CN111918407A - 卫星上行链路接入方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卫星上行链路接入方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取待发送数据包队列中，对应的优先级满足第一预设条件的目标数据包，其中，目标数据包为采用LoRa编码的数据包，检测目标上行信道忙闲状态，在确定目标上行信道空闲时，根据随机退避算法，确定随机退避时长，在随机退避时长之后，发送目标数据包。该卫星上行链路接入方法中，一方面，采用LoRa编码的数据包，相较于目前的接入协议，可以提高卫星上行链路的传输效率，另一方面，在发送数据包时，可以在随机退避时长之后，发送目标数据包，可以有效减少数据包在卫星端发生冲突和碰撞的概率，提高了数据传输的可靠性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种卫星上行链路接入方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在低轨卫星物联网通信中，一颗卫星覆盖范围通常在数千千米量级。同一时刻终端数量众多，且网络动态性较高，数据包碰撞概率激增。如何解决网络接入时的海量数据包间的碰撞和干扰问题是目前的一大挑战。因此，为卫星物联网业务设计适用的接入协议十分必要。
低轨卫星物联网分为有汇聚节点和无汇聚节点两种不同的场景。有汇聚节点的场景主要用于城区、林区以及市郊等地面区域。此场景下可以利用汇聚节点提供的充足的能量使用复杂度较高的编码，并且可以使用抗干扰技术，提高系统吞吐量。但是，此场景对汇聚节点的依赖较大，若汇聚节点失效，片区内部所有节点均无法接入卫星，抗毁性能较低。无汇聚节点的场景降低了对汇聚节点的依赖，但是无汇聚节点功率受限，终端的低能耗要求使得只能采用一些简单的接入协议，比如ALOHA和间隙ALOHA。
但是，ALOHA和间隙ALOHA接入协议的吞吐量比较低，造成卫星上行链路的传输效率较低。
发明内容
本发明提供一种卫星上行链路接入方法、装置、设备及存储介质，以解决目前的卫星上行链路接入方法中传输效率较低的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供一种卫星上行链路接入方法，包括：
获取待发送数据包队列中，对应的优先级满足第一预设条件的目标数据包；其中，所述目标数据包为采用LoRa编码的数据包；
检测目标上行信道忙闲状态；
在确定所述目标上行信道空闲时，根据随机退避算法，确定随机退避时长；
在所述随机退避时长之后，发送所述目标数据包。
第二方面，本发明实施例提供一种卫星上行链路接入装置，包括：
获取模块，用于获取待发送数据包队列中，对应的优先级满足第一预设条件的目标数据包；其中，所述目标数据包为采用LoRa编码的数据包；
第一检测模块，用于检测目标上行信道忙闲状态；
第一确定模块，用于在确定所述目标上行信道空闲时，根据随机退避算法，确定随机退避时长；
发送模块，用于在所述随机退避时长之后，发送所述目标数据包。
第三方面，本发明实施例还提供了一种通信设备，所述通信设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面提供的卫星上行链路接入方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面提供的卫星上行链路接入方法。
本实施例提供一种卫星上行链路接入方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取待发送数据包队列中，对应的优先级满足第一预设条件的目标数据包，其中，目标数据包为采用LoRa编码的数据包，检测目标上行信道忙闲状态，在确定目标上行信道空闲时，根据随机退避算法，确定随机退避时长，在随机退避时长之后，发送目标数据包。该卫星上行链路接入方法中，一方面，采用LoRa编码的数据包，相较于目前的接入协议，可以提高卫星的上行链路的传输效率，另一方面，在发送数据包时，根据目标上行信道忙闲状态，采用随机退避算法，获取随机退避时长，在该随机退避时长之后，发送目标数据包，可以有效减少数据包在卫星端发生冲突和碰撞的概率，提高了数据传输的可靠性。
附图说明
图1为本发明提供的卫星上行链路接入方法应用场景的示意图；
