CN111934752B - 一种基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法及装置 - Google Patents

一种基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于卫星通信技术领域，具体涉及一种基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法及装置，所述系统包括：卫星和用户终端；所述方法包括：卫星按照设定的固定周期广播信道信息，所述广播信道信息携带资源信息和卫星ID号；用户终端实时监听卫星广播的信道信息，获取信道信息，然后解析信道信息进入静默模式，根据是否有业务需求来触发动态入网过程。简化了信令交互过程，大大降低了入网时间。

Description

一种基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法及装置
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，具体涉及一种基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法及装置。
背景技术
近几年来，通信技术发展迅速，卫星通信网络正处于发展的关键时期，其入网技术是网络运行的基础。然而卫星通信应用环境由于和地面环境差异大，具有链路损耗大、大时延、高动态等特点，传统技术无法适用于卫星通信网络。
随着社会科学技术地创新以及卫星通信技术的不断地发展，人们对网络通信的需求也相对逐渐增高。对于隐蔽通信系统而言，在安全性和稳健性方面的要求将越来越高。如何快速加入到网络之中而不被发现是当下迫切需要解决的关键问题之一。
最早的入网方式就只是简单地判断是否接受用户的入网请求，而现在的入网还要考虑到各业务种类的差异，还不能因用户的入网而影响其他已入网用户的通信。而且在同一卫星网络中，采用不同的入网方式接入卫星网络中，也会产生不同程度的信令开销和动态入网时延等影响通信用户以及系统的性能。
在卫星通信系统中，相对于地面用户而言，卫星是以很高的速度在不断地移动着，用户在一次通信过程中可能被多个卫星覆盖，选择哪颗卫星接入以及如何接入，以及入网后分配的信道资源都是属于入网技术要解决的问题，根据不同的业务类型特点所带来的要求采用不同的入网方式都会影响这个系统的性能。
卫星通信网络的入网方式，一般分为两种。一种为初始入网，在卫星网络初始化过程中，用户终端根据初始配置文件选择需要加入的网络。一种为动态入网，由于用户终端从现有网络移动到其他网络等原因，用户终端需要重选到其他卫星，使得卫星网络能够提供空闲状态下的接入保持服务，该过程称为动态入网。
在卫星系统中常用的入网算法有随机入网、按需分配入网、有基于最短距离优先入网、最长覆盖时间入网、负载均衡策略入网。通过综合考虑系统性能和应用环境，选择合适入网算法进行入网。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法及装置，简化了信令交互过程，大大降低了入网时间。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于隐蔽卫星通信系统的动态入网系统方法，所述方法包括：卫星按照设定的固定周期广播信道信息，所述广播信道信息携带资源信息和卫星ID号；用户终端实时监听卫星广播的信道信息，获取信道信息，然后解析信道信息进入静默模式，根据是否有业务需求来触发动态入网过程；所述方法还包括：
步骤1：用户终端实时监听卫星广播的信道信息，获取信道信息，然后解析信道信息进入静默模式，根据是否有业务需求来触发动态入网过程；
步骤2：用户终端根据随机化映射方法占用控制信令时隙发送业务呼叫信令，卫星则根据当前情况做出应答：若解析该用户终端为合法用户且有空闲资源，则允许入网，发送应答，否则不进行处理；
步骤3：当用户终端接收到来自卫星的携带已分配信道资源的应答时，则入网成功，否则，后退若干时间后，再次执行动态入网过程。
进一步的，所述步骤1包括以下步骤：步骤1.1：用户终端进行信号搜索，锁定波束小区频点，完成信号捕获；步骤1.2：用户终端开始接收卫星广播的信道信息，并对接收到的信道信息进行解析，然后保存信道信息；步骤1.3：用户终端进入静默模式，此时没有分配到任何信道资源，不能发送业务数据，但是可以接收信令和业务。
