控网元，校验其各自对应的通信组ID信息，若为同组，则建立物理信道，若不为同组，则放弃建立物理信道。
本发明提供的一种卫星网络通信系统，其特征在于，包括：
全网网元；
网络管理系统NMS，用于将全网网元划分为若干不同通信组，并为每个受控网元对应产生一组通信组ID信息；网络管理系统NMS连接各网元；
网络管理系统NCS，用于下发对应的通信组ID信息至符合入网申请鉴权的受控网元，对受控网元的入境信令与对应通信组ID信息关系进行校验，使校验通过的受控网元的出境信令携带对应通信组ID信息；网络管理系统NCS连接网络管理系统NMS；网络管理系统NCS连接各网元；
当各受控网元在准备建立物理信道时，校验各自对应的通信组ID信息，若为同组，则建立物理信道，若不为同组，则放弃建立物理信道。
本发明有益效果：
本发明可以使得一个大规模的卫星网络被分为多个通信组，每个通信组可以具有独的信道资源以及独立的资源管理策略，可以实现多层级的组网方式（树状网络）；缩小广播域后，能够降低各网元的业务处理压力。灵活的组关系变更，同时保留了全网互通的能力。
附图说明
图1为通过本发明进行网络划分后的拓扑结构图。
图2为卫星网络物理网元划分装置实施例的结构示意图。
图3为卫星网络分组通信系统实施例的结构图。
图4为卫星网络通信系统实施例的结构图。
具体实施方式
本发明卫星网络物理网元划分方法的一种实施方式：
在网络管理系统中（后称：NMS）提供通信组关系配置功能和通信组关系变更管理功能。
将全网网元划分为若干不同通信组；通过NMS为每个受控网元对应产生一组通信组ID信息。
在网络控制系统中（后称：NCS），根据当前通信组关系为每个受控网元生产一组GID（通信组ID），并且在网元入网时，对符合入网申请鉴权的情况，通过特定信令分发GID到各受控网元。
在NCS中，对网元入境信令的处理需要根据GID进行校验，并在出境信令中携带GID，使得仅有同组的网元间可以互相建立物理信道，由此完成对卫星网络物理网元划分。
所述入境信令，是指从各受控网元发往网络控制系统NCS的信令。
所述出境信令，是指从网络控制系统NCS发往各受控网元的信令。
图2所示，为一发多收设备大规模组网下，按本发明的划分方法进行网络划分后的效果。
配置方法：通过NMS的图像化界面将全网网元划分为通信组1和通信组2。
GID规划：每个网元拥有一组GID。每组GID包括两部分，分别表示本级组和下级组，以下表示为<本级GID，下级GID>。假设主站GID为<0,1>，那么关口站GID为<1,2>，通信组1的端站GID为<1,0>，通信组2的端站GID为<2,0>。
入网场景：获取通信组关系。每个网元通过信令信道发送入网申请，NCS进行入网鉴权后将对应网元的GID下发到网元，网元回复成功，入网完成。
在NCS中，对受控网元的入境信令与对应通信组ID信息关系进行校验；使校验通过的受控网元的出境信令携带对应通信组ID信息。入境信令，是指从各受控网元发往网络控制系统NCS的信令。出境信令，是指从网络控制系统NCS发往各受控网元的信令。从而使得仅有同组的网元间可以互相建立物理信道，由此完成对卫星网络物理网元划分。
通过此例可以看到通过方案中描述的方法，可以将一个大规模的卫星网络划分为多个物理隔离的小网，并形成了层级网络的形态，缩小了广播域，降低了各网元业务处理压力。
如图2所述，为本发明提供的卫星网络物理网元划分装置的一种实施例。
装置包括：
分组单元，用于将全网网元划分为若干不同通信组；
信息产生单元，用于为每个受控网元对应产生一组通信组ID信息；
下发单元，用于下发对应的通信组ID信息至符合入网申请鉴权的受控网元；
校验单元，用于对受控网元的入境信令与对应通信组ID信息关系进行校验；
出境单元，用于使校验通过的受控网元的出境信令携带对应通信组ID信息。
所述入境信令，是指从各受控网元发往网络控制系统NCS的信令。
所述出境信令，是指从网络控制系统NCS发往各受控网元的信令。
本装置通过分组单元、信息产生单元、下发单元、校验单元、出境单元的依次运行，完成各单元表述的功能，以完成对卫星网络物理网元划分，可以将一个大规模的卫星网络划分为多个物理隔离的小网，并形成了层级网络的形态，缩小了广播域，降低了各网元业务处理压力。