图2为本发明一个实施例提供的卫星上行链路接入方法的流程示意图；
图3为LoRaWAN MAC帧格式；
图4为本发明另一个实施例提供的卫星上行链路接入方法的流程示意图；
图5为本发明一个实施例提供的卫星上行链路接入装置的结构示意图；
图6为本发明另一个实施例提供的卫星上行链路接入装置的结构示意图；
图7为本发明一个实施例提供的通信设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明提供的卫星上行链路接入方法应用场景的示意图。如图1所示，本实施例提供的卫星上行链路接入方法可以应用于由通信设备11和卫星12组成的低轨卫星物联网中。通信设备11可以为低轨卫星物联网中的各种终端设备，例如各种传感器。通信设备11需要接入卫星12中。本实施例提供一种卫星上行链路接入方法，以提高卫星的上行链路的传输效率，同时，有效减少了卫星端接收到的数据发生冲突和碰撞的概率。
图2为本发明一个实施例提供的卫星上行链路接入方法的流程示意图。本实施例适用于卫星上行链路接入的场景中。本实施例可以由卫星上行链路接入装置来执行，该卫星上行链路接入装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该卫星上行链路接入装置可以集成于通信设备中。如图2所示，本实施例提供的卫星上行链路接入方法包括如下步骤：
步骤201：获取待发送数据包队列中，对应的优先级满足第一预设条件的目标数据包。
其中，目标数据包为采用远距离无线电LoRa编码的数据包。
具体地，本实施例中的通信设备可以为低轨卫星物联网中的终端设备。这里的终端设备可以为手持设备、车载设备、可穿戴设备，以及各种形式的用户设备(UserEquipment；简称：UE)，移动台(Mobile Station；简称：MS)及终端(terminal)等。
本实施例中的通信设备中设置有待发送数据包队列。待发送数据包队列中的数据包为待发送的数据包。本实施例中的数据包为采用远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)编码的数据包。相较于目前采用ALOHA接入协议的方法，本实施例中采用LoRa编码可以提高数据的吞吐量。
待发送数据包队列中的数据包具有优先级。
一种实现方式中，待发送数据包队列中的数据包中具有优先级字段，可以通过读取优先级字段确定各个数据包的优先级。将这些数据包中优先级满足第一预设条件的数据包确定为目标数据包。可选地，第一预设条件为优先级最高。当然，第一预设条件还可以为其他条件，例如，优先级为某个预先设置的值，或者，优先级大于某个预设阈值。
更具体地，本实施例中数据包的帧结构为LoRaWAN的媒体介入控制(Media AccessControl，MAC)帧结构。
图3为LoRaWAN MAC帧格式。如图3所示，MAC帧中的物理层(Physical，PHY)载荷(Payload)包括MAC头(MAC Header，MHDR)。MHDR中包括MType。MType的不同取值，表示不同的意义。如图3中所示，MType为：000表示接入请求(Join Request)，001表示接入接受(JoinAccept)，010表示上行不需要应答数据(Unconfirmed Data Up)，011表示下行不需要应答数据(Unconfirmed Data Down)，100表示上行需要应答数据(Confirmed Data Up)，101表示下行需要应答数据(Confirmed Data Down)，110表示保留字段(RFU)，111表示专有(Proprietary)。
本实施例中，可以通过读取Mtype的数值，确定待发送数据包队列中的数据包的优先级。如果数据包的Mtype为010，表示优先级较高，Mtype为100，表示优先级较低。一种实现方式中，可以将Mtype为010的数据包确定为目标数据包。
可选地，本实施例提供的方法，还可以在执行步骤201之前，先确定该通信设备是否有汇聚节点。本实施例中的汇聚节点指的是可以接收通信设备发送的数据包，并使用复杂度较高的编码以及抗干扰技术处理接收到的数据包，将处理后的数据包发送至卫星。利用汇聚节点可以提高低轨卫星物联网的吞吐量。可选地，本实施例中，通信设备可以通过读取本地的配置文件来确定是否有汇聚节点。
在确定存在汇聚节点时，将生成的数据包发送至汇聚节点。汇聚节点接收到数据包后，使用复杂编码和干扰消除技术对数据包进行传输增强。