进一步的，所述方法还包括：用户终端在有数据业务需要传输的时候，可以在当前的控制信令信道中随机选取一信令时隙发送业务呼叫信令，发起动态入网过程：步骤A：用户终端进行信号搜索，锁定波束小区频点，完成信号捕获后，开始接收卫星广播的信道信息，获取上下行时隙的分配情况；步骤B：用户终端在控制信令信道上发送业务呼叫信令；步骤C：卫星根据接收的业务呼叫信令，以及时隙资源分配原则决定是否为其分配资源，并发送应答通知用户终端资源分配情况；步骤D：用户终端收到应答后，如果为其分配信道资源，则在为其分配的时隙资源上发送业务数据，此时用户终端完成动态入网过程；如果没有为其分配信道资源，则表示入网未成功，重新执行步骤B，进行下一次动态入网申请。
进一步的，所述步骤2中的随机化映射方法的映射规则为一个散列函数，其计算公式如下表示：SLOTIndex=（ QUOTE
Figure 287411DEST_PATH_IMAGE001
Figure 404884DEST_PATH_IMAGE001
+ QUOTE
Figure 919042DEST_PATH_IMAGE002
Figure 783093DEST_PATH_IMAGE002
）mod SLOTtotal_num；其中，QUOTE
Figure 66307DEST_PATH_IMAGE003
Figure 623190DEST_PATH_IMAGE003
为用户终端的ID号，QUOTE
Figure 608332DEST_PATH_IMAGE004
Figure 541653DEST_PATH_IMAGE004
为时间基准， QUOTE
Figure 679373DEST_PATH_IMAGE005
Figure 141579DEST_PATH_IMAGE005
为卫星ID号，SLOTtotal_num为时频资源的大小，并保证其为一个素数，SLOTIndex为一个数字，表示索引编号，对应时频资源中上的相同索引编号的时频资源。
进一步的，所述卫星对广播的信道信息进行加密，用户终端接收到信道信息后进行解密；所述卫星对光波的信道信息进行加密的方法执行以下步骤：将信道信息加载到一个加密波上；所述加密波使用如下公式进行表示：QUOTE
Figure 630329DEST_PATH_IMAGE006
Figure 351029DEST_PATH_IMAGE007
，0≤t≤T；其中信号c(t)为： QUOTE
Figure 343256DEST_PATH_IMAGE008
Figure 507521DEST_PATH_IMAGE008
；其中，T为 u(t)的时间长度， QUOTE
Figure 483567DEST_PATH_IMAGE009
Figure 493112DEST_PATH_IMAGE009
为中心频率，B为调制指数， QUOTE
Figure 605424DEST_PATH_IMAGE010
Figure 924279DEST_PATH_IMAGE010
为长度为N的差分序列，差分序列中的每个码元占用的调频时间为T0＝T/N，N为差分序列的长度，u(t)为阶跃函数；r(t)为斜坡函数，是u(t)的积分结果；将信道信息和加密波进行波形叠加，得到最终的加密用密钥波的方法执行以下步骤：将中间密钥波和合成波进行差分调频，所述差分调频是指将加密波直接作为调制信号调频于信道信息之上，从而形成加密用密钥波。
一种基于隐蔽卫星通信系统的动态入网装置，所述装置包括：卫星和用户终端；所述卫星配置用于按照设定的固定周期广播信道信息，所述广播信道信息携带资源信息和卫星ID号；所述用户终端配置用于实时监听卫星广播的信道信息，获取信道信息，然后解析信道信息进入静默模式，根据是否有业务需求来触发动态入网过程。
进一步的，所述用户终端根据随机化映射方法占用控制信令时隙发送业务呼叫信令，卫星则根据当前情况做出应答：若解析该用户终端为合法用户且有空闲资源，则允许入网，发送应答，否则不进行处理；当用户终端接收到来自卫星的携带已分配信道资源的应答时，则入网成功，否则，后退若干时间后，再次执行动态入网过程。
进一步的，所述用户终端实时监听卫星广播的信道信息，获取信道信息，然后解析信道信息进入静默模式，根据是否有业务需求来触发动态入网过程的方法执行以下步骤：步骤S1：用户终端进行信号搜索，锁定波束小区频点，完成信号捕获；步骤S2：用户终端开始接收卫星广播的信道信息，并对接收到的信道信息进行解析，然后保存信道信息；步骤S3：用户终端进入静默模式，此时没有分配到任何信道资源，不能发送业务数据，但是可以接收信令和业务。