本发明卫星网络分组通信方法的一种实施方式：
在网络管理系统中（后称：NMS）提供通信组关系配置功能和通信组关系变更管理功能。
将全网网元划分为若干不同通信组；通过NMS为每个受控网元对应产生一组通信组ID信息。
在网络控制系统中（后称：NCS），根据当前通信组关系为每个受控网元生产一组GID（通信组ID），并且在网元入网时，对符合入网申请鉴权的情况，通过特定信令分发GID到各受控网元。
在NCS中，对网元入境信令的处理需要根据GID进行校验，并在出境信令中携带GID，使得仅有同组的网元间可以互相建立物理信道。入境信令，是指从各受控网元发往网络控制系统NCS的信令。出境信令，是指从网络控制系统NCS发往各受控网元的信令。
对准备建立物理信道的受控网元，校验其各自对应的通信组ID信息，若为同组，则建立物理信道，若不为同组，则放弃建立物理信道。具体是，各网元将根据当前获得的GID信息进行相应的业务行为，如：选择性丢弃广播信道的资源信令，从而使不同广播域的网元可以工作在不同的广播信道上。
具体的，每一组所述通信组ID信息，包括两部分：本级组和下级组；
在进行资源分配/资源广播时：
对发出资源申请的本级受控网元，校验其携带的入境信令与对应的本级组通信组ID信息关系；对校验通过的本级受控网元分发资源，并使其出境信令携带对应的本级组通信组ID信息；对准备建立物理信道的本级受控网元与下级受控网元，校验本级受控网元对应的本级组通信组ID信息与下级受控网元对应的下级组通信组ID信息是否为同一组，若为同一组，则下级受控网元接收本级受控网元的信道资源广播，若不为同一组，则下级受控网元放弃接收。
如图1所示，为一发多收设备大规模组网下，按本发明的通信方法进行实施的拓扑结构图。
通过NMS的图像化界面将全网网元划分为通信组1和通信组2。
GID规划：每个网元拥有一组GID。每组GID包括两部分，分别表示本级组和下级组，以下表示为<本级GID，下级GID>。假设主站GID为<0,1>，那么关口站GID为<1,2>，通信组1的端站GID为<1,0>，通信组2的端站GID为<2,0>。
入网场景：获取通信组关系，每个网元通过信令信道发送入网申请，NCS进行入网鉴权后将对应网元的GID下发到网元，网元回复成功，入网完成。
在NCS中，对受控网元的入境信令与对应通信组ID信息关系进行校验；使校验通过的受控网元的出境信令携带对应通信组ID信息。入境信令，是指从各受控网元发往网络控制系统NCS的信令。出境信令，是指从网络控制系统NCS发往各受控网元的信令。
网元资源分配场景：
1）网元申请资源：
网元进行资源申请时携带通信目的网元ID，NCS根据目的网元ID和通信组关系校验端站申请有效性（不同组，直接回复申请失败），校验通过后，NCS进行资源分配，并向相应网元分发资源信息。
2）广播资源管理：
广播资源指主站或关口站到对应下属端站方向的信道资源。以图1中通信组2为例，关口站分得资源后，NCS需要向其所属的下属网元（即通信组2中的端站）进行信道资源广播，广播的内容为关口站所分得的发射资源及通信组ID=2；通信组2的端站接通过信令信道收到该广播后校验GID，发现与自身的本级GID相等，接收该广播信令，并接受该广播资源；同时，通信组1的端站及通信组2的关口站自身也将收到该广播信令，但由于信令中的组ID与自身本级GID不相同，所以不会接受该广播资源。这样便实现了通信组1和通信组2在业务层面上的物理隔离。
组间拓扑变更场景：在划分了通信组后，还可以通过NMS的图像化界面进行通信组关系变更，可以将特定通信组中的网元转移到其他的通信组，在变化过程中，NCS会进行资源回收，组关系变更通知。网元在进入新的通信组后，可能接收到新的广播资源，此时仅按照前文所述广播资源管理进行自动变更即可恢复通信。
通过此例可以看到通过方案中描述的方法，可以将一个大规模的卫星网络划分为多个物理隔离的小网，并形成了层级网络的形态，缩小了广播域，降低了各网元业务处理压力。
如图3所述，为本发明提供的卫星网络分组通信系统的一种实施例。
装置包括：