在确定不存在汇聚节点时，检测待发送数据包队列是否为空。具体地，在检测到待发送数据包队列中存在数据包时，确定待发送数据包队列不为空；在检测到待发送数据包队列中不存在数据包时，确定待发送数据包队列为空。
在确定待发送数据包队列不为空时，确定执行步骤201。
上述步骤，一方面，区分了通信设备所在系统架构的类型：可以分类处理有汇聚节点和无汇聚节点两种场景中的通信设备，综合提高通信设备发送数据包的性能。另一方面，在确定待发送数据包队列不为空时，才确定执行获取目标数据包的步骤，可以避免在待发送数据包队列为空时，无法获取到目标数据包而造成电量等资源浪费的问题。
可选地，为了节省通信设备的资源，待发送数据包队列中的数据包具有最大寿命。通信设备可以以预设的频率检测待发送数据包队列中的数据包的存在时长是否超过最大寿命。若某个数据包的存在时长超过最大寿命，则将该数据包从待发送数据包队列中删除。
步骤202：检测目标上行信道忙闲状态。
具体地，本实施例中的目标上行信道指的是获取到目标数据包后，准备利用其发送目标数据包的上行信道。
一种实现方式中，可以获取卫星发送的多个检测周期中上行信道的忙闲状态，根据这些上行信道的忙闲状态预测目标上行信道的忙闲状态。该实现方式将在下文进行详细描述。
另一种实现方式中，可以通过机器学习方法，建立上行信道忙闲状态预测模型，再将卫星发送的最近一帧的上行信道的状态输入该忙闲状态预测模型中，以预测目标上行信道的忙闲状态。
再一实现方式中，可以通过侦听的方式，确定目标上行信道的忙闲状态。
步骤203：在确定目标上行信道空闲时，根据随机退避算法，确定随机退避时长。
具体地，在步骤202中，若确定出目标上行信道为空闲状态，则其他通信设备也能确定出该目标上行信道为空闲状态，为了避免与其他通信设备发送的数据包发生碰撞(即，卫星在同一时域资源上接收到多个数据包)，在步骤203中，需要根据随机退避算法，确定一个随机退避时长。
本实施例中的随机退避算法可以为指数类型退避算法。当然，还可以为其他类型退避算法，只要能实现确定出随机退避时长即可，本实施例对此不做限制。
需要说明的是，在步骤202中，若确定出目标上行信道为忙碌状态，则结束此次上行链路接入流程。可选地，可以返回执行步骤201。
步骤204：在随机退避时长之后，发送目标数据包。
在确定出随机退避时长之后，在步骤204中，在随机退避时长结束之后，发送该目标数据包。
在随机退避时长小于上行信道时长时，在步骤204中，是在目标上行信道上发送该目标数据包。
一实现方式中，在步骤203之后，还可以包括如下步骤：检测在随机退避时长内，是否获取到对应的优先级满足第二预设条件的新的数据包；若确定获取到对应的优先级满足第二预设条件的新的数据包，则将新的数据包作为目标数据包，返回执行检测上行信道忙闲状态的步骤。
可选地，第二预设条件为新的数据包的优先级大于目标数据包的优先级。即，在随机退避过程中，如果检测到有更高优先级的新的数据包到达，则中断退避过程，将该新的数据包作为目标数据包，返回执行步骤202。
上述实现过程可以保证更高优先级的数据包优先发送，提高了通信设备的发送性能。
本实施例提供的接入方法，在发送数据包时，根据目标上行信道忙闲状态，采用随机退避算法，获取随机退避时长，在该随机退避时长之后，发送目标数据包，可以有效减少数据包在卫星端发生冲突和碰撞的概率，提高了数据传输的可靠性。
通信设备在发送目标数据包之后，卫星接收该目标数据包的过程如下所示。步骤1：卫星的锁相环被锁定；步骤2：卫星的无线接收机从上行信道获取数据；步骤3：无线接收机及锁相环被关闭，卫星的调制解调器数字处理开始执行；步骤4：调制解调器搜索无线接收机接收到的数据与理想前导码之间的关联关系，建立这样的关联关系所需的时间仅略小于一个符号周期；步骤5：步骤4的计算完成后，调制解调器产生CadDone中断信号，如果关联成功，会同时产生CadDetected信号；步骤6：卫星恢复到待机模式；步骤7：根据关联关系，确定如果接收到的数据中包括LoRa前导码，则清除CadDone中断信号，继续接收数据。
需要说明的是，在步骤2至步骤4中，卫星的电流消耗对应指定的接收模式电流。
