CN113131996B - 一种基于地面站的通信优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于地面站的通信优化方法，地面站生成第一路由规则和不同于第一路由规则的第二路由规则，所述地面站将第一路由规则发送给第一虚拟操作系统且将第二路由规则发送给第二虚拟操作系统。通过这样的方式以缓解通信过程中的堵塞。

Description

一种基于地面站的通信优化方法

本案为申请号为CN201811486148.5，申请日为2018年12月06日，申请类型为发明专利，申请名称为一种卫星通信过程中缓解拥塞的方法的专利申请的分案。

技术领域

本发明涉及电通信技术领域，尤其涉及一种基于地面站的通信优化方法。

背景技术

卫星可以部署到轨道上以提供各种空基操作，例如军事和民用观测操作、通信操作、导航操作、天气操作和研究操作。卫星可包括用于执行所需任务的各种传感器和通信设备。

现有的卫星缓解拥塞的方法主要是算法层面的。

例如，授权公告号为CN102083133B的中国专利文献公开了一种基于Vegas算法改进的一种卫星网络拥塞控制方法，适用于对卫星网络的拥塞控制。在RTT中去掉由于距离变化而造成的RTT波动的影响，改进Vegas中BaseRTT的计算方法，改进后的BaseRTT称为BaseRTT_sat可以随距离的变化而变化，这样可以更准确的估算卫星网络的性能，可以对网络的拥塞窗口做出准确的调整。去掉了通信距离变化对Vegas算法在卫星网络进行拥塞控制造成的影响，提高了Vegas算法在卫星网络中性能，提高了卫星网络带宽分配的公平性，改进后的算法更适用于卫星网络。

又例如，授权公告号为CN104202257B的中国专利文献公开了一种基于带宽估计的卫星网络拥塞控制方法，包括以下步骤：S1：建立网络传输链路；S2：采用Hybla-BE拥塞控制算法进行数据通信；S3：地面站I的TCP发送端根据到达的ACK的接收频率计算带宽估计值；S4：计算期望带宽；S5：计算通信网络的剩余带宽、Hybla算法的拥塞窗口增长因子ρcurrent、Hybla-BE算法的拥塞窗口增长因子ρnew；S6：根据调整后的窗口增长因子ρnew调整拥塞窗口值；S7：调整拥塞窗口值：地面站I的TCP发送端通过动态估计带宽值预测网络的带宽环境，根据剩余带宽对窗口增长因子进行缩放调整，实现拥塞窗口值的增长可以动态适应网络带宽状况。

但是，算法的改进终究存在瓶颈，因此，本发明的目的是要从系统架构层面来进行改进，以在卫星通信过程中缓解拥塞。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种卫星通信过程中缓解拥塞的方法，本发明通过在同一个卫星上构建两个虚拟操作系统，然后通过若干卫星的两个虚拟操作系统分别构建两个彼此并行且路由规则彼此不同的第一子网络和第二子网络，以此使得同时启用的路由路径相对于现有技术而言更为多样化和分散化，使得本发明能通过这第一种形式缓解拥塞；而且由于利用同一套硬件构建了彼此并行的两套子网络，其中一个子网络内相应卫星节点出现拥塞时，可以通过该卫星节点的内部通信切换数据传输的子网络，以通过这第二种形式缓解拥塞，使得本发明的通信效率和缓解拥塞的能力得到提高。

根据一个优选实施方式，一种卫星通信过程中缓解拥塞的方法，包括：通过若干卫星组成通信网络且在组成该通信网络内每个卫星的底层操作系统上至少布置第一虚拟操作系统和第二虚拟操作系统；通过若干第一虚拟操作系统的通信连接构建通信网络的第一子网络；通过若干第二虚拟操作系统的通信连接构建通信网络的与第一子网络具有不同路由规则的第二子网络；在相应卫星节点在第一子网络和第二子网络之一内出现拥塞之时，相应卫星节点的第一虚拟操作系统或者第二虚拟操作系统通过相应卫星节点的内部通道获取需由出现拥塞的另一方对外传输的至少部分数据以切换传输所述至少部分数据的子网络。