分组模块，用于将全网网元划分为若干不同通信组；
信息产生模块，用于为每个受控网元对应产生一组通信组ID信息；
下发模块，用于下发对应的通信组ID信息至符合入网申请鉴权的受控网元；
校验模块，用于对受控网元的入境信令与对应通信组ID信息关系进行校验；
出境模块，用于使校验通过的受控网元的出境信令携带对应通信组ID信息；
广播模块，用于对准备建立物理信道的受控网元，校验其各自对应的通信组ID信息，若为同组，则建立物理信道，若不为同组，则放弃建立物理信道。
每一组所述通信组ID信息，包括两部分：本级组和下级组；入境信令，是指从各受控网元发往网络控制系统NCS的信令；出境信令，是指从网络控制系统NCS发往各受控网元的信令。
本系统通过分组模块、信息产生模块、下发模块、校验模块、出境模块、广播模块的依次运行，完成各模块表述的功能，以完成对卫星网络物理网元划分后的通信。
具体的，本系统在进行资源分配/资源广播时：对发出资源申请的本级受控网元，校验其携带的入境信令与对应的本级组通信组ID信息关系；对校验通过的本级受控网元分发资源，并使其出境信令携带对应的本级组通信组ID信息；对准备建立物理信道的本级受控网元与下级受控网元，校验本级受控网元对应的本级组通信组ID信息与下级受控网元对应的下级组通信组ID信息是否为同一组，若为同一组，则下级受控网元接收本级受控网元的信道资源广播，若不为同一组，则下级受控网元放弃接收。
通过本系统，可以将一个大规模的卫星网络划分为多个物理隔离的小网，并形成了层级网络的形态，缩小了广播域，降低了各网元业务处理压力。
如图4所述，为本发明提供的卫星网络通信系统的又一种实施例。
装置包括：
全网网元；
网络管理系统NMS，用于将全网网元划分为若干不同通信组，并为每个受控网元对应产生一组通信组ID信息；网络管理系统NMS连接各网元；
网络管理系统NCS，用于下发对应的通信组ID信息至符合入网申请鉴权的受控网元，对受控网元的入境信令与对应通信组ID信息关系进行校验，使校验通过的受控网元的出境信令携带对应通信组ID信息；网络管理系统NCS连接网络管理系统NMS；网络管理系统NCS连接各网元；
当各受控网元在准备建立物理信道时，校验各自对应的通信组ID信息，若为同组，则建立物理信道，若不为同组，则放弃建立物理信道。
通过NMS的图像化界面将全网网元划分为通信组1和通信组2。
通过NMS进行GID规划：每个网元拥有一组GID。每组GID包括两部分，分别表示本级组和下级组，以下表示为<本级GID，下级GID>。假设主站GID为<0,1>，那么关口站GID为<1,2>，通信组1的端站GID为<1,0>，通信组2的端站GID为<2,0>。
通过NCS进行入网管理：获取通信组关系，每个网元通过信令信道发送入网申请，NCS进行入网鉴权后将对应网元的GID下发到网元，网元回复成功，入网完成。
在NCS中，对受控网元的入境信令与对应通信组ID信息关系进行校验；使校验通过的受控网元的出境信令携带对应通信组ID信息。入境信令，是指从各受控网元发往网络控制系统NCS的信令。出境信令，是指从网络控制系统NCS发往各受控网元的信令。
网元进行资源申请时携带通信目的网元ID，NCS根据目的网元ID和通信组关系校验端站申请有效性（不同组，直接回复申请失败），校验通过后，NCS进行资源分配，并向相应网元分发资源信息。
通过本系统进行广播资源管理的实施方式，以图1为例说明：
广播资源指主站或关口站到对应下属端站方向的信道资源。关口站分得资源后，NCS需要向其所属的下属网元（即通信组2中的端站）进行信道资源广播，广播的内容为关口站所分得的发射资源及通信组ID=2；通信组2的端站接通过信令信道收到该广播后校验GID，发现与自身的本级GID相等，接收该广播信令，并接受该广播资源；同时，通信组1的端站及通信组2的关口站自身也将收到该广播信令，但由于信令中的组ID与自身本级GID不相同，所以不会接受该广播资源。这样便实现了通信组1和通信组2在业务层面上的物理隔离。
通过此例可以看到通过方案中描述的方法，可以将一个大规模的卫星网络划分为多个物理隔离的小网，并形成了层级网络的形态，缩小了广播域，降低了各网元业务处理压力。

