CN113395104A - 基于全局业务分布的馈电链路切换方法 - Google Patents

基于全局业务分布的馈电链路切换方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113395104A
CN113395104A CN202110659947.3A CN202110659947A CN113395104A CN 113395104 A CN113395104 A CN 113395104A CN 202110659947 A CN202110659947 A CN 202110659947A CN 113395104 A CN113395104 A CN 113395104A
Authority
CN
China
Prior art keywords
satellite
ground
ground station
satellites
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110659947.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113395104B (zh
Inventor
田丰
刘宇婷
李国通
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Engineering Center for Microsatellites
Innovation Academy for Microsatellites of CAS
Original Assignee
Shanghai Engineering Center for Microsatellites
Innovation Academy for Microsatellites of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Engineering Center for Microsatellites, Innovation Academy for Microsatellites of CAS filed Critical Shanghai Engineering Center for Microsatellites
Priority to CN202110659947.3A priority Critical patent/CN113395104B/zh
Publication of CN113395104A publication Critical patent/CN113395104A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113395104B publication Critical patent/CN113395104B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18513—Transmission in a satellite or space-based system
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18519—Operations control, administration or maintenance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于全局业务分布的馈电链路切换方法，包括：在进行馈电链路分配时，根据地面已有业务分布，将所有地面站按照所在区域的业务量进行排序，按照优先级依次为地面站的多个天线分配落地星；在为地面站分配落地星时，根据卫星可视时间、馈电链路速率、星上负载量三个参数，在优化星地间网络容量的同时，最大程度的将星上需要落地的数据进行下传，以提高馈电链路利用率。

Description

基于全局业务分布的馈电链路切换方法
技术领域
本发明涉及LEO卫星技术领域，特别涉及一种基于全局业务分布的馈电链路切换方法。
背景技术
低轨道卫星网络可以覆盖全球，作为地面通信网络的绝佳补充，为世界所有地区提供互联网接入服务，是下一代空天地集成通信系统的关键部分。但是卫星与地面信关站之间的馈电链路会由于卫星相对地面的高速移动以及卫星覆盖范围的变化而频繁切换。在传统的低轨卫星网络中，由于技术与应用范围的限制，卫星数量与地面站数量有限，卫星在选择地面站时通常选择距离最近的地面站作为落地信关站。随着各类巨型低轨卫星星座的提出，地面站的数量也随之增加，如Starlink的巨型星座未来将需要超过10000个信关站作为空间信息网的地面支撑。为了实现全球无间隙覆盖，低轨卫星网络中卫星间的轨迹区域通常存在重叠，这种情况在极轨道网络的中高纬度地区更加明显。地面站的密集部署与卫星间重叠覆盖使得卫星在同一时间内与多个地面信关站可见，而信关站也同时可与多个卫星可见，在这种情况下如何为卫星合理选择落地信关站，使得空间信息网与地面信关站之间的网络容量最大，且各信关站间承载的流量均衡不阻塞亟待研究。
在星地融合网络中，卫星与地面间的切换主要分为卫星与地面固定信关站间的馈电链路切换、以及卫星与地面移动用户之间的用户链路切换，而由于现有低轨卫星星座地面信关站数量有限，故大多数研究都围绕用户链路的切换而展开。现有技术中没有研究星间链路的低轨卫星星座馈电链路切换，当卫星间可通过星间链路卸载数据、地面站数量增加、地面站可同时连接多个卫星时，现有技术没有提出较好的解决方案。
低轨卫星星座主要分布在距离地面500-1500千米的低空轨道上，与GEO卫星相比，LEO卫星具有较低的传输时延和较弱的信号衰减，可以有效降低发射功率，控制成本，因此低轨卫星网络在通信系统的未来发展中占有重要地位。另一方面，LEO卫星质量、尺寸与覆盖面积都更小，建设巨型低轨卫星星座是主要的发展趋势，这样可以降低生产成本，也可以通过多星覆盖增加网络容量。在LEO网络中，当地面信关站离开卫星的星下覆盖区域，卫星与地面站间的馈电链路将断开，此时信关站必须切换到另一个(或几个)可见范围内的卫星，确保星地之间的馈电链路连接。随着LEO卫星通信系统的普及，LEO网络中卫星节点的数量与地面信关站的数量都在增加，且低轨卫星相对地面在做高速运动，卫星与地面信关站间馈电链路切换的选择更加重要。而现有技术中的上述问题导致现有的巨型极轨道LEO卫星网络馈电链路切换频繁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于全局业务分布的馈电链路切换方法，以解决现有的巨型极轨道LEO卫星网络馈电链路切换频繁的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于全局业务分布的馈电链路切换方法，包括：
在进行馈电链路分配时，根据地面已有业务分布，将所有地面站按照所在区域的业务量进行排序，按照优先级依次为地面站的多个天线分配落地星；以及
在为地面站分配落地星时，根据卫星可视时间、馈电链路速率、星上负载量三个参数，在优化星地间网络容量的同时，最大程度的将星上需要落地的数据进行下传，以提高馈电链路利用率。
可选的，在所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法中，还包括：