在步骤7中，如果确定接收到的数据中包括LoRa前导码，调制解调器根据寻址，自动过滤接收到的数据包，例如，基于数据包中的载荷(Payload)的前几个字节，对数据包进行软件过滤。数据包过滤的目的是确定数据包是否是发往该卫星的数据包。之后，对数据包中的LoRa前导码进行检测及跟踪，如果该前导码的长度超过设定的预计值，则该前导码被丢弃。若该前导码长度没有超过设定的预计值，则确定报头是否有效，在确定报头有效后，产生RxDone中断。等待下一个LoRa数据包。之后，对接收到的数据包进行完整性校验。如果检验结果正确，则存储该数据包。
本实施例提供一种卫星上行链路接入方法，包括：获取待发送数据包队列中，对应的优先级满足第一预设条件的目标数据包，其中，目标数据包为采用LoRa编码的数据包，检测目标上行信道忙闲状态，在确定目标上行信道空闲时，根据随机退避算法，确定随机退避时长，在随机退避时长之后，发送目标数据包。该卫星上行链路接入方法中，一方面，采用LoRa编码的数据包，相较于目前的接入协议，可以提高数据吞吐量，从而，提高了卫星的上行链路的传输效率，另一方面，在发送数据包时，根据目标上行信道忙闲状态，采用随机退避算法，获取随机退避时长，在该随机退避时长之后，发送目标数据包，可以有效减少数据包在卫星端发生冲突和碰撞的概率，提高了数据传输的可靠性。
图4为本发明另一个实施例提供的卫星上行链路接入方法的流程示意图。本实施例在图2所示实施例及各种可选方案的基础上，对如何确定目标上行信道的忙闲状态做一详细说明。如图4所示，本实施例提供的卫星上行链路接入方法中检测目标上行信道忙闲状态包括如下步骤：
步骤2021：获取卫星发送的多个检测周期中上行信道的忙闲状态。
其中，每个检测周期T包括多个帧，每个帧的时长为T0，每个帧包括多个上行信道，(m-1)T0＜T＜mT0，m为大于1的整数。
本实施例中将上行信道的忙闲状态划分为k个等级。K表示信道最忙，可以理解的是，如果只划分为忙碌或者空闲状态，k为2。
卫星端可以统计一个检测周期T内上行信道的忙闲状态，并通过下行链路广播给各个通信设备。
本实施例中的通信设备可以通过下行链路获取卫星发送的多个检测周期中上行信道的忙闲状态。
步骤2022：根据多个检测周期中上行信道的忙闲状态，确定上行信道忙闲状态一步转移的概率矩阵。
其中，一步转移的概率矩阵用于指示上行信道从忙闲状态i经过一个帧的时长转移为忙闲状态j的概率。i为大于0且小于或者等于k的整数，j为大于0且小于或者等于k的整数，k表示上行信道的忙闲状态的数量。
具体地，将
确定为一步转移的概率矩阵。
其中，
dij表示多个检测周期中从忙闲状态i经过一个帧的时长T0转换为忙闲状态j的上行信道个数，ci表示多个检测周期中从忙闲状态i经过一个帧的时长T0转换为所有忙闲状态的上行信道个数。
即，在检测周期足够多时，根据大数定理，可以将上行信道忙闲状态一步转移的频率矩阵确定为上行信道忙闲状态一步转移的概率矩阵。
步骤2023：根据一步转移的概率矩阵，确定多步转移中每步转移的概率矩阵。
具体地，本发明实施例中假设(m-1)T0＜T＜mT0，T0为一个帧长时间，即在每次接收到下行链路的广播信息后，通信设备需要至少对m个帧长时间的信道忙闲状态进行估计。
可选地，可以根据公式S(n)＝PS(n-1)，确定n步转移的概率矩阵。其中，S(n)表示n步转移的概率矩阵，n为大于1且小于或者等于m的整数，S(1)＝P。
举例来说，当n为2时，S(2)＝PS(1)；当n为3时，S(3)＝PS(2)；依此类推，可以确定出当n为m时，S(m)＝PS(m-1)。
其中，
步骤2024：根据每步转移的概率矩阵以及多个检测周期中最后一帧的上行信道的忙闲状态，预测m个帧的每个上行信道的忙闲状态。
具体地，若最后一帧的第p个上行信道的忙闲状态为q，则获取n步转移的概率矩阵的第q行的概率值，其中，p及q均为大于1的整数，q小于或者等于k；将n步转移的概率矩阵的第q行的概率值中最大的概率值的列数对应的状态，预测为第n个帧的第p个上行信道的忙闲状态。
基于对各个转移的概率矩阵的描述，可以看出转移的概率矩阵中，每一行的行数对应上行信道转移前的忙闲状态，每一列的列数对应上行信道转移后的忙闲状态。
更具体地，当n＝1时，S(1)＝P，要预测第一帧中的第一个信道状态，根据多个检测周期中，最后一个帧的第一个上行信道的状态a，从S(1)中选择第a行，将第a行中最大的概率值的列数对应的状态作为第一帧中的第一个上行信道的预测状态；预测第一帧中的第二个上行信道状态，则根据最后一个帧的第二个上行信道的状态b，从S(1)中选择第b行，将第b行中最大的概率值的列数对应的状态作为第一帧中的第二个S(1)信道的预测状态；依此类推，预测出第一帧的所有上行信道的忙闲状态。