根据一个优选实施方式，通过地面站生成第一路由规则和不同于第一路由规则的第二路由规则，所述地面站将第一路由规则发送给第一虚拟操作系统且将第二路由规则发送给第二虚拟操作系统，其中，相应的第一虚拟操作系统根据第一路由规则被配置为按照从优选路径中选择最优路径作为路由路径的原则进行路由，相应的第二虚拟操作系统根据第二路由规则被配置为按照从优选路径中忽略排序靠前的预设条数的路径后再从剩余路径中选择最优路径作为路由路径的原则进行路由。

根据一个优选实施方式，所述预设条数由地面站设定，并且所述预设条数大于等于二以降低第二子网络与第一子网络在相同的两个节点之间通信时两者路由路径的重叠；所述预设条数与组成通信网络的若干卫星的总数量相关，并且若干卫星的总数量越大，所述预设条数的值越大。

根据一个优选实施方式，所述第一子网络或所述第二子网络中的部分卫星节点发生拥塞之时，发生拥塞的部分卫星节点同时向第一子网络和第二子网络广播发生拥塞的拥塞情况，相应的第一虚拟操作系统和相应的第二虚拟操作系统至少部分地依据接收到的拥塞情况关联地调整从相应的源卫星节点到目的卫星节点的优选路径的排序。

根据一个优选实施方式，相应的第一虚拟操作系统和相应的第二虚拟操作系统至少部分地依据接收到的拥塞情况关联地调整从相应的源卫星节点到目的卫星节点的优选路径的排序的处理包括：根据所述拥塞情况确认发生拥塞的卫星节点和发生拥塞的子网络；先在发生拥塞的子网络中至少部分地根据拥塞情况调整从接收到广播的卫星节点到目的卫星节点的优选路径的排序得到第一排序结果之后，才在未发生拥塞的子网络中至少部分地根据拥塞情况和第一排序结果调整从接收到广播的卫星节点到目的卫星节点的优选路径的排序得到第二排序结果。

根据一个优选实施方式，所述通信网络由在第一轨道层中运行的若干卫星构成的第一星群和在第二轨道层中运行的若干卫星构成的第二星群组成；相应的第一虚拟操作系统和相应的第二虚拟操作系统根据第一路由规则和第二路由规则被配置为让同一个卫星上布置的第一虚拟操作系统和第二虚拟操作系统中的一个根据其所在卫星的邻居卫星的拥塞情况优先选择处于同一轨道层中路径绕开发生拥塞的邻居卫星进行通信而同一个卫星上布置的第一虚拟操作系统和第二虚拟操作系统中的另一个根据其所在卫星的邻居卫星的拥塞情况优先选择相邻轨道层的交叉路径绕开发生拥塞的邻居卫星进行通信。

根据一个优选实施方式，所述方法还包括：通过所述第一卫星群和/或所述第二卫星群中的至少一个卫星节点接收由地面站发送的环形链路配置文件，第一卫星群和第二卫星群根据所述环形链路配置文件在通信网络内的局部区域内周期性地建立的若干环形链路且每个环形链路由至少三个卫星节点构成，当环形链路的一个通信方向发生拥塞之时，优先尝试通过该环形链路的与该通信方向相反的反向通信方向进行通信，仅在反向通信方向依然存在拥塞之时才尝试切换传输数据的子网络的方式来传输该数据。

根据一个优选实施方式，组成通信网络的若干卫星根据环形链路配置文件周期性地更新路由表以建立周期变化的若干环形链路。

根据一个优选实施方式，组成通信网络的所有卫星在将数据传递到地面站时还关联地将该数据经过每个卫星的卫星编号、经过时刻和经过位置发送给地面站，在地面站根据若干卫星编号、经过时刻和经过位置分析组成通信网络的卫星群随时间关联的热点路径，所述地面站还根据接收到的若干卫星的轨道参数分析各卫星的位置规律性，所述地面站根据所述位置规律信息将存在位置规律且在至少预设个数的规律周期内保持该位置规律的若干卫星聚类为第一簇，然后在第一簇中根据时段可见性将在周期时段内可见的卫星聚类为第二簇，再根据第二簇和与每个第二簇关联的周期时段构建环形链路配置文件。

根据一个优选实施方式，至少基于指示通信网络的环形链路的正向通信方向或反向通信方向正在经历拥塞和/或故障的通信网络的状态信息，使用反向通信方向或正向通信方向将网络业务路由到目的卫星节点。