在卫星工具包中建立低轨卫星网络模型与地面站模型，观测地面站与低轨卫星网络卫星节点之间的切换关系，并统计某时间段内地面信关站的可视卫星及可视时间；
以信关站部署密集的区域分布为主，并在其他大洲边缘或大陆边缘部署地面站；
低轨卫星星座的分析模型以极轨道构建空间信息网，设置单星星下扫描半锥角；
根据以上仿真条件进行仿真，获取地面站与卫星馈电链路结论。
可选的，在所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法中，地面站与卫星馈电链路结论包括：
在同一时间，地面站能够与多颗卫星构成馈电链路；
单个地面站的可见卫星数量与纬度、卫星轨道以及卫星星下半锥角有关；
其中卫星的轨道高度、轨道间隔以及星下半锥角决定相邻卫星间的重叠区域；
基于全局业务分布的馈电链路切换方法还包括：
根据地面站与卫星馈电链路结论，得到地面站在不同纬度上同时可见的卫星数；
根据地面站与卫星馈电链路结论，在多颗可视卫星中选择其中的几颗卫星建立馈电链路，以使星地之间的网络吞吐量达到最大且使得各地面站之间负载均衡。
可选的，在所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法中，还包括：
在星地间馈电链路切换模型中，低轨卫星节点间通过ISL进行通信，每个地面信关站与多个卫星节点建立馈电链路，将极轨道LEO星地切换关系建模为无向图G＝(S,U，L,F)，其中S表示卫星集合，S＝{S1,...,Sm}，m为卫星节点个数，U表示地面信关站集合，U＝{U1,...,Un}，n为地面站的个数，L表示卫星间的ISL集合，F表示卫星与地面站间的馈电链路集合；
根据不同卫星相对地面站的建链时长、链路质量、切换时间、是否被其他地面站占用等因素不同，地面站对可视范围内的卫星进行优先级排序，与地面站建立馈电链路的卫星作为可落地星，其他需要跟地面核心网进行数据交互的卫星通过可落地星进行通信。
可选的，在所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法中，还包括：
使用自相关播报系统和自动识别系统实时采集的全球交通和海上交通数据建立全球用户数据分布模型；
根据自相关播报系统和自动识别系统实时采集的数据，分别建立飞机业务场景、船舶业务场景和混合业务场景下一个月内的数据分布；
基于全局业务分布的馈电链路切换方法还包括：
将卫星与地面信关站间馈电链路的连接时间作为衡量星地间通信能力的参数，地面控制中心与卫星节点交互的指令信息、以及卫星星下用户获取的地面核心网信息通过落地卫星进行传输。
可选的，在所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法中，还包括：
地面控制中心根据设计的轨道构型与卫星星座运行的规律，计算在轨道运行期间进入各地面站的可视卫星、以及其进入与离开可视区域的时间；
根据星地间馈电链路切换模型，Ti表示地面站Ui在轨道运行周期内与m颗卫星间的可视时间矩阵，其中Ti的第j列表示地面站Ui与卫星节点Sj间的关系，
Figure BDA0003114801720000041
表示地面站Ui进入卫星节点Sj覆盖区域的时间，
Figure BDA0003114801720000042
表示地面站Ui离开卫星节点Sj覆盖区域的时间；
Figure BDA0003114801720000043
公式(1)表示地面站Ui与卫星节点集S在一段时间内的可见关系，地面站在卫星节点覆盖域内的可见时间不等于馈电链路的可通信时间；
在地面站Ui与卫星节点Sj可见时间范围内，需要除去地面站Ui将天线方向从上一颗连接的落地星转向该卫星的转向时间等，△tij表示地面站Ui的切换时间，△tij与地面站Ui前后将要连接的两颗卫星相对Ui的位置有关，根据卫星星历数据计算得出；
若Ui在t-时刻没有连接落地星，则△tij＝0。Tij(t)表示在时刻t卫星Sj与地面站Ui的剩余可通信时间；
Figure BDA0003114801720000044
可选的，在所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法中，还包括：
链路状态好的卫星与地面站有更高的建链优先级，在实际的卫星场景中，卫星相对地面站距离近、仰角高时具有更好的信道质量；
将星地间馈电链路的速率与距离相联系，Bij(t)表示在时刻t卫星Sj与地面站Ui间的链路速率；
Figure BDA0003114801720000051
其中Dmin表示卫星轨道处于地面站Ui正上方、仰角约为90°时星地之间的距离，d(t)表示时刻t卫星Sj与地面站Ui间的链路距离，由地面控制中心计算得到，B表示星地间具有最佳位置时的链路速率；
当d(t)＝Dmin时，卫星Sj与地面站Ui间的链路速率达到最佳。
可选的，在所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法中，还包括：
低轨卫星网络中，卫星节点间通过星间链路协同工作，有数据落地需求但无法跟地面站直接建立连接的卫星，将数据通过路由传输给可落地星；
根据不同卫星星下用户数、单用户产生的业务量不同，总用户数据量存在差别，不同卫星所承载的流量不同，为不同负载的卫星区分落地优先级；
根据卫星承载的业务数与数据量反映卫星当前负载状况，Cj(t)表示时刻t卫星Sj的负载量；
Figure BDA0003114801720000057
其中，k代表不同的星上业务、其他星产生的业务或卫星Sj的原发业务，
Figure BDA0003114801720000053
表示在t时刻业务k需要通过卫星Sj下传的数据。
可选的，在所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法中，还包括：
将可通信时间、链路速率和卫星负载状态进行归一化，将各数据进行相对值变化如下：
Figure BDA0003114801720000054
Figure BDA0003114801720000055
Figure BDA0003114801720000056
其中Ni(t)表示t时刻地面站Ui的候选卫星集，T′ij(t)与B′ij(t)均是原数据的直接归一化；
C′ij(t)的原数据Cj(t)负载状态与地面站无关，通过将Cj(t)与地面站Ui的候选卫星集Ni(t)内的数据比较，进行归一化，得出卫星Sj相对地面站Ui的负载状态，以进行最终的决策；
卫星Sj在地面站Ui候选卫星集Ni(t)内的最终选择参数为Qij(t)，计算方式如下：
Qij(t)＝λ1T′ij(t)+λ2B′ij(t)+λ3C′ij(t)#...(8)
其中λ1、λ2、λ3的大小设置代表可通信时间、链路速率和卫星负载状态在最终决策中所占的比例。
可选的，在所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法中，还包括：
通过地面控制中心对全球历史业务数据信息进行收集与分析，得到各地面站周围的历史数据量集合H＝{H1,...,Hn}，n为地面站数量，按照历史数据量的大小对地面站集合U进行从大到小排序；
在考虑为地面站分配落地卫星时，优先考虑历史数据量大的卫星，顺次分配；
ts、te分别代表需要为地面站分配落地卫星的起止时间，fnum为单地面站可连接卫星的最大数目；