当n＝2时，S(2)＝PS(1)，要预测第二帧中的第一个上行信道状态，根据多个检测周期中，最后一个帧的第一个上行信道的状态c，从S(2)中选择第c行，将第c行中最大的概率值的列数对应的状态作为第二帧中的第一个上行信道的预测状态；依此类推，预测出第二帧的所有上行信道的忙闲状态。
假设n＝m，S(m)＝PS(m-1)，要预测第m帧中的第一个上行信道状态，根据多个检测周期中，最后一个帧的第一个上行信道的状态d，从S(m)中选择第d行，将第d行中最大的概率值的列数对应的状态作为第m帧中的第一个上行信道的预测状态；依此类推，预测出第m帧的所有上行信道的忙闲状态。
需要说明的是，在k大于2的场景中，可以将对应的状态大于某个阈值的信道，预测为忙碌状态，将对应的状态小于或者等于该阈值的信道，预测为空闲状态。在k为2的场景中，当预测出对应的状态为1时，确定该上行信道为空闲状态；当预测出对应的状态为2时，确定该上行信道为忙碌状态。
步骤2025：根据当前时刻确定目标上行信道，从m个帧的每个上行信道的忙闲状态中，查找目标上行信道的状态。
基于步骤2024，预测出了m个帧的所有上行信道的忙闲状态。在步骤2025中，可以根据当前时刻确定目标上行信道。其中，当前时刻指的是获取到目标数据包的时刻。之后，从m个帧的每个上行信道的忙闲状态中，查找目标上行信道的状态。
在确定出目标上行信道的状态之后，可以执行步骤203与步骤204，此处不再赘述。
本实施例提供的卫星上行链路接入方法，可以通过卫星发送的多个检测周期中上行信道的忙闲状态，预测m个帧的每个上行信道的忙闲状态，再根据当前时刻确定目标上行信道，从m个帧的每个上行信道的忙闲状态中，查找目标上行信道的状态。该卫星上行链路接入方法，实现了预测目标上行信道的状态，一方面，实现过程中只需要确定多步转移的概率矩阵，计算量较小，算法效率较高，另一方面，基于多个检测周期中上行信道的忙闲状态，预测目标上行信道的状态，参考了上行信道的历史状态，准确性较高。
图5为本发明一个实施例提供的卫星上行链路接入装置的结构示意图。如图5所示，本实施例提供的卫星上行链路接入装置包括如下模块：获取模块51、第一检测模块52、第一确定模块53以及发送模块54。
获取模块51，用于获取待发送数据包队列中，对应的优先级满足第一预设条件的目标数据包。
其中，目标数据包为采用LoRa编码的数据包。
第一检测模块52，用于检测目标上行信道忙闲状态。
第一确定模块53，用于在确定目标上行信道空闲时，根据随机退避算法，确定随机退避时长。
发送模块54，用于在随机退避时长之后，发送目标数据包。
可选地，该装置还包括：第二检测模块、第三检测模块以及第二确定模块。
第二检测模块，用于检测是否有汇聚节点。
第三检测模块，用于在确定不存在汇聚节点时，检测待发送数据包队列是否为空。
第二确定模块，用于在确定待发送数据包队列不为空时，确定执行获取待发送数据包队列中，对应的优先级满足预设条件的目标数据包的步骤。
可选地，该装置还包括：第三检测模块以及第三确定模块。
第三检测模块，用于检测在随机退避时长内，是否获取到对应的优先级满足第二预设条件的新的数据包。
第三确定模块，用于若确定获取到对应的优先级满足第二预设条件的新的数据包，则将新的数据包作为目标数据包，返回执行检测上行信道忙闲状态的步骤。
本发明实施例所提供的卫星上行链路接入装置可执行本发明任意实施例所提供的卫星上行链路接入方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
图6为本发明另一个实施例提供的卫星上行链路接入装置的结构示意图。本实施例对如图5所示实施例及各种可选的方案中的第一检测模块52做一详细说明。如图6所示，本实施例提供的卫星上行链路接入装置中第一检测模块52具体包括如下子模块：获取子模块521、第一确定子模块522、第二确定子模块523、预测子模块524以及查找子模块525。
获取子模块521，用于获取卫星发送的多个检测周期中上行信道的忙闲状态。
其中，每个检测周期T包括多个帧，每个帧的时长为T0，每个帧包括多个上行信道，(m-1)T0＜T＜mT0，m为大于1的整数。
第一确定子模块522，用于根据多个检测周期中上行信道的忙闲状态，确定上行信道忙闲状态一步转移的概率矩阵。