附图说明

图1是本发明采用的卫星的所设有的虚拟操作系统的一个优选实施方式的模块；

图2是本发明的一个优选实施方式的简化示意图；和

图3是环形链路的一个优选实施方式的简化示意图。

附图标记列表

100：卫星 110：第一虚拟操作系统

120：第二虚拟操作系统 130：第一备份虚拟操作系统

140：第二备份虚拟操作系统 200：地面站

300：环形链路 310：正向通信方向

320：反向通信方向

具体实施方式

下面结合附图1、2和3进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要理解的是，若出现“第一”、“第二”等术语，其仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，若出现术语“多个”，其含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，还需要理解的是，若出现“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，除非另有明确的规定和/或限定。

在本发明的描述中，还需要理解的是，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

本实施例公开了一种卫星通信过程中缓解拥塞的方法，或者说一种卫星通信方法，或者说一种基于子网络的卫星通信方法，该方法可以由本发明的系统和/或其他可替代的零部件实现。比如，通过使用本发明的系统中的各个零部件实现本发明的方法。

根据一个优选实施方式，该方法可以包括：通过若干卫星组成通信网络且在组成该通信网络内每个卫星的底层操作系统上至少布置第一虚拟操作系统110和第二虚拟操作系统120；通过若干第一虚拟操作系统110的通信连接构建通信网络的第一子网络；通过若干第二虚拟操作系统120的通信连接构建通信网络的与第一子网络具有不同路由规则的第二子网络；和/或在相应卫星节点在第一子网络和第二子网络之一内出现拥塞之时，相应卫星节点的第一虚拟操作系统110或者第二虚拟操作系统120通过相应卫星节点的内部通道获取需由出现拥塞的另一方对外传输的至少部分数据以切换传输至少部分数据的子网络。即，未出现拥塞的一方获取出现拥塞的另一方的至少部分数据，并通过未出现拥塞的一方所在的子网络将这部分数据传输到目的地址。例如，在第一子网络中，相应卫星节点出现拥塞之时，相应卫星节点的第一虚拟操作系统110的至少部分数据通过共享内存的通信方式传输给该相应卫星节点的第二虚拟操作系统120，由此转移到第二子网络传输。优选地，内部通道指作为宿主机的同一个卫星上为其上部署的虚拟操作系统提供的内部信道。比如，以内存共享方式提供的内部信道供第一虚拟操作系统110和第二虚拟操作系统120通信。本发明采用此方式至少能够实现以下有益技术效果：第一，通过不同虚拟操作系统在同一套硬件上建立路由规则彼此不同的第一子网络和第二子网络，以此使得同时启用的路由路径相对于现有技术而言更为多样化和分散化，使得本发明能通过这第一种形式缓解拥塞；第二，由于利用同一个卫星的硬件构建了彼此并行的两套子网络，第一子网络内相应卫星节点出现拥塞时，并不代表第二子网络内该相应卫星节点也出现了拥塞，因此，在该相应卫星节点发生拥塞之时，本发明能够在通过该相应卫星节点上部署的第一虚拟操作系统110和第二虚拟操作系统120之间采用内部通信的方式来转移部分数据的具体通信子网络，以此通过该第二种形式来缓解拥塞；第三，在同一卫星上搭建两个虚拟操作系统，相比于现有的每个卫星仅有一个操作系统而言，具有不会因单一的操作系统的崩溃而导致整个卫星完全下线的优势，并且在需要更新操作系统时，两套虚拟操作系统可以分时段更新，使得卫星可以在工作状态下完成系统更新。

根据一个可选的实施方式，数据的接收可以由每个卫星的底层操作系统负责。但是数据的转发可以由第一虚拟操作系统110和/或第二虚拟操作系统120依据各自的路由规则实现。比如，组网时为每个卫星分配一个路由地址、第一端口和第二端口，路由地址与底层操作系统关联，决定数据流向的具体卫星节点，第一端口和第二端口分别与第一虚拟操作系统110和第二虚拟操作系统120关联，决定数据是由第一虚拟操作系统110在第一子网络中转发还是由第二虚拟操作系统120在第二子网络中转发。

根据一个可选的实施方式，每个卫星可以至少具有两套通信模块。例如，每个卫星可以至少包括第一通信模块和第二通信模块。若干第一虚拟操作系统分别通过各自所在卫星的第一通信模模块组网以构成第一子网络，若干第二虚拟操作系统分别通过各自所在卫星的第二通信模块组网以构成第二子网络。