对于单个地面站Ui而言，在初始时刻ts，得到该地面站的可视卫星集Ni(ts)，将集合内的卫星按照公式(8)进行优先级排序，取前fnum个卫星分配给地面站Ui的天线，则对于这fnum条馈电链路有fnum个链路断开时间，即集合
Figure BDA0003114801720000062
将集合t内的元素按照从小到大的顺序排列，并将
Figure BDA0003114801720000063
分别与te进行比较，若tl≥te，1≤l≤fnum，则代表tl所对应的天线已经完成馈电链路切换方案，将其从集合t内除去，否则，继续在tl时刻查找可落地卫星为其分配，更新tl后重新加入集合；
在某一tl时刻可能当前卫星不存在可视卫星，即
Figure BDA0003114801720000061
则将tl+△t重新加入集合，△t为固定问询步长；
对于单颗卫星Ui持续执行上述步骤，直到Ui的所有与馈电链路连接的天线均在[tl,te]时段内分配完毕。
本发明的发明人经研究发现，因卫星馈电链路的切换和卫星用户链路的切换同属卫星与地面的切换，但用户终端相对地面信关站的移动性更高。用户设备所涉及的在单星下波束间切换以及相邻星下的切换对整网其他部分影响较小，而空间信息网通过地面信关站设备进行数据落地，在信关站可同时与多颗卫星建立连接时，如何合理分配卫星的落地信关站，使得全网增加的网络容量、各地面站间数据均衡程度以及实际业务加载中所达到的容量峰值均能达到较好的性能，本发明将就此问题展开研究。
在本发明提供的基于全局业务分布的馈电链路切换方法中，通过在进行馈电链路分配时，根据地面已有业务分布，将所有地面站按照所在区域的业务量进行排序，按照优先级依次为地面站的多个天线分配落地星；在为地面站分配落地星时，根据卫星可视时间、馈电链路速率、星上负载量三个参数，在优化星地间网络容量的同时，最大程度的将星上需要落地的数据进行下传，以提高馈电链路利用率。在卫星工具包(STK)与Matlab中基于飞机与船舶的实际业务场景对基于全局业务分布的馈电链路切换策略进行仿真，结果表明与其他切换策略相比，本发明的策略能够增加6％到10％的网络容量，并将落地数据量提升约70％，对于实际应用场景中馈电链路的切换具有参考价值。
附图说明
图1是本发明一实施例中的地面信关站部署示意图；
图2是本发明一实施例中的卫星轨迹重叠图示意图；
图3是本发明一实施例中的卫星与地面站间可视关系示意图；
图4是本发明一实施例中的不同业务场景下的用户数据分布示意图；
图5是本发明一实施例中的伯尔尼地面站的可视卫星示意图；
图6是本发明一实施例中的馈电链路切换策略流程示意图；
图7是本发明一实施例中的飞机业务场景与地面站可视卫星分布示意图；
图8是本发明一实施例中的不同切换策略的系统增加容量示意图；
图9是本发明一实施例中的不同切换策略的数据下传量示意图；
图10是本发明一实施例中的不同切换策略的链路切换次数示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。
应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。
在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。
在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。
在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。
在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。
另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的基于全局业务分布的馈电链路切换方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的目的在于提供一种基于全局业务分布的馈电链路切换方法，以解决现有的巨型极轨道LEO卫星网络馈电链路切换频繁的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于全局业务分布的馈电链路切换方法，包括：在进行馈电链路分配时，根据地面已有业务分布，将所有地面站按照所在区域的业务量进行排序，按照优先级依次为地面站的多个天线分配落地星；在为地面站分配落地星时，根据卫星可视时间、馈电链路速率、星上负载量三个参数，在优化星地间网络容量的同时，最大程度的将星上需要落地的数据进行下传，以提高馈电链路利用率。
为了观测地面站与低轨卫星网络卫星节点之间的切换关系，本发明在STK中建立低轨卫星网络模型与地面站模型，并统计2020年4月6日4:00-2020年4月7日4:00间地面信关站的可视卫星及可视时间。地面站部署如表1所示，其中东经、北纬为‘+’，西经、南纬为‘-’。
表1地面站部署位置
Figure BDA0003114801720000091
部署后的地面站分布如图1所示，为前期分析简便，暂时以信关站部署密集的国内与欧洲分布为主，并在南美洲的巴西利亚、非洲的开普敦以及靠近北极点的挪威最北城市朗伊尔部署地面站。
低轨卫星星座的分析模型以极轨道Walker 288/12/6构建空间信息网，单星星下扫描半锥角为55°。如图2所示，分别为国内北京与瑞士伯尔尼在星座下的卫星覆盖情况，从图中可以看出，在同一时间，地面站可与多颗卫星构馈电链路。在仿真开始时刻，位于北京的地面站可与LEO0304、LEO0305、LEO0403、LEO0404、LEO0405、LEO0503、LEO0504七颗卫星保持可见性，其中由于反向缝的存在使1轨与12轨的轨道间隙较小，当反向缝运行到地面站上方时，星下重叠现象会更加明显。而当地面站分布密集时，同一卫星下可能会覆盖很多地面站，如当9轨运行到欧洲境内时，LEO0917将同时可见位于柏林、伦敦、伯尔尼、巴黎和罗马的地面站。
对于单个地面站而言，可见卫星数量与纬度、卫星轨道以及卫星星下半锥角有关。其中卫星的轨道高度、轨道间隔以及星下半锥角决定了相邻卫星间的重叠区域。以轨道高度1050千米、轨道间隔15.5°、星下半锥角为55°的低轨卫星网络为例。在这种场景下，同轨内相邻两颗卫星间以及相邻轨道(同向、异向)轨道内始终存在重叠区，间隔1轨的轨道在进入纬度26°左右开始存在稳定重叠区，间隔2轨的轨道在进入纬度54°左右开始存在稳定重叠区，间隔3轨的轨道在进入纬度63°左右开始存在稳定重叠区，在高于65°左右的地区各轨道间均有重叠覆盖区。
根据上述信息可以推断出，地面站在纬度0-26°内同时可见5-6颗卫星，在纬度26-54°内同时可见7颗卫星，在纬度54-63°内同时可见7-11颗卫星，在63°至极地地区，可见卫星数大于11颗，在极点附近同时可见大于20颗卫星。
因此，如何在多颗可视卫星中选择其中的几颗卫星建立馈电链路，使得星地之间的网络吞吐量达到最大且使得各地面站之间负载均衡，是本发明的研究重点。
本实施例提出了一种典型的馈电链路切换策略，由于现有支持低轨卫星网络数据落地的地面站数量较少，相关研究比较有限，卫星在连接地面站时通常按照一些经典准则进行选择，常用的五种准则介绍如下：
最大仰角准则：在该准则中，地面站总是选择具有最大仰角(距离最近)的卫星进行馈电链路的链接，认为可以保证最好的链路质量。