进一步的，所述用户终端在有数据业务需要传输的时候，可以在当前的控制信令信道中随机选取一信令时隙发送业务呼叫信令，发起动态入网过程，具体包括：步骤SA：用户终端进行信号搜索，锁定波束小区频点，完成信号捕获后，开始接收卫星广播的信道信息，获取上下行时隙的分配情况；步骤SB：用户终端在控制信令信道上发送业务呼叫信令；步骤SC：卫星根据接收的业务呼叫信令，以及时隙资源分配原则决定是否为其分配资源，并发送应答通知用户终端资源分配情况；步骤SD：用户终端收到应答后，如果为其分配信道资源，则在为其分配的时隙资源上发送业务数据，此时用户终端完成动态入网过程；如果没有为其分配信道资源，则表示入网未成功，重新执行步骤B，进行下一次动态入网申请。
进一步的，所述随机化映射方法的映射规则为一个散列函数，其计算公式如下表示：SLOTIndex=（ QUOTE
Figure 387621DEST_PATH_IMAGE011
Figure 935277DEST_PATH_IMAGE011
+ QUOTE
Figure 167675DEST_PATH_IMAGE012
Figure 673743DEST_PATH_IMAGE012
）mod SLOTtotal_num；其中， QUOTE
Figure 93223DEST_PATH_IMAGE013
Figure 959417DEST_PATH_IMAGE013
为用户终端的ID号， QUOTE
Figure 46322DEST_PATH_IMAGE014
Figure 723291DEST_PATH_IMAGE014
为时间基准， QUOTE
Figure 630067DEST_PATH_IMAGE015
Figure 785105DEST_PATH_IMAGE015
为卫星ID号，SLOTtotal_num为时频资源的大小并保证其为一个素数，SLOTIndex为一个数字表示索引编号，对应时频资源中上的相同索引编号的时频资源。
本发明的一种基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法及装置，具有如下有益效果：本发明在动态入网过程中，简化了信令交互过程，大大降低了入网时间。传统的方案需要三次握手进行信息交互，而本发明的方法节省了至少一次信令传输过程，即节约了2*Tdelay ms的时间，Tdelay为传输时延，不同卫星轨道，该值不同。同时，在每帧的帧头阶段或者帧尾阶段，用户终端会根据当前收到的卫星广播信息的卫星ID号、用户ID号、以及本身的时间基准根据规则计算出自己占用的控制信令时隙号。这样通过一定的规则在时频资源上确定传输资源的操作方式，极大的避免了多节点对相同资源块的竞争和冲突。同时这样的方法，使得当同一个用户节点被不同的卫星触发进行上传数据信息时，因为不同的卫星的ID号不同和时间基准不同，所以根据映射规则计算出来所要使用的时频资源将不同，相当于是一种跳频的模式来传输，可以提高抗干扰能力、降低被截获的概率。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的基于隐蔽卫星通信系统的动态入网装置的装置结构示意图；
图2为本发明的实施例提供的基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法的方法流程示意图；
图3为本发明的实施例提供的基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法及装置；
图4为现有技术中用户终端入网的碰撞示意图；
图5为本发明的实施例提供的基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法及装置的动态入网流程示意图；
图6为本发明的实施例提供的基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法及装置的用户终端网络初始化过程示意图；
图7为本发明的基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法及装置的用户终端的动态入网流程图；
图8为本发明的基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法及装置的节点数目对入网性能的影响曲线示意图；
图9为本发明实施例提供的基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法及装置的帧结构对入网性能的影响。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
实施例1
如图1所示，一种基于隐蔽卫星通信系统的动态入网系统方法，方法包括：卫星按照设定的固定周期广播信道信息，广播信道信息携带资源信息和卫星ID号；用户终端实时监听卫星广播的信道信息，获取信道信息，然后解析信道信息进入静默模式，根据是否有业务需求来触发动态入网过程；方法还包括：