根据另一个可选的实施方式，每个卫星可以仅具有一套通信模块。卫星间通过各自仅有的通信模块共同构建第一子网络和第二子网络。第一子网络和第二子网络可以通过不同的时隙来传输信息。即，可以通过时隙传输的方式来让第一子网络和第二子网络利用一套通信模块进行数据传输。

优选地，第一虚拟操作系统110和/或第二虚拟操作系统120可以是虚拟机或者容器，尤其优选容器，其轻量化程度更高、启动速度更快且开销更小，更适于卫星这种内存资源和计算资源都受限且不能升级的情况。

根据一个优选实施方式，该方法可以包括：通过地面站200生成第一路由规则和不同于第一路由规则的第二路由规则；和/或地面站200将第一路由规则发送给第一虚拟操作系统110且将第二路由规则发送给第二虚拟操作系统120。优选地，第一虚拟操作系统110和第二虚拟操作系统120可以根据管理距离和通信延迟采用加权法对优选路径进行排序。优选地，第二路由规则中忽略优选路径的预设条数可以由用户或者决策装置在地面站200设定。

根据一个优选实施方式，通信网络可以由在第一轨道层中运行的若干卫星构成的第一星群和在第二轨道层中运行的若干卫星构成的第二星群组成。第一路由规则和第二路由规则可以被设置为让同一个卫星上布置的第一虚拟操作系统110和第二虚拟操作系统120中的一个根据其所在卫星的邻居卫星的拥塞情况优先选择处于同一轨道层中路径绕开发生拥塞的邻居卫星进行通信而另一个根据其所在卫星的邻居卫星的拥塞情况优先选择相邻轨道层的交叉路径绕开发生拥塞的邻居卫星进行通信。

根据一个优选实施方式，第一子网络或第二子网络中的部分卫星节点发生拥塞之时，发生拥塞的部分卫星节点可以同时向第一子网络和第二子网络广播发生拥塞的拥塞情况。相应的第一虚拟操作系统110和相应的第二虚拟操作系统120可以至少部分地依据接收到的拥塞情况关联地调整优选路径的排序。

优选地，相应的第一虚拟操作系统110和相应的第二虚拟操作系统120至少部分地依据接收到的拥塞情况关联地调整优选路径的排序的处理可以包括：根据拥塞情况确认发生拥塞的卫星节点和发生拥塞的子网络；和/或先在发生拥塞的子网络中至少部分地根据拥塞情况调整从接收到广播的卫星节点到目的卫星节点的优选路径的排序得到第一排序结果后，才在未发生拥塞的子网络中至少部分地根据拥塞情况和第一排序结果调整从接收到广播的卫星节点到目的卫星节点的优选路径的排序得到第二排序结果。

根据一个优选实施方式，第一轨道层的离地高度可以高于第二轨道层的离地高度。即，从空间上看，第一轨道层将第二轨道层包覆在内。

根据一个优选实施方式，该方法可以包括：通过第一卫星群和/或第二卫星群中的至少一个卫星节点接收由地面站200发送的环形链路配置文件。第一卫星群和第二卫星群可以根据环形链路配置文件在通信网络内的局部区域内周期性地建立的若干环形链路且每个环形链路由至少三个卫星节点构成。当环形链路的一个通信方向发生拥塞之时，可以优先尝试通过该环形链路的与该通信方向相反的反向通信方向320进行通信，仅在反向通信方向320依然存在拥塞之时才尝试切换传输数据的子网络的方式来传输该数据。优选地，在同等个数的卫星节点组成的从源卫星节点到目的卫星节点的环形链路和线性链路中，环形链路的最大管理距离小于等于预设倍数的线性链路的管理距离的情况下，该环形链路在路由表中的距离属性设定在该线性链路之前。因为环形链路有两个通信方向都可以到达目的地址，最大管理距离指其中具有最长通信路径的管理距离。假设从源卫星节点到目的卫星节点的一环形链路的管理距离包括5800km和6000km，一线性链路的管理距离是5000km，预设倍数是1.2，则最大管理距离6000km等于预设倍数的线性链路的管理距离6000km，该环形链路在路由表中的管理距离属性设定在该线性链路之前。即，假设除距离外的其他属性相同，则该环形链路相比于该线性链路而言更可能被选为路由路径。线性链路可以是指没有构成环形链路的通信链路。参见图3，图3中示出了第一轨道层中的环形链路300，具体见图中外层的几个卫星构成的环形链路300；图3中还示出了第一轨道层中的环形链路，具体见图中内层的几个卫星构成的环形链路300；图3中还示出了两个相邻轨道层中的几个卫星共同构成的环形链路300，为了附图清晰明了，这一部分并未示出环形链路两个通信方向，仅用虚线框指示环形链路。