最强信号准则：地面站在进行馈电连接时，选择接受信号最强的卫星，以便取得最好的服务质量。
最长可视时间准则：卫星与地面站间的切换需要时间，而且由于星地相对运动难以有较长时间的稳定链路，尽量保证馈电链路的长时连接，也有助于星上路由方案。
最大负载准则：考虑到不同卫星所承载的业务量不同，为了缓解卫星负载压力，地面站选择具有最大负载的卫星进行建链。
最短传输路径准则：地面在选择馈电链路连接卫星时，选择时各业务传输路径最短的卫星，使得传输时延最低，但该策略目前计算复杂，实施困难，可做参考。
本实施例的星地间馈电链路系统模型包括：由对低轨卫星网络中地面固定信关站与卫星节点之间的馈电链路分析可知，在不同的纬度范围内地面信关站均可与多颗卫星建立连接。在低轨极轨道卫星网络中，轨道倾角接近90°，在极地地区各轨道面存在交叉，纬度越高，卫星之间的重叠覆盖率越高。在当前部署巨型低轨卫星网络的趋势下，地面信关站的部署也越来越密集，单星下覆盖的信关站越来越多，卫星与地面信关站间呈现越来越复杂的“多对多”关系，如图3所示。
本发明的星地间馈电链路切换模型中，低轨卫星节点间可以通过ISL进行通信每个地面信关站可以与多个卫星节点建立馈电链路，将极轨道LEO星地切换关系建模为无向图G＝(S,U,L,F)，其中S表示卫星集合，S＝{S1,...,Sm}，m为卫星节点个数，U表示地面信关站集合，U＝{U1,...,Un}，n为地面站的个数，L表示卫星间的ISL集合，F表示卫星与地面站间的馈电链路集合。因为不同卫星相对地面站的建链时长、链路质量、切换时间、是否被其他地面站占用等因素不同，地面站对可视范围内的卫星会有优先级排序，与地面站建立馈电链路的卫星被称为可落地星，其他需要跟地面核心网进行数据交互的卫星可以通过可落地星进行通信。
本发明使用自相关播报系统(Automatic Dependent Surveillance Broadcast,ADS-B)和自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)实时采集的全球交通和海上交通数据建立全球用户数据分布模型。
根据ADS-B和AIS实时采集的数据，分别建立不同业务场景下一个月内的数据分布，如图4所示，包括飞机业务场景、船舶业务场景和混合业务场景三种。
在低轨卫星通信系统中，由于轨道高度低卫星相对地球做高速运动，地面站固定不动，所以星地融合网络中馈电链路的切换主要是由于卫星的移动引起的。卫星与地面信关站间馈电链路的连接时间是衡量星地间通信能力的一个重要参数，地面控制中心与卫星节点交互的指令信息和卫星星下用户需要获取的地面核心网信息等都需要通过落地卫星进行传输。如图5所示为7-9轨部分卫星相对伯尔尼地面站的可视关系，可以看到同一时间伯尔尼地面站可以与同轨的两颗相邻卫星保持可见关系，与不同轨道的7颗卫星保持可见性，可视时长约为10分钟。
本发明中，地面控制中心根据设计的轨道构型与卫星星座运行的规律，计算在轨道运行期间进入各地面站的可视卫星与其进入与离开可视区域的时间。根据星地间馈电链路系统模型，Ti表示地面站Ui在轨道运行周期内与m颗卫星间的可视时间矩阵，其中Ti的第j列表示地面站Ui与卫星节点Sj间的关系，
Figure BDA0003114801720000121
表示地面站Ui进入卫星节点Sj覆盖区域的时间，
Figure BDA0003114801720000122
表示地面站Ui离开卫星节点Sj覆盖区域的时间。
Figure BDA0003114801720000123
公式(1)描述了地面站Ui与卫星节点集S在一段时间内的可见关系，但地面站在卫星节点覆盖域内的可见时间不等于馈电链路的可通信时间。在地面站Ui与卫星节点Sj可见时间范围内，需要除去地面站Ui将天线方向从上一颗连接的落地星转向该卫星的转向时间等，△tij表示地面站Ui的切换时间，△tij与地面站Ui前后将要连接的两颗卫星相对Ui的位置有关，可以根据卫星星历数据计算得出。若Ui在t-时刻没有连接落地星，则△tij＝0。Tij(t)表示在时刻t卫星Sj与地面站Ui的剩余可通信时间。
Figure BDA0003114801720000124
在地面的可视范围内，不同卫星与地面站间的链路状态是不同的，可以将卫星与地面站的连接看做是一个竞争资源的过程。链路状态好的卫星应该与地面站有更高的建链优先级，在实际的卫星场景中，卫星相对地面站距离近、仰角高时具有更好的信道质量。
在本发明中，将星地间馈电链路的速率与距离相联系，Bij(t)表示在时刻t卫星Sj与地面站Ui间的链路速率。
Figure BDA0003114801720000125
其中Dmin表示卫星轨道处于地面站Ui正上方、仰角约为90°时星地之间的距离，d(t)表示时刻t卫星Sj与地面站Ui间的链路距离，可由地面控制中心计算得到，B表示星地间具有最佳位置时的链路速率。当d(t)＝Dmin时，卫星Sj与地面站Ui间的链路速率达到最佳，为B，但由于卫星轨道并不能总是沿着地面站正上方运行，故dmin通常不等于Dmin。
低轨卫星网络中，卫星节点间通过星间链路协同工作，有数据落地需求但无法跟地面站直接建立连接的卫星，可以将数据通过路由传输给可落地星，而不同卫星星下用户数、单用户产生的业务量不同，总用户数据量存在差别，因此不同卫星所承载的流量不同，应为不同负载的卫星区分落地优先级。本发明根据卫星承载的业务数与数据量反映卫星当前负载状况，Cj(t)表示时刻t卫星Sj的负载量。
Figure BDA0003114801720000131
其中，k代表不同的星上业务，k可能是其他星产生的业务，也可能是卫星Sj的原发业务，
Figure BDA0003114801720000132
表示在t时刻业务k需要通过卫星Sj下传的数据。
本发明提出了一种链路切换流程，以上方案给出了在判断链路状态时关键的三个参数模型，而可通信时间、链路速率以及卫星负载状态有着不同的数据维度，如果综合考量三个参数，需要进行归一化。将各数据进行相对值变化如下：
Figure BDA0003114801720000133
Figure BDA0003114801720000134
Figure BDA0003114801720000135
其中Ni(t)表示t时刻地面站Ui的候选卫星集，T′ij(t)与B′ij(t)均是原数据的直接归一化。C′ij(t)的原数据Cj(t)负载状态与地面站无关，通过将Cj(t)与地面站Ui的候选卫星集Ni(t)内的数据比较，进行归一化，得出卫星Sj相对地面站Ui的负载状态，以便进行最终的决策。
卫星Sj在地面站Ui候选卫星集Ni(t)内的最终选择参数为Qij(t)，计算方式如下：
Qij(t)＝λ1T′ij(t)+λ2B′ij(t)+λ3C′ij(t)#...(8)
其中λ1、λ2、λ3的大小设置代表了三个参数在最终决策中所占的比例。
为了尽量保证全网落地卫星资源利用最大化，通过地面控制中心对全球历史业务数据信息进行收集与分析，得到各地面站周围的历史数据量集合H＝{H1,...,Hn}，n为地面站数量，按照历史数据量的大小对地面站集合U进行从大到小排序。在考虑为地面站分配落地卫星时，优先考虑历史数据量大的卫星，顺次分配。ts、te分别代表需要为地面站分配落地卫星的起止时间，fnum为单地面站可连接卫星的最大数目。对于单个地面站Ui而言，在初始时刻ts，可以得到该地面站的可视卫星集Ni(ts)，将集合内的卫星按照公式(8)进行优先级排序，取前fnum个卫星分配给地面站Ui的天线，则对于这fnum条馈电链路有fnum个链路断开时间，即集合