步骤1：用户终端实时监听卫星广播的信道信息，获取信道信息，然后解析信道信息进入静默模式，根据是否有业务需求来触发动态入网过程；
步骤2：用户终端根据随机化映射方法占用控制信令时隙发送业务呼叫信令，卫星则根据当前情况做出应答：若解析该用户终端为合法用户且有空闲资源，则允许入网，发送应答，否则不进行处理；
步骤3：当用户终端接收到来自卫星的携带已分配信道资源的应答时，则入网成功，否则，后退若干时间后，再次执行动态入网过程。
具体的，在传统卫星网络中的入网过程和方式类似于 LTE 等蜂窝通信系统中的入网机制，用户终端需要占用一定的时频资源向卫星发送入网请求，请求允许后进行鉴权加密，鉴权通过后才分配业务信道，卫星向用户终端分派适当的通信资源，然后用户终端便遵循所分配的资源进行信息上传，这样用户终端在传输数据信息之前会有较大的信令开销以及较大的时延。而隐蔽卫星通信系统中的用户终端由于单次业务信息量很少，占用的传输资源也相应会少，这种接入方式会使得在业务信道传输数据前产生的信令交互开销占用的资源和时延将远大于节点业务本身占用的资源和时延，即相对于小数据包业务特点的节点而言，就显得时延更大，资源的浪费更加严重，服务质量和资源利用率都很低下，所以沿用现有的接入方式不合适。
另一方面，卫星覆盖下的用户终端也众多，而卫星的信道资源又是有限的，所以在入网过程中的竞争及冲突将会很大，同时这种竞争和冲突也随着单次完整业务过程时间的拉长而加重，从而导致端到端时延大，资源的浪费和通过量的下降。
参考图4，因为用户终端众多，可能同一时刻有上传需求的用户终端较多，多个节点的业务请求到达时刻都相差无几，但卫星信道资源有限，则在传输过程中会造成严重的碰撞，在卫星端无法正确地接收所上传的信息，而进行冲突分解的过程又会增加过多的时延。
对于用户终端数量众多，具有数据量少且占用传输资源少特点的短消息等业务来说，目前的入网过程和方式是不适用的，会花费很大的系统资源开销和较大的时延，需要新的方式来完成此种情形下的节点数据的上行传输，使得节点的时延较小，服务质量得到保障，以及资源得到有效的利用。
针对地面上的用户终端上传数据给卫星的场景，本发明给出的动态入网方案，精简了动态入网的信令交互流程，并采用采用随机化处理方式占用信令时隙，提高动态入网成功概率，降低入网时延，保证系统的可靠性和稳定性。
具体的，针对卫星隐蔽通信系统的应用，本发明给出了一种降低入网冲突概率的动态入网方案，精简动态入网的信令交互流程，同时动态入网的用户终端根据卫星ID号、用户终端ID号和时间基准对其占用的信令时隙进行随机化映射处理。这种动态入网方案，可以有效解决大量用户终端同时入网的冲突问题，便于网络快速建立。
本发明给出的卫星隐蔽通信系统的动态入网方法，可降低信令时隙的冲突概率，减少了动态入网时延，大大提高系统的可靠性。
同时，本发明仅以隐蔽卫星通信系统为例，但对于其它通信系统领域也适用。
为了保证隐蔽卫星通信系统用户终端的隐蔽性，用户终端初始化之后采取静默工作方式。处于静默模式的用户终端不受网络最大容量的限制，可有多个用户终端同时处于静默状态；同时处于静默模式的用户终端在网络上是不可见的，卫星节点和网络中的其他成员并不知道处于静默模式的用户终端的存在，系统也不给工作于静默模式的用户终端分配专用信道资源。
实施例2
参考图5，步骤1包括以下步骤：步骤1.1：用户终端进行信号搜索，锁定波束小区频点，完成信号捕获；步骤1.2：用户终端开始接收卫星广播的信道信息，并对接收到的信道信息进行解析，然后保存信道信息；步骤1.3：用户终端进入静默模式，此时没有分配到任何信道资源，不能发送业务数据，但是可以接收信令和业务。
具体的，在隐蔽卫星通信系统的网络初始化过程中，卫星的网络参数可通过直接加载初始化文件方式注入相关参数，也可由信关站通过馈电链路修改网络参数；用户终端的网络参数可设计装载文件，分发给每个用户终端。
实施例3
参考图6，在上一实施例的基础上，方法还包括：用户终端在有数据业务需要传输的时候，可以在当前的控制信令信道中随机选取一信令时隙发送业务呼叫信令，发起动态入网过程：步骤A：用户终端进行信号搜索，锁定波束小区频点，完成信号捕获后，开始接收卫星广播的信道信息，获取上下行时隙的分配情况；步骤B：用户终端在控制信令信道上发送业务呼叫信令；步骤C：卫星根据接收的业务呼叫信令，以及时隙资源分配原则决定是否为其分配资源，并发送应答通知用户终端资源分配情况；步骤D：用户终端收到应答后，如果为其分配信道资源，则在为其分配的时隙资源上发送业务数据，此时用户终端完成动态入网过程；如果没有为其分配信道资源，则表示入网未成功，重新执行步骤B，进行下一次动态入网申请。