优选地，一个卫星节点可以将本发明中提及的各种配置文件提供给处于同一对等组中的其他卫星节点，允许其他卫星节点提供应用的操作而不直接从地面站200接收通信。另外，类似于向卫星节点提供初始配置，地面站200还可以用于向在卫星节点中操作的每个应用提供更新，并且还可以更新每个卫星节点上的任何调度信息。

优选地，本发明中提及的各种配置文件可能具有多种具体格式，以适配于异构的卫星通信网络。比如，环形链路配置文件可能具有多个格式版本，以适配于异构的卫星实现配置。

优选地，环形链路可以包括各种逻辑、物理和/或应用程序编程接口。环形链路可以使用光学、空气、空间或一些其他元素作为传输介质。第一轨道层和第二轨道层的通信可以各自使用各种协议和格式，例如因特网协议、以太网、传输控制协议、WiFi、蓝牙和/或一些其他通信格式。环形链路可以包括用于在端点之间传输业务的路由器、交换机、网桥和业务处理节点中的至少一个。

根据一个优选实施方式，组成通信网络的所有卫星在将数据传递到地面站200时还可以关联地将该数据经过每个卫星的卫星编号、经过时刻和经过位置发送给地面站200。在地面站200可以根据若干卫星编号、经过时刻和经过位置分析组成通信网络的卫星群随时间关联的热点路径。地面站200可以根据接收到的若干卫星的轨道参数分析各卫星的位置规律性。地面站200可以根据位置规律信息将存在位置规律且在至少预设个数的规律周期内保持该位置规律的若干卫星聚类为第一簇。地面站可以在第一簇中根据时段可见性将在周期时段内可见的卫星聚类为第二簇。地面站可以根据第二簇和与每个第二簇关联的周期时段构建至少部分覆盖热点路径的环形链路配置文件。优选地，若干地面站200可以分别收到若干卫星编号、经过时刻和经过位置并汇总到其中一个地面站200构成汇总数据，并由该其中一个地面站200根据接收到的汇总数据来构建环形链路配置文件。

根据一个优选实施方式，组成通信网络的若干卫星可以根据环形链路配置文件周期性地更新路由表以建立周期变化的若干环形链路。优选地，组成通信网络的若干卫星根据环形链路配置文件构建随时间周期变化的若干环形链路。因为随着卫星的相对移动，部分卫星的可见性是周期变化的，因此环形链路的数量和位置是变化的。优选地，根据环形链路配置文件周期性地更新路由表是随组成通信网络的若干卫星的周期性运动导致部分卫星的可见性周期性变化而更新的。优选地，更新路由表的方式是将当前周期失效的环形链路从路由表中删除而将当前周期新增的环形链路添加到路由表中。本发明采用此方式至少能够实现以下有益技术效果：能够保证路由表内的环形链路的可靠性，从而使得数据能够高效地传输。

根据一个优选实施方式，至少基于指示通信网络的环形链路的正向通信方向310或反向通信方向320正在经历拥塞和/或故障的通信网络的状态信息，使用反向通信方向320或正向通信方向310将网络业务路由到目的卫星节点。优选地，在通信网络的业务的路由期间，部分地基于环形链路的状态信息确定其上路由业务在到达相应目的卫星节点时优先采用的业务方向。即，假设一个数据可以通过一个环形链路的反向通信方向320更快速地送到目的地址，但是反向通信方向320正在经历拥塞，则优先采用正向通信方向310将网络业务路由到目的卫星节点。优选地，状态信息可以包括拥塞状态和/或故障状态。

优选地，一个卫星节点可以各自与一个或多个其他卫星节点和用于平台的地面站200交换拥塞状态。该拥塞状态可以包括每个应用的当前拥塞状态信息，例如正在操作的任务或过程，并且还可以交换至少部分地从卫星的传感器生成的数据。该数据可以用在对等组中，其中第一卫星可以识别第一组数据，并将第一组数据提供给第二卫星。然后，第二卫星可识别第二组数据，并处理由应用程序定义的第一和第二组数据以确定相应的对象。作为示例，该操作可以用在成像操作中，其中第一卫星可以在第一时间段内拍摄物体的图像，并且将图像的关联的第一组数据提供给第二卫星。第二卫星可以拍摄后续图像并将与后续图像的第二组数据用于第一图像和后续图像以确定对象。