Figure BDA0003114801720000143
将集合t内的元素按照从小到大的顺序排列，并将
Figure BDA0003114801720000144
分别与te进行比较，若tl≥te，1≤l≤fnum，则代表tl所对应的天线已经完成馈电链路切换方案，将其从集合t内除去，否则，继续在tl时刻查找可落地卫星为其分配，更新tl后重新加入集合。在某一tl时刻可能当前卫星不存在可视卫星，即
Figure BDA0003114801720000142
则将tl+△t重新加入集合，△t为固定问询步长。对于单颗卫星Ui持续执行上述步骤，直到Ui的所有与馈电链路连接的天线均在[tl,te]时段内分配完毕。因为经过对该地面站落地卫星的分配，卫星负载产生的变化，且卫星同一时间只能选择一个落地信关站，故经过分配，星间可视关系与卫星负载状态都发生了变化，对可视关系与负载状态进行更新后继续计算下一地面站，直到地面站都计算完成。馈电链路切换策略流程图如图6所示，伪代码如表2所示。
表2馈电链路切换策略
Figure BDA0003114801720000141
Figure BDA0003114801720000151
本发明使用Satellite Tool Kit(STK)与Matlab软件对所提馈电链路切换策略进行仿真分析，通过与其他切换策略对比，分析它在优化星地间网络容量和星上数据下传量方面的性能。
本发明基于“全球多媒体系统”所采用的Walker极轨道星座在STK内搭建模型，星座构型为两个Walker 288/12/6π型星座交叉排布，轨道倾角为89°。星座共有12个轨道，平均间隔为15.5°；每个轨道上运行48颗卫星，同轨星间夹角为7.5°。为了模拟在巨型低轨卫星网络中，地面站相对卫星节点的密集分布，本次实验将轨道高度设为1050千米，星下半锥角为55°，星地间馈电链路速率设置为1.5Gbit/s，单地面站同时可与四颗可视卫星建立馈电链路。
在实际业务场景模型的基础上，将飞机业务场景划分为576个业务分布区域对应两个极轨道星座的576颗卫星，每个业务区域的经纬度大小为7.5°×15°，每个区域的数字代表该地区的业务量指数。如图7所示，粉色与绿色分别代表距离地面站最近的两颗卫星，此处用于标明地面站大致位置；深粉色与深绿色分别代表地面站可视卫星，深棕色表示两个地面站可视卫星集的交集。从图7中可以看到，纬度越高地面站的可视卫星越多，在本场景中，低纬度至赤道地区地面站可视卫星为9颗，中纬度可视卫星为10～16颗，高纬度地区可视卫星较多，本次实验中设置为17颗。
在本发明所提的基于全局业务分布的切换策略中，为了均衡各指标分配，权值λ1、λ2、λ3均取
Figure BDA0003114801720000152
实际应用中可根据业务特征进行适当调整。本次仿真通过多次运行取平均值，周期为24小时，步长3秒，仿真开始时间为2020年4月6日上午4时。考虑到地面站在切换卫星时不是无缝隙衔接，存在切换时延与通信准备时延，仿真中将单次切换的时延损失设置为1分15秒。
为了验证本发明所提切换策略的性能，将基于全局业务分布的馈电链路切换策略与典型的馈电链路切换策略提到的基于最长可视时间的切换策略和基于最大仰角(最近距离)的切换策略进行对比。
在基于最长可视时间的切换策略中，地面站每次均选择可视范围内可持续建链时长最长的卫星建立馈电链路，可以保证星地链路有最少的切换次数，但在链路存在的时间段内卫星大部分时间处于较远的位置，地面站仰角较小，链路通信质量偏弱。
在基于最近距离的切换策略中，地面站每次均选择距离最近的卫星建立馈电链路，可以保证链路具有最好的通信质量、链路速率较高，但此时由于距离过近，馈电链路的持续时间往往较短，切换频繁。
在衡量极轨道网络中三种切换策略的性能时，分别从增加网络容量与实际落地数据量两个角度进行分析。公式(9)所示为系统增加容量Ptotal的表达式，Sl为第i个地面站第l个天线在起止时间内连接的卫星集，Bij(t)为t时刻地面站i与卫星j间的链路速率。
Figure BDA0003114801720000161
公式(10)为起止时间内地面站实际接受的落地数据量Pactual的表达式，pij(t)为t时刻卫星j通过地面站i数据下传速率。
Figure BDA0003114801720000162
仿真中，首先通过STK建立极轨道星座模型，得到起止时间内各卫星节点与地面站的位置数据，导入到Matlab中进行距离、可视时间等相对关系的计算。仿真时间内，在业务分布密集地区随机生成一定数目的地面站，在进行地面站优先级排序时，按照图7的业务分布量的递减顺序依次进行，切换方案与参数的计算按照链路切换流程进行。在已知起止时间内馈电链路切换方案的情况下，按照公式(9)与公式(10)进行指标计算。首先对比不同切换策略下所增加的系统容量，如图8所示。
在图8中，横坐标为不同的地面站数量，纵坐标为卫星与地面网络在起止时间内系统所增加的容量，可以看出，在不同的地面站数量方案中，本发明所提出的切换策略均优于最长可视时间方案与最近距离方案，在仿真过程中，地面站位置是在业务量较高的地区随机产生的。在地面站数量为40时，本发明所提切换策略(Proposed strategy)、最长可视时间方案(Longest visible time strategy)和最近距离方案(Shortest distancestrategy)的系统增加容量分别为847.12Tbit/day，825.28Tbit/day，788.3Tbit/day；而在地面站数量为80时，本发明所提切换策略、最长可视时间方案和最近距离方案的系统增加容量分别为1533.1Tbit/day，1459.86Tbit/day，1410.52Tbit/day。相比于最长可视时间方案和最近距离方案，本发明所提切换策略具有更好的系统容量表现，是由于Proposedstrategy在选择建链卫星时，综合考虑了剩余可通信时间、链路速率与卫星负载状态，并在为当前地面站分配完成后对全网剩余可视时间与卫星负载量进行更新，与另外两种策略相比，Proposed strategy在系统容量方面性能分别提升5％和9.1％。
图9所示为不同切换策略的数据下传量，横坐标为不同的地面站数量，纵坐标为卫星与地面网络在起止时间内的实际数据下传量。
由图9中曲线趋势可以看出，在不同的地面站数量方案中，本发明所提出的切换策略均优于最长可视时间方案与最近距离方案。在7种不同的地面站数量方案中，本发明所提方案、最长可视时间、最近距离三种切换策略的实际数据下载量为873.71Tbit/day，783.33Tbit/day，726.80Tbit/day。随着地面站部署数量的增加，在地面站数量为80时，实际数据下载量增长速度放缓，这是由于实际数据业务量有限，实际数据下载量不会一直呈现近似正比的增长速度。与最近距离方案相比，最长可视时间方案在实际数据下载量方面性能略优，因为最长可视时间策略虽然牺牲了一定的链路速率，但是保证了可通信时长，而最近距离方案在选择建链卫星时总是选择最近的卫星，切换频繁，具有较大的链路切换开销。与另外两种策略相比，Proposed strategy在实际数据下传量方面性能分别提升11.4％和20.2％。