具体的，在隐蔽卫星通信系统的网络初始化过程中，卫星的网络参数可通过直接加载初始化文件方式注入相关参数，也可由信关站通过馈电链路修改网络参数；用户终端的网络参数可设计装载文件，分发给每个用户终端。
实施例4
参考图7，在上一实施例的基础上，步骤2中的随机化映射方法的映射规则为一个散列函数，其计算公式如下表示：SLOTIndex=（ QUOTE
Figure 992095DEST_PATH_IMAGE011
Figure 823654DEST_PATH_IMAGE011
+ QUOTE
Figure 483305DEST_PATH_IMAGE012
Figure 442034DEST_PATH_IMAGE012
）mod SLOTtotal_num；其中， QUOTE
Figure 237951DEST_PATH_IMAGE013
Figure 991144DEST_PATH_IMAGE013
为用户终端的ID号， QUOTE
Figure 138091DEST_PATH_IMAGE014
Figure 884199DEST_PATH_IMAGE014
为时间基准， QUOTE
Figure 800203DEST_PATH_IMAGE015
Figure 458717DEST_PATH_IMAGE015
为卫星ID号，SLOTtotal_num为时频资源的大小并保证其为一个素数，SLOTIndex为一个数字表示索引编号，对应时频资源中上的相同索引编号的时频资源。
本实施例以动态入网成员为例描述动态入网过程的信息传输流程，如图7所示，用户终端在动态入网的过程中也完成资源申请，化简了信令的交互过程，用户终端在入网成功后即可进行数据传输。
当用户终端产生业务呼叫信令时，为开始入网；当用户终端收到相应应答信令时为入网成功，用户终端动态入网分为以下两种情况：用户终端收到应答信令，并为其分配资源，则认为该用户终端入网成功；用户终端在一定时间内没有收到相应的应答信令，或者收到的应答信令中没有为其分配资源，此时开启重传，超过最大发送次数，用户终端也没有收到有效的应答信令，就会删除相应的业务数据和相应的业务呼叫信令；此时认为该用户终端入网失败。
实施例5
在上一实施例的基础上，卫星对广播的信道信息进行加密，用户终端接收到信道信息后进行解密；所述卫星对光波的信道信息进行加密的方法执行以下步骤：将信道信息加载到一个加密波上；所述加密波使用如下公式进行表示：QUOTE
Figure 92961DEST_PATH_IMAGE016
Figure 393492DEST_PATH_IMAGE017
，0≤t≤T；其中信号c(t)为： QUOTE
Figure 164002DEST_PATH_IMAGE018
Figure 508265DEST_PATH_IMAGE018
；其中，T为 u(t)的时间长度， QUOTE
Figure 629804DEST_PATH_IMAGE009
Figure 734027DEST_PATH_IMAGE009
为中心频率，B为调制指数， QUOTE
Figure 93464DEST_PATH_IMAGE010
Figure 359360DEST_PATH_IMAGE010
为长度为N的差分序列，差分序列中的每个码元占用的调频时间为T0＝T/N，N为差分序列的长度，u(t)为阶跃函数；r(t)为斜坡函数，是u(t)的积分结果；将信道信息和加密波进行波形叠加，得到最终的加密用密钥波的方法执行以下步骤：将中间密钥波和合成波进行差分调频，所述差分调频是指将加密波直接作为调制信号调频于信道信息之上，从而形成加密用密钥波。
参考图8，为尽量保证每个用户终端占用一帧内的不同信令时隙发送信令，本发明对占用的信令时隙的采取了随机化映射处理。
每个卫星都有自己的卫星ID号Sid且ID号是惟一的，卫星会周期性的广播信道资源信息（其中携带自己的ID号Sid）；同时每个用户终端也有自己唯一的ID号Uid，假设用户终端ID号唯一。卫星和用户终端都事先知道映射规则，在用户终端接收到卫星ID号并被触发要进行数据的上传时，结合自身的ID号和自己的时间基准TU（周期调整），依照相应的映射规则计算其的索引编号，从而映射到时隙资源中并使用其进行“业务呼叫信令”的传输。
用于隐蔽卫星通信系统网络的映射规则如下：
映射规则为一个散列函数，将用户终端的ID号Uid、时间基准T以及卫星识卫星ID号Sid的每个字符的 ASCII 求和然后对控制时隙的个数取余，计算公式为：SLOTIndex=（ QUOTE