根据一个优选实施方式，每个卫星至少包括第一备份虚拟操作系统130和第二备份虚拟操作系统140，第一备份虚拟操作系统130实时处于在线状态且对第一和第二虚拟操作系统120的状态进行监控，在第一和第二虚拟操作系统120中的至少一个发生故障时接管发生故障的第一或第二虚拟操作系统120的角色且唤醒处于休眠状态的第二备份虚拟操作系统140以继续监控第一和第二虚拟操作系统120并准备替换后续发生故障的第一或第二虚拟操作系统120。即，假设第二虚拟操作系统120出现故障，则第一备份虚拟操作系统130接管第二虚拟操作系统120的角色，作为第二虚拟操作系统120执行其任务。

优选地，在发生故障的第一或第二虚拟操作系统120重启后，第二备份虚拟操作系统140通知其在该卫星节点中的角色已被第一备份虚拟操作系统130接替，则发生故障的第一或者第二虚拟操作系统120则接替第一备份虚拟操作系统130的角色进入休眠状态以待第二备份虚拟操作系统140将接替第一和第二虚拟操作系统120时被第二备用操作系统唤醒以继续监控第一和第二虚拟操作系统120。

实施例2

本实施例可以是对实施例1的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

根据一个优选实施方式，该方法可以包括：通过在第一轨道层中运行的若干卫星构成的第一星群和在第二轨道层中运行的若干卫星构成的第二星群组成通信网络；参与通信网络组网的每个卫星的底层操作系统上至少布置有彼此以共享内存方式通信的第一虚拟操作系统110和第二虚拟操作系统120；综合通信网络包括所有第一虚拟操作系统110组成的第一子网络和所有第二虚拟操作系统120组成的第二子网络；第一子网络由第一路径配置文件配置以执行第一路由规则，第二子网络由第二路径配置文件配置以执行第二路由规则。

根据一个优选实施方式，该方法可以包括：至少在第一轨道层和第二轨道层之一中形成环形链路；和/或在卫星通信过程中至少部分地基于通信网络的拥塞状态通过环形链路选择性地交换第一轨道层和第二轨道层之间的通信。

根据一个优选实施方式，该方法可以包括：通过在第一轨道层中运行的若干卫星构成的第一卫星群和在第二轨道层中运行的若干卫星构成的第二卫星群组成综合通信网络；参与通信网络组网的每个卫星节点的操作系统上至少布置有第一虚拟操作系统110和第二虚拟操作系统120；通信网络包括所有第一虚拟操作系统110组成的第一子网络和所有第二虚拟操作系统120组成的第二子网络；第一子网络由第一路径配置文件配置，当第一子网络中的局部卫星节点出现拥塞时，向局部卫星节点发送数据的卫星节点至少部分地从该局部卫星节点的同轨道层的同层邻居卫星节点寻找替代通信路径，当第二子网络中的局部卫星节点出现拥塞时，向局部卫星节点发送数据的卫星节点至少部分地从该局部卫星节点的相邻轨道层的异层邻居卫星节点寻找替代通信路径；相应的第一虚拟操作系统110所在的宿主卫星节点的第一子网络出现拥塞之时，宿主卫星节点的第二虚拟操作系统120依据与之同宿主的第一虚拟操作系统110的请求而将第一虚拟操作系统110的情况向关联的卫星节点广播并依据第二路径配置文件路由。

实施例3

本实施例公开了一种卫星通信系统，尤其是一种能缓解拥塞的卫星通信系统，该系统适于执行本发明记载的各个方法步骤，以达到预期的技术效果。

根据一个优选实施方式，该卫星通信系统可以包括若干卫星。每个卫星的底层操作系统上可以至少布置第一虚拟操作系统110和第二虚拟操作系统120。若干第一虚拟操作系统110的通信连接构建通信网络的第一子网络。若干第二虚拟操作系统120的通信连接构建通信网络的与第一子网络具有不同路由规则的第二子网络。在相应卫星节点在第一子网络和第二子网络之一内出现拥塞之时，相应卫星节点的第一虚拟操作系统110或者第二虚拟操作系统120可以通过相应卫星节点的内部通道获取需由出现拥塞的另一方对外传输的至少部分数据以切换传输至少部分数据的子网络。