链路切换次数对卫星网络通信的服务质量也具有一定影响，图10给出了三种切换策略在不同地面站数量时的链路切换次数。从图中可以看出，最近距离方案的链路切换次数远大于本发明提出的策略与最长可视时间方案，在地面站数量为70时，本发明所提切换策略、最长可视时间方案和最近距离方案的链路切换次数分别为591、532、1082，最近距离方案的链路切换次数基本为其余两种切换策略的2倍。由于本发明所提策略除了兼顾建链时间，还参考了卫星负载状态与链路速率，所以切换次数略高于最长可视时间方案，但在增加系统容量与实际数据卸载方面具有较好的性能，仍具有一定的工程参考价值。
本发明针对巨型极轨道LEO卫星网络馈电链路切换频繁的问题，提出了一种基于全局业务分布的馈电链路切换策略。在进行馈电链路分配时，首先参考地面已有业务分布，将所有地面站按照所在区域的业务量进行排序，按照优先级依次为地面站的多个天线分配落地星。在为地面站分配落地星时，综合考虑卫星可视时间、馈电链路速率、星上负载量三个参数，在优化星地间网络容量的同时，最大程度的将星上需要落地的数据进行下传，提高馈电链路利用率。在STK与Matlab中基于飞机与船舶的实际业务场景对基于全局业务分布的馈电链路切换策略进行仿真，结果表明与其他切换策略相比，本发明的策略能够增加6％到10％的网络容量，并将落地数据量提升约70％，对于实际应用场景中馈电链路的切换具有参考价值。
综上，上述实施例对基于全局业务分布的馈电链路切换方法的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于全局业务分布的馈电链路切换方法，其特征在于，包括：
在进行馈电链路分配时，根据地面已有业务分布，将所有地面站按照所在区域的业务量进行排序，按照优先级依次为地面站的多个天线分配落地星；以及
在为地面站分配落地星时，根据卫星可视时间、馈电链路速率、星上负载量三个参数，在优化星地间网络容量的同时，最大程度的将星上需要落地的数据进行下传，以提高馈电链路利用率。
2.如权利要求1所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法，其特征在于，还包括：
在卫星工具包中建立低轨卫星网络模型与地面站模型，观测地面站与低轨卫星网络卫星节点之间的切换关系，并统计某时间段内地面信关站的可视卫星及可视时间；
以信关站部署密集的区域分布为主，并在其他大洲边缘或大陆边缘部署地面站；
低轨卫星星座的分析模型以极轨道构建空间信息网，设置单星星下扫描半锥角；
根据以上仿真条件进行仿真，获取地面站与卫星馈电链路结论。
3.如权利要求2所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法，其特征在于，地面站与卫星馈电链路结论包括：
在同一时间，地面站能够与多颗卫星构成馈电链路；
单个地面站的可见卫星数量与纬度、卫星轨道以及卫星星下半锥角有关；
其中卫星的轨道高度、轨道间隔以及星下半锥角决定相邻卫星间的重叠区域；
基于全局业务分布的馈电链路切换方法还包括：
根据地面站与卫星馈电链路结论，得到地面站在不同纬度上同时可见的卫星数；
根据地面站与卫星馈电链路结论，在多颗可视卫星中选择其中的几颗卫星建立馈电链路，以使星地之间的网络吞吐量达到最大且使得各地面站之间负载均衡。
4.如权利要求3所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法，其特征在于，还包括：
在星地间馈电链路切换模型中，低轨卫星节点间通过ISL进行通信，每个地面信关站与多个卫星节点建立馈电链路，将极轨道LEO星地切换关系建模为无向图G＝(S,U,L,F)，其中S表示卫星集合，S＝{S1,...,Sm}，m为卫星节点个数，U表示地面信关站集合，U＝{U1,...,Un}，n为地面站的个数，L表示卫星间的ISL集合，F表示卫星与地面站间的馈电链路集合；
根据不同卫星相对地面站的建链时长、链路质量、切换时间、是否被其他地面站占用等因素不同，地面站对可视范围内的卫星进行优先级排序，与地面站建立馈电链路的卫星作为可落地星，其他需要跟地面核心网进行数据交互的卫星通过可落地星进行通信。
5.如权利要求4所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法，其特征在于，还包括：
使用自相关播报系统和自动识别系统实时采集的全球交通和海上交通数据建立全球用户数据分布模型；
根据自相关播报系统和自动识别系统实时采集的数据，分别建立飞机业务场景、船舶业务场景和混合业务场景下一个月内的数据分布；
基于全局业务分布的馈电链路切换方法还包括：
将卫星与地面信关站间馈电链路的连接时间作为衡量星地间通信能力的参数，地面控制中心与卫星节点交互的指令信息、以及卫星星下用户获取的地面核心网信息通过落地卫星进行传输。
6.如权利要求5所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法，其特征在于，还包括：
地面控制中心根据设计的轨道构型与卫星星座运行的规律，计算在轨道运行期间进入各地面站的可视卫星、以及其进入与离开可视区域的时间；
根据星地间馈电链路切换模型，Ti表示地面站Ui在轨道运行周期内与m颗卫星间的可视时间矩阵，其中Ti的第j列表示地面站Ui与卫星节点Sj间的关系，
Figure FDA0003114801710000031
表示地面站Ui进入卫星节点Sj覆盖区域的时间，
Figure FDA0003114801710000032
表示地面站Ui离开卫星节点Sj覆盖区域的时间；
Figure FDA0003114801710000033
公式(1)表示地面站Ui与卫星节点集S在一段时间内的可见关系，地面站在卫星节点覆盖域内的可见时间不等于馈电链路的可通信时间；
在地面站Ui与卫星节点Sj可见时间范围内，需要除去地面站Ui将天线方向从上一颗连接的落地星转向该卫星的转向时间等，△tij表示地面站Ui的切换时间，△tij与地面站Ui前后将要连接的两颗卫星相对Ui的位置有关，根据卫星星历数据计算得出；
若Ui在t-时刻没有连接落地星，则△tij＝0。Tij(t)表示在时刻t卫星Sj与地面站Ui的剩余可通信时间；
Figure FDA0003114801710000034
7.如权利要求6所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法，其特征在于，还包括：
链路状态好的卫星与地面站有更高的建链优先级，在实际的卫星场景中，卫星相对地面站距离近、仰角高时具有更好的信道质量；
将星地间馈电链路的速率与距离相联系，Bij(t)表示在时刻t卫星Sj与地面站Ui间的链路速率；
Figure FDA0003114801710000035
其中Dmin表示卫星轨道处于地面站Ui正上方、仰角约为90°时星地之间的距离，d(t)表示时刻t卫星Sj与地面站Ui间的链路距离，由地面控制中心计算得到，B表示星地间具有最佳位置时的链路速率；
当d(t)＝Dmin时，卫星Sj与地面站Ui间的链路速率达到最佳。
8.如权利要求7所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法，其特征在于，还包括：
低轨卫星网络中，卫星节点间通过星间链路协同工作，有数据落地需求但无法跟地面站直接建立连接的卫星，将数据通过路由传输给可落地星；