Figure 702617DEST_PATH_IMAGE001
Figure 594218DEST_PATH_IMAGE001
+ QUOTE
Figure 339320DEST_PATH_IMAGE002
Figure 41697DEST_PATH_IMAGE002
）mod SLOTtotal_num；其中SLOTtotal_num为时频资源的大小并保证其为一个素数（因为对素数取余可以保证散列函数分布比较均匀），Sid为卫星ID号，Uid为用户终端的ID号，TU 为用户终端的时间基准（每次计算时均不同），SLOTIndex为一个数字表示索引编号，对应着时频资源中上的相同索引编号的时频资源。当两个或两个以上用户终端同时占用一个上行信令时隙时会出现冲突，需要根据后退机制在下一帧（或某帧）重新根据映射规则随机选择信令时隙重新发送该信令。
由上述描述可知，当用户终端有信令需要发送时，随机占用一个上行信令时隙发送。然而当网络内存在多个用户终端时，就会发生两个或者两个以上的用户终端同时占用同一信令时隙的情况。
当在在相同网络配置下，随着用户终端数目的增加，系统完成入网时间会逐渐增大，如图8所示。该图中，入网时间为未加上因卫星高度造成的传输时延。
现有技术中所谓的“三次握手”：为了对每次发送的数据量进行跟踪与协商，确保数据段的发送和接收同步，根据所接收到的数据量而确认数据发送、接收完毕后何时撤消联系，并建立虚连接。
该过程虽然能够提供可靠的网络传输，但其容易造成时延，且导致信令交互过程过于复杂，大大增加了了入网时间。
参考图9，在上行帧结构中，信令控制时隙的比例也会影响用户的动态入网时间，在相同网络配置下，随着信令时隙在上行帧中的比例增大，系统完成入网时间会逐渐减小；本发明方案首先简化了用户终端的动态入网流程，减少了信令交互过程，降低了用户终端的动态入网时间，进一步减少了业务端到端时延；其次对占用控制信令时隙采用了特殊的随机化处理，与原方案相比（在原方案中，如果存在大量用户终端同时入网的情况，会造成冲突，产生网络拥塞，导致网络瘫痪），大大降低了信令时隙的冲突概率，提高了动态入网概率，扩大了系统用户容量，提高了系统的可靠性。
实施例6
一种基于隐蔽卫星通信系统的动态入网装置，装置包括：卫星和用户终端；卫星配置用于按照设定的固定周期广播信道信息，广播信道信息携带资源信息和卫星ID号；用户终端配置用于实时监听卫星广播的信道信息，获取信道信息，然后解析信道信息进入静默模式，根据是否有业务需求来触发动态入网过程。
采用上述技术方案，本发明的适用于隐蔽卫星通信系统的动态入网方案，（1）简化了动态入网信令交互流程，由原有的三步握手交互过程，简化至现在的两步即可完成数据的传输。方案中，通过“业务呼叫信令”发起动态入网过程，该信令中携带用户终端ID号和所需时隙资源数，通过该信令即可完成入网请求，同时也可申请相应的时隙资源。本发明提出的动态入网机制从根本上，节省了信令开销和入网时延。（2）占用控制信令时隙的随机化映射方法，通过该方法可以避免众多节点对有限资源的竞争和冲突，减少端到端时延，提高业务通过率以及资源利用率。（3）同时入网的用户终端数目和上行帧结构中控制信令时隙所占比例都会影响系统的入网性能。综合考虑系统的各方面性能，应对影响网络性能的参数进行合理规划和设置。
实施例7
在上一实施例的基础上，用户终端根据随机化映射方法占用控制信令时隙发送业务呼叫信令，卫星则根据当前情况做出应答：若解析该用户终端为合法用户且有空闲资源，则允许入网，发送应答，否则不进行处理；当用户终端接收到来自卫星的携带已分配信道资源的应答时，则入网成功，否则，后退若干时间后，再次执行动态入网过程。
具体的，本发明专利的简化动态入网方案可以应用到各种网络中，例如卫星网络，LTE等各种通信网络中。发明中提到的消息中携带的时频资源可以是单个时隙也可以是时隙块。
本发明专利的占用控制信令时隙的随机化映射方法不局限于卫星网络，也可以应用到各种地面网络，例如LTE，WiMax，WLAN等；随机化映射方法不局限于动态入网过程，可以根据实际的网络情况应用到各种涉及到动态竞争和冲突的相关流程；方法中只要同时入网用户终端数量不超过控制信令时隙个数，就不会产生冲突。
实施例8
在上一实施例的基础上，用户终端实时监听卫星广播的信道信息，获取信道信息，然后解析信道信息进入静默模式，根据是否有业务需求来触发动态入网过程的方法执行以下步骤：步骤S1：用户终端进行信号搜索，锁定波束小区频点，完成信号捕获；步骤S2：用户终端开始接收卫星广播的信道信息，并对接收到的信道信息进行解析，然后保存信道信息；步骤S3：用户终端进入静默模式，此时没有分配到任何信道资源，不能发送业务数据，但是可以接收信令和业务。