根据一个优选实施方式，该卫星通信系统在第一轨道层中轨道运行的第一卫星群和在第二轨道层中运行的第二卫星群，在卫星之间形成的通信网络，该卫星通信系统被配置为至少部分地基于通信网络的拥塞状态或者拥塞情况选择性地交换第一轨道层和第二轨道层之间的通信。优选地，至少在第一轨道层和第二轨道层中的至少一个中构建能螺旋性循环通信业务的环形链路。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于地面站的通信优化方法，其特征在于，

所述地面站（200）生成第一路由规则和不同于所述第一路由规则的第二路由规则，所述地面站（200）将所述第一路由规则发送给第一虚拟操作系统（110）且将所述第二路由规则发送给第二虚拟操作系统（120），相应的所述第一虚拟操作系统（110）根据所述第一路由规则被配置为按照从优选路径中选择最优路径作为路由路径的原则进行路由；相应的所述第二虚拟操作系统（120）根据所述第二路由规则被配置为按照从优选路径中忽略排序靠前的预设条数的路径后再从剩余路径中选择最优路径作为路由路径的原则进行路由；

所述第一虚拟操作系统（110）和所述第二虚拟操作系统（120）布置在组成通信网络的每个卫星的底层操作系统上，通过若干所述第一虚拟操作系统的通信连接构建通信网络的第一子网络；通过若干所述第二虚拟操作系统的通信连接构建通信网络的与所述第一子网络具有不同路由规则的第二子网络；在相应卫星节点在所述第一子网络和所述第二子网络之一内出现拥塞之时，所述相应卫星节点的所述第一虚拟操作系统或者所述第二虚拟操作系统通过所述相应卫星节点的内部通道获取需由出现拥塞的另一方对外传输的至少部分数据以切换传输所述至少部分数据的子网络；

所述地面站（200）能够向在卫星节点中操作的每个应用提供更新，并且能够更新每个卫星节点上的任何调度信息，若干所述地面站（200）能够分别收到若干卫星编号、经过时刻和经过位置并汇总到其中一个所述地面站（200）构成汇总数据，并由其中一个所述地面站（200）根据接收到的汇总数据来构建环形链路配置文件。

2.如权利要求1所述的通信优化方法，其特征在于，预设条数由所述地面站（200）设定，并且所述预设条数大于等于二以降低所述第二子网络与所述第一子网络在相同的两个节点之间通信时两者路由路径的重叠；

所述预设条数与组成所述通信网络的若干所述卫星的总数量相关，并且若干所述卫星的总数量越大，所述预设条数的值越大。

3.如权利要求2所述的通信优化方法，其特征在于，组成通信网络的若干卫星根据所述环形链路配置文件周期性地更新路由表以建立周期变化的若干环形链路。

4.如权利要求3所述的通信优化方法，其特征在于，根据环形链路配置文件周期性地更新路由表是随组成通信网络的若干卫星的周期性运动导致部分卫星的可见性周期性变化而更新的，更新路由表的方式为：将当前周期失效的环形链路从路由表中删除而将当前周期新增的环形链路添加到路由表中。

5.如权利要求4所述的通信优化方法，其特征在于，组成所述通信网络的所有所述卫星在将数据传递到地面站（200）时还关联地将该数据经过每个所述卫星的卫星编号、经过时刻和经过位置发送给所述地面站（200），在所述地面站（200）根据若干所述卫星编号、所述经过时刻和所述经过位置分析组成所述通信网络的卫星群随时间关联的热点路径。

6.如权利要求5所述的通信优化方法，其特征在于，所述地面站（200）还根据接收到的若干所述卫星的轨道参数分析各卫星的位置规律性。

7.如权利要求6所述的通信优化方法，其特征在于，所述地面站（200）根据所述卫星的位置规律信息将存在位置规律且在至少预设个数的规律周期内保持该位置规律的若干卫星聚类为第一簇，然后在第一簇中根据时段可见性将在周期时段内可见的卫星聚类为第二簇，再根据第二簇和与每个第二簇关联的周期时段构建环形链路配置文件。

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