Claims (5)

1.一种卫星网络分组通信方法，其特征在于，包括步骤：
将全网网元划分为若干不同通信组，为每个受控网元对应产生一组通信组ID信息，每一组所述通信组ID信息，包括两部分：本级组和下级组，表示为<本级GID，下级GID>；
获取通信组关系，下发对应的通信组ID信息至符合入网申请鉴权的受控网元，受控网元回复成功，入网完成；
对发出资源申请的本级受控网元，校验其携带的入境信令与对应的通信组ID信息关系，对校验通过的本级受控网元分发资源，并使其出境信令携带对应的通信组ID信息；所述入境信令是指从各受控网元发往网络控制系统NCS的信令，其包括有通信目的受控网元的通信组ID信息，所述出境信令是指从网络控制系统NCS发往各受控网元的信令；
广播资源管理：向分得资源的本级受控网元对应的下级受控网元进行资源广播，广播内容为本级受控网元分得的资源及其下级GID，对于收到资源广播的下级受控网元，校验自身的本级GID与广播内容中的下级GID是否为同一组，若为同一组，则下级受控网元接收本级受控网元的资源广播，若不为同一组，则下级受控网元放弃接收。
2.根据权利要求1所述的卫星网络分组通信方法，其特征在于，对发出资源申请的本级受控网元，校验其携带的入境信令与对应的通信组ID信息关系时，对校验不通过的，认定为不同组，直接回复申请失败。
3.根据权利要求1所述的卫星网络分组通信方法，其特征在于，进行通信组关系变更时，将预定通信组中的受控网元转移到其他通信组，在变化过程中，进行资源回收，组关系变更通知；转移的受控网元进入新的通信组后，在接收到新的广播资源时，按广播资源管理步骤进行自动变更以恢复通信。
4.一种卫星网络分组通信系统，其特征在于，包括：
分组模块，用于将全网网元划分为若干不同通信组；
信息产生模块，用于为每个受控网元对应产生一组通信组ID信息，每一组所述通信组ID信息，包括两部分：本级组和下级组，表示为<本级GID，下级GID>；
下发模块，用于下发对应的通信组ID信息至符合入网申请鉴权的受控网元；
校验模块，用于对发出资源申请的本级受控网元，校验其携带的入境信令与对应的通信组ID信息关系；所述入境信令是指从各受控网元发往网络控制系统NCS的信令，其包括有通信目的受控网元的通信组ID信息；
出境模块，用于对校验通过的本级受控网元分发资源，并使其出境信令携带对应的通信组ID信息；所述出境信令是指从网络控制系统NCS发往各受控网元的信令；
广播模块，用于向分得资源的本级受控网元对应的下级受控网元进行资源广播，广播内容为本级受控网元分得的资源及其下级GID，以使收到资源广播的下级受控网元，校验自身的本级GID与广播内容中的下级GID是否为同一组，若为同一组，则下级受控网元接收本级受控网元的资源广播，若不为同一组，则下级受控网元放弃接收。
5.一种卫星网络通信系统，其特征在于，包括：
全网网元；
网络管理系统NMS，用于将全网网元划分为若干不同通信组，并为每个受控网元对应产生一组通信组ID信息，每一组所述通信组ID信息，包括两部分：本级组和下级组，表示为<本级GID，下级GID>；网络管理系统NMS连接各网元；
网络管理系统NCS，用于下发对应的通信组ID信息至符合入网申请鉴权的受控网元，对发出资源申请的本级受控网元，校验其携带的入境信令与对应的通信组ID信息关系，对校验通过的本级受控网元分发资源，并使其出境信令携带对应的通信组ID信息，所述入境信令是指从各受控网元发往网络控制系统NCS的信令，其包括有通信目的受控网元的通信组ID信息，所述出境信令是指从网络控制系统NCS发往各受控网元的信令；并用于向分得资源的本级受控网元对应的下级受控网元进行资源广播，广播内容为本级受控网元分得的资源及其下级GID，以使收到资源广播的下级受控网元，校验自身的本级GID与广播内容中的下级GID是否为同一组，若为同一组，则下级受控网元接收本级受控网元的资源广播，若不为同一组，则下级受控网元放弃接收；网络管理系统NCS连接网络管理系统NMS；网络管理系统NCS连接各网元。
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