实施例9
在上一实施例的基础上，用户终端在有数据业务需要传输的时候，可以在当前的控制信令信道中随机选取一信令时隙发送业务呼叫信令，发起动态入网过程，具体包括：步骤SA：用户终端进行信号搜索，锁定波束小区频点，完成信号捕获后，开始接收卫星广播的信道信息，获取上下行时隙的分配情况；步骤SB：用户终端在控制信令信道上发送业务呼叫信令；步骤SC：卫星根据接收的业务呼叫信令，以及时隙资源分配原则决定是否为其分配资源，并发送应答通知用户终端资源分配情况；步骤SD：用户终端收到应答后，如果为其分配信道资源，则在为其分配的时隙资源上发送业务数据，此时用户终端完成动态入网过程；如果没有为其分配信道资源，则表示入网未成功，重新执行步骤B，进行下一次动态入网申请。
实施例10
在上一实施例的基础上，随机化映射方法的映射规则为一个散列函数，其计算公式如下表示：SLOTIndex=（ QUOTE
Figure 606671DEST_PATH_IMAGE011
Figure 787116DEST_PATH_IMAGE011
+ QUOTE
Figure 635992DEST_PATH_IMAGE012
Figure 509271DEST_PATH_IMAGE012
）mod SLOTtotal_num；其中，QUOTE
Figure 827119DEST_PATH_IMAGE003
Figure 545677DEST_PATH_IMAGE003
为用户终端的ID号， QUOTE
Figure 265371DEST_PATH_IMAGE004
Figure 309550DEST_PATH_IMAGE004
为时间基准， QUOTE
Figure 114695DEST_PATH_IMAGE005
Figure 886211DEST_PATH_IMAGE005
为卫星ID号，SLOTtotal_num为时频资源的大小并保证其为一个素数，SLOTIndex为一个数字表示索引编号，对应时频资源中上的相同索引编号的时频资源。
采用上述技术方案，本发明在动态入网过程中，简化了信令交互过程，大大降低了入网时间。传统的方案需要三次握手进行信息交互，而本发明的方法节省了至少一次信令传输过程，即节约了2*Tdelay ms的时间，Tdelay为传输时延，不同卫星轨道，该值不同。同时，在每帧的帧头阶段或者帧尾阶段，用户终端会根据当前收到的卫星广播信息的卫星ID号、用户ID号、以及本身的时间基准根据规则计算出自己占用的控制信令时隙号。这样通过一定的规则在时频资源上确定传输资源的操作方式，极大的避免了多节点对相同资源块的竞争和冲突。同时这样的方法，使得当同一个用户节点被不同的卫星触发进行上传数据信息时，因为不同的卫星的ID号不同和时间基准不同，所以根据映射规则计算出来所要使用的时频资源将不同，相当于是一种跳频的模式来传输，可以提高抗干扰能力、降低被截获的概率。
以上仅为本发明的一个实施例子，但不能以此限制本发明的范围，凡依据本发明所做的结构上的变化，只要不失本发明的要义所在，都应视为落入本发明保护范围之内受到制约。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨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/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
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。

Claims (7)

1.一种基于隐蔽卫星通信系统的动态入网方法，所述方法包括：卫星按照设定的固定周期广播信道信息，所述广播信道信息携带资源信息和卫星ID号；用户终端实时监听卫星广播的信道信息，获取信道信息，然后解析信道信息进入静默模式，根据是否有业务需求来触发动态入网过程；其特征在于，所述方法还包括：
步骤1：用户终端实时监听卫星广播的信道信息，竞争获取信道信息，然后解析信道信息进入静默模式，根据是否有业务需求来触发动态入网过程；
步骤2：用户终端根据随机化映射方法占用控制信令时隙发送业务呼叫信令，卫星则根据当前情况做出应答：若解析该用户终端为合法用户且有空闲资源，则允许入网，发送应答，否则不进行处理；