根据不同卫星星下用户数、单用户产生的业务量不同，总用户数据量存在差别，不同卫星所承载的流量不同，为不同负载的卫星区分落地优先级；
根据卫星承载的业务数与数据量反映卫星当前负载状况，Cj(t)表示时刻t卫星Sj的负载量；
Figure FDA0003114801710000041
其中，k代表不同的星上业务、其他星产生的业务或卫星Sj的原发业务，
Figure FDA0003114801710000042
表示在t时刻业务k需要通过卫星Sj下传的数据。
9.如权利要求8所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法，其特征在于，还包括：
将可通信时间、链路速率和卫星负载状态进行归一化，将各数据进行相对值变化如下：
Figure FDA0003114801710000043
Figure FDA0003114801710000044
Figure FDA0003114801710000045
其中Ni(t)表示t时刻地面站Ui的候选卫星集，T′ij(t)与B′ij(t)均是原数据的直接归一化；
C′ij(t)的原数据Cj(t)负载状态与地面站无关，通过将Cj(t)与地面站Ui的候选卫星集Ni(t)内的数据比较，进行归一化，得出卫星Sj相对地面站Ui的负载状态，以进行最终的决策；
卫星Sj在地面站Ui候选卫星集Ni(t)内的最终选择参数为Qij(t)，计算方式如下：
Qij(t)＝λ1T′ij(t)+λ2B′ij(t)+λ3C′ij(t)#...(8)
其中λ1、λ2、λ3的大小设置代表可通信时间、链路速率和卫星负载状态在最终决策中所占的比例。
10.如权利要求9所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法，其特征在于，还包括：
通过地面控制中心对全球历史业务数据信息进行收集与分析，得到各地面站周围的历史数据量集合H＝{H1,...,Hn}，n为地面站数量，按照历史数据量的大小对地面站集合U进行从大到小排序；
在考虑为地面站分配落地卫星时，优先考虑历史数据量大的卫星，顺次分配；
ts、te分别代表需要为地面站分配落地卫星的起止时间，fnum为单地面站可连接卫星的最大数目；
对于单个地面站Ui而言，在初始时刻ts，得到该地面站的可视卫星集Ni(ts)，将集合内的卫星按照公式(8)进行优先级排序，取前fnum个卫星分配给地面站Ui的天线，则对于这fnum条馈电链路有fnum个链路断开时间，即集合
Figure FDA0003114801710000052
将集合t内的元素按照从小到大的顺序排列，并将
Figure FDA0003114801710000053
分别与te进行比较，若tl≥te，1≤l≤fnum，则代表tl所对应的天线已经完成馈电链路切换方案，将其从集合t内除去，否则，继续在tl时刻查找可落地卫星为其分配，更新tl后重新加入集合；
在某一tl时刻可能当前卫星不存在可视卫星，即
Figure FDA0003114801710000051
则将tl+△t重新加入集合，△t为固定问询步长；
对于单颗卫星Ui持续执行上述步骤，直到Ui的所有与馈电链路连接的天线均在[tl，te]时段内分配完毕。
CN202110659947.3A 2021-06-15 2021-06-15 基于全局业务分布的馈电链路切换方法 Active CN113395104B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110659947.3A CN113395104B (zh) 2021-06-15 2021-06-15 基于全局业务分布的馈电链路切换方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110659947.3A CN113395104B (zh) 2021-06-15 2021-06-15 基于全局业务分布的馈电链路切换方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113395104A true CN113395104A (zh) 2021-09-14
CN113395104B CN113395104B (zh) 2023-01-31

Family

ID=77621145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110659947.3A Active CN113395104B (zh) 2021-06-15 2021-06-15 基于全局业务分布的馈电链路切换方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113395104B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113872671A (zh) * 2021-09-27 2021-12-31 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种适用于低轨卫星网络的馈电链路星地标签路由方法
CN113890592A (zh) * 2021-10-27 2022-01-04 广州爱浦路网络技术有限公司 通信卫星切换方法、天地一体化信息网络、装置和介质
CN114245394A (zh) * 2021-12-08 2022-03-25 泰提斯电子科技(上海)有限公司 基于vdes系统的星船业务量热力图的构建方法
CN114786221A (zh) * 2022-04-06 2022-07-22 北京邮电大学 面向基于非同步卫星的非地面网络切换方法和装置
CN114978273A (zh) * 2022-04-06 2022-08-30 航天行云科技有限公司 一种星地负载均衡的处理方法以及地面控制中心
WO2024011633A1 (zh) * 2022-07-15 2024-01-18 北京小米移动软件有限公司 异步通信方法、装置、通信设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103269245A (zh) * 2013-05-13 2013-08-28 北京邮电大学 一种天基数据网的用户与geo星关联方法
GB201612917D0 (en) * 2016-07-26 2016-09-07 Esa A method and apparatus for determining a schedule for contact with a constellation of satellites
CN109672625A (zh) * 2018-11-07 2019-04-23 中国科学院信息工程研究所 一种优化时延的低轨卫星馈电负载均衡方法及系统
CN109814999A (zh) * 2019-01-23 2019-05-28 中国科学院遥感与数字地球研究所 一种地面站资源调度方法