其中，一步转移的概率矩阵用于指示上行信道从忙闲状态i经过一个帧的时长转移为忙闲状态j的概率，i为大于0且小于或者等于k的整数，j为大于0且小于或者等于k的整数，k表示上行信道的忙闲状态的数量。
可选地，第一确定子模块522具体用于：
将
确定为一步转移的概率矩阵。其中，
dij表示多个检测周期中从忙闲状态i经过一个帧的时长T0转换为忙闲状态j的上行信道个数，ci表示多个检测周期中从忙闲状态i经过一个帧的时长T0转换为所有忙闲状态的上行信道个数。
第二确定子模块523，用于根据一步转移的概率矩阵，确定多步转移中每步转移的概率矩阵。
可选地，第二确定子模块523具体用于：根据公式S(n)＝PS(n-1)，确定n步转移的概率矩阵。其中，S(n)表示n步转移的概率矩阵，n为大于1且小于或者等于m的整数，S(1)＝P。
预测子模块524，用于根据每步转移的概率矩阵以及多个检测周期中最后一帧的上行信道的忙闲状态，预测m个帧的每个上行信道的忙闲状态。
具体地，预测子模块524具体用于：若最后一帧的第p个上行信道的忙闲状态为q，则获取n步转移的概率矩阵的第q行的概率值，其中，p及q均为大于1的整数，q小于或者等于k；将n步转移的概率矩阵的第q行的概率值中最大的概率值的列数对应的状态，预测为第n个帧的第p个上行信道的忙闲状态。
查找子模块525，用于根据当前时刻确定目标上行信道，从m个帧的每个上行信道的忙闲状态中，查找目标上行信道的状态。
本发明实施例所提供的卫星上行链路接入装置可执行本发明任意实施例所提供的卫星上行链路接入方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
图7为本发明一个实施例提供的通信设备的结构示意图。如图7所示，该通信设备包括处理器70和存储器71。该通信设备中处理器70的数量可以是一个或多个，图7中以一个处理器70为例；该通信设备的处理器70和存储器71可以通过总线或其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
存储器71作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的卫星上行链路接入方法对应的程序指令以及模块(例如，卫星上行链路接入装置中的获取模块51、第一检测模块52、第一确定模块53以及发送模块54)。处理器70通过运行存储在存储器71中的软件程序、指令以及模块，从而执行通信设备的各种功能应用以及卫星上行链路接入方法，即实现上述的卫星上行链路接入方法。
存储器71可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据通信设备的使用所创建的数据等。此外，存储器71可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器71可进一步包括相对于处理器70远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至通信设备。上述网络的实施例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
本发明还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种卫星上行链路接入方法，该方法包括：
获取待发送数据包队列中，对应的优先级满足第一预设条件的目标数据包；其中，所述目标数据包为采用远距离无线电LoRa编码的数据包；
检测目标上行信道忙闲状态；
在确定所述目标上行信道空闲时，根据随机退避算法，确定随机退避时长；
在所述随机退避时长之后，发送所述目标数据包。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的卫星上行链路接入方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台通信设备(可以是个人计算机，计算机设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的卫星上行链路接入方法。
值得注意的是，上述卫星上行链路接入装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种卫星上行链路接入方法，其特征在于，包括：
获取待发送数据包队列中，对应的优先级满足第一预设条件的目标数据包；其中，所述目标数据包为采用远距离无线电LoRa编码的数据包；
检测目标上行信道忙闲状态；
在确定所述目标上行信道空闲时，根据随机退避算法，确定随机退避时长；
在所述随机退避时长之后，发送所述目标数据包。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测目标上行信道忙闲状态，包括：
获取卫星发送的多个检测周期中上行信道的忙闲状态；其中，每个所述检测周期T包括多个帧，每个所述帧的时长为T0，每个所述帧包括多个上行信道，(m-1)T0＜T＜mT0，m为大于1的整数；
根据所述多个检测周期中上行信道的忙闲状态，确定上行信道忙闲状态一步转移的概率矩阵；其中，所述一步转移的概率矩阵用于指示上行信道从忙闲状态i经过一个帧的时长转移为忙闲状态j的概率，i为大于0且小于或者等于k的整数，j为大于0且小于或者等于k的整数，k表示上行信道的忙闲状态的数量；
根据所述一步转移的概率矩阵，确定多步转移中每步转移的概率矩阵；
根据所述每步转移的概率矩阵以及所述多个检测周期中最后一帧的上行信道的忙闲状态，预测m个帧的每个上行信道的忙闲状态；
根据当前时刻确定所述目标上行信道，从所述m个帧的每个上行信道的忙闲状态中，查找所述目标上行信道的状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个检测周期中上行信道的忙闲状态，确定上行信道忙闲状态一步转移的概率矩阵，包括：
将
确定为所述一步转移的概率矩阵；其中，
dij表示所述多个检测周期中从忙闲状态i经过一个帧的时长T0转换为忙闲状态j的上行信道个数，ci表示所述多个检测周期中从忙闲状态i经过一个帧的时长T0转换为所有忙闲状态的上行信道个数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述一步转移的概率矩阵，确定多步转移中每步转移的概率矩阵，包括：
根据公式S(n)＝PS(n-1)，确定n步转移的概率矩阵；其中，S(n)表示n步转移的概率矩阵，n为大于1且小于或者等于m的整数，S(1)＝P。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述每步转移的概率矩阵以及所述多个检测周期中最后一帧的上行信道的忙闲状态，预测m个帧的每个上行信道的忙闲状态，包括：
若所述最后一帧的第p个上行信道的忙闲状态为q，则获取所述n步转移的概率矩阵的第q行的概率值；其中，p及q均为大于1的整数，q小于或者等于k；
将所述n步转移的概率矩阵的第q行的概率值中最大的概率值的列数对应的状态，预测为第n个帧的第p个上行信道的忙闲状态。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测是否有汇聚节点；
在确定不存在所述汇聚节点时，检测待发送数据包队列是否为空；
在确定所述待发送数据包队列不为空时，确定执行获取待发送数据包队列中，对应的优先级满足预设条件的目标数据包的步骤。
7.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述在确定上行信道空闲时，根据随机退避算法，确定随机退避时长之后，所述方法还包括：
检测在所述随机退避时长内，是否获取到对应的优先级满足第二预设条件的新的数据包；
若确定获取到对应的优先级满足第二预设条件的新的数据包，则将所述新的数据包作为所述目标数据包，返回执行检测上行信道忙闲状态的步骤。
8.一种卫星上行链路接入装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待发送数据包队列中，对应的优先级满足第一预设条件的目标数据包；其中，所述目标数据包为采用远距离无线电LoRa编码的数据包；
第一检测模块，用于检测目标上行信道忙闲状态；
第一确定模块，用于在确定所述目标上行信道空闲时，根据随机退避算法，确定随机退避时长；
发送模块，用于在所述随机退避时长之后，发送所述目标数据包。
9.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的卫星上行链路接入方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的卫星上行链路接入方法。
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