步骤3：当用户终端接收到来自卫星的携带已分配信道资源的应答时，则入网成功，否则，后退若干时间后，再次执行动态入网过程。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：步骤1.1：用户终端进行信号搜索，锁定波束小区频点，完成信号捕获；步骤1.2：用户终端开始接收卫星广播的信道信息，并对接收到的信道信息进行解析，然后保存信道信息；步骤1.3：用户终端进入静默模式，此时没有分配到任何信道资源，不能发送业务数据，但是可以接收信令和业务。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：用户终端在有数据业务需要传输的时候，在当前的控制信令信道中随机选取一信令时隙发送业务呼叫信令，发起动态入网过程：步骤A：用户终端进行信号搜索，锁定波束小区频点，完成信号捕获后，开始接收卫星广播的信道信息，获取上下行时隙的分配情况；步骤B：用户终端在控制信令信道上发送业务呼叫信令；步骤C：卫星根据接收的业务呼叫信令，以及时隙资源分配原则决定是否为其分配资源，并发送应答通知用户终端资源分配情况；步骤D：用户终端收到应答后，如果为其分配信道资源，则在为其分配的时隙资源上发送业务数据，此时用户终端完成动态入网过程；如果没有为其分配信道资源，则表示入网未成功，重新执行步骤B，进行下一次动态入网申请。
4.一种基于隐蔽卫星通信系统的动态入网装置，其特征在于，所述装置包括：卫星和用户终端；所述卫星配置用于按照设定的固定周期广播信道信息，所述广播信道信息携带资源信息和卫星ID号；所述用户终端配置用于实时监听卫星广播的信道信息，获取信道信息，然后解析信道信息进入静默模式，根据是否有业务需求来触发动态入网过程；所述用户终端根据随机化映射方法占用控制信令时隙发送业务呼叫信令，卫星则根据当前情况做出应答：若解析该用户终端为合法用户且有空闲资源，则允许入网，发送应答，否则不进行处理；当用户终端接收到来自卫星的携带已分配信道资源的应答时，则入网成功，否则，后退若干时间后，再次执行动态入网过程。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述用户终端实时监听卫星广播的信道信息，获取信道信息，然后解析信道信息进入静默模式，根据是否有业务需求来触发动态入网过程的方法执行以下步骤：步骤S1：用户终端进行信号搜索，锁定波束小区频点，完成信号捕获；步骤S2：用户终端开始接收卫星广播的信道信息，并对接收到的信道信息进行解析，然后保存信道信息；步骤S3：用户终端进入静默模式，此时没有分配到任何信道资源，不能发送业务数据，但是可以接收信令和业务。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述用户终端在有数据业务需要传输的时候，在当前的控制信令信道中随机选取一信令时隙发送业务呼叫信令，发起动态入网过程，具体包括：步骤SA：用户终端进行信号搜索，锁定波束小区频点，完成信号捕获后，开始接收卫星广播的信道信息，获取上下行时隙的分配情况；步骤SB：用户终端在控制信令信道上发送业务呼叫信令；步骤SC：卫星根据接收的业务呼叫信令，以及时隙资源分配原则决定是否为其分配资源，并发送应答通知用户终端资源分配情况；步骤SD：用户终端收到应答后，如果为其分配信道资源，则在为其分配的时隙资源上发送业务数据，此时用户终端完成动态入网过程；如果没有为其分配信道资源，则表示入网未成功，重新执行步骤B，进行下一次动态入网申请。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述随机化映射方法的映射规则为一个散列函数，其计算公式如下表示：SLOTIndex=（ QUOTE
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
+ QUOTE
Figure DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
）modSLOTtotal_num；其中， QUOTE
Figure DEST_PATH_IMAGE006
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
为用户终端的ID号， QUOTE
Figure DEST_PATH_IMAGE008
Figure DEST_PATH_IMAGE008A
为时间基准， QUOTE
Figure DEST_PATH_IMAGE010
Figure DEST_PATH_IMAGE010A
为卫星ID号，SLOTtotal_num为时频资源的大小并保证其为一个素数，SLOTIndex为一个数字表示索引编号，对应时频资源中上的相同索引编号的时频资源。
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