CN110602753A (zh) * 2019-07-25 2019-12-20 成都天奥集团有限公司 一种解决低轨卫通系统馈电链路频繁切换问题的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103269245A (zh) * 2013-05-13 2013-08-28 北京邮电大学 一种天基数据网的用户与geo星关联方法
GB201612917D0 (en) * 2016-07-26 2016-09-07 Esa A method and apparatus for determining a schedule for contact with a constellation of satellites
CN109672625A (zh) * 2018-11-07 2019-04-23 中国科学院信息工程研究所 一种优化时延的低轨卫星馈电负载均衡方法及系统
CN109814999A (zh) * 2019-01-23 2019-05-28 中国科学院遥感与数字地球研究所 一种地面站资源调度方法
CN110602753A (zh) * 2019-07-25 2019-12-20 成都天奥集团有限公司 一种解决低轨卫通系统馈电链路频繁切换问题的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘严静等: ""低轨卫星移动通信系统馈电链路切换方案"", 《电子科技大学学报》, 30 April 2007 (2007-04-30) *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113872671A (zh) * 2021-09-27 2021-12-31 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种适用于低轨卫星网络的馈电链路星地标签路由方法
CN113890592A (zh) * 2021-10-27 2022-01-04 广州爱浦路网络技术有限公司 通信卫星切换方法、天地一体化信息网络、装置和介质
CN113890592B (zh) * 2021-10-27 2022-05-24 广州爱浦路网络技术有限公司 通信卫星切换方法、天地一体化信息网络系统、装置和介质
CN114245394A (zh) * 2021-12-08 2022-03-25 泰提斯电子科技(上海)有限公司 基于vdes系统的星船业务量热力图的构建方法
CN114786221A (zh) * 2022-04-06 2022-07-22 北京邮电大学 面向基于非同步卫星的非地面网络切换方法和装置
CN114978273A (zh) * 2022-04-06 2022-08-30 航天行云科技有限公司 一种星地负载均衡的处理方法以及地面控制中心
CN114786221B (zh) * 2022-04-06 2023-08-18 北京邮电大学 面向基于非同步卫星的非地面网络切换方法和装置
WO2024011633A1 (zh) * 2022-07-15 2024-01-18 北京小米移动软件有限公司 异步通信方法、装置、通信设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN113395104B (zh) 2023-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113395104B (zh) 基于全局业务分布的馈电链路切换方法
CN109155669B (zh) 用于全球覆盖的双leo卫星系统和方法
Lai et al. Starperf: Characterizing network performance for emerging mega-constellations
Werner et al. Analysis of system parameters for LEO/ICO-satellite communication networks
Werner et al. Topological design, routing and capacity dimensioning for ISL networks in broadband LEO satellite systems
CN112333796B (zh) 软件定义卫星网络系统中基于演化博弈的多用户切换方法
Ferreira et al. Topological design, routing, and handover in satellite networks
CN113347678B (zh) 一种5g星座路由分区控制方法
JP2007060719A (ja) チャネル切換の候補を評価する無線電気通信加入者ユニット
Sheng et al. Coverage enhancement for 6G satellite-terrestrial integrated networks: performance metrics, constellation configuration and resource allocation
CN110417588B (zh) 一种基于联盟博弈的航空动态网络路径规划方法
CN109412682A (zh) 一种中低轨星座卫星波束频率资源分配方法
CN102413590A (zh) 一种全球卫星通信系统及方法
CN113315569A (zh) 一种链路生存时长加权的卫星可靠性路由方法及系统
CN109246621A (zh) 差分数据播发方法及装置、接收方法及装置、存储介质
CN105591685B (zh) Vsat宽带卫星通信跨波束切换系统及方法
Wenjuan et al. An improved connection-oriented routing in LEO satellite networks
CN115866788A (zh) 面向mec任务主动迁移的天地融合网络3c资源调度方法
CN113507314A (zh) 星间数据传输方法
CN115173934A (zh) 波束切换方法和系统
Huang et al. System-level metrics for non-terrestrial networks under stochastic geometry framework
US11800422B2 (en) Optimization of communications in a low earth orbit (LEO) satellite network
Liu et al. A successive deep Q-learning based distributed handover scheme for large-scale LEO satellite networks
US5579536A (en) Method and apparatus for establishing communication links between non-stationary communication units
Liu et al. Channel reservation based load aware handover for LEO satellite communications

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant