CN114204976B - 一种通信终端及通信方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种通信终端及通信方法，该通信终端包括：一个或多个边缘网关以及通信设备；其中，所述一个或多个边缘网关，用于接收中心站所发送的所有入网通信终端的带宽使用信息以及确定当前信道的信噪比，根据所述带宽使用信息以及所述信噪比计算未来预设时间段内的数据传输带宽，根据所述数据传输带宽以及预设通信链路参数表确定通信链路参数；所述通信设备与所述边缘网关耦合，用于根据通信链路参数与所述中心站进行通信。本申请解决了现有技术中通信终端无法满足实际需求的技术问题。

Description

一种通信终端及通信方法

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信终端及通信方法。

背景技术

随着通信技术的发展，各种类型的利用卫星进行通信的通信终端产品被应用于不同的领域，例如，物联网领域、军事或监测等。具体的，通信终端主要包括三类，分别为：固定带宽的卫星宽带通信终端、窄带卫星通信终端以及“天通”移动通信卫星的窄带卫星通信终端，其中，固定带宽的卫星宽带通信终端可利用C、Ku、Ka频段高轨通信卫星实现高传输带宽的通信，可在环境灾害监测、视频监控等领域有广泛应用；窄带卫星通信终端可利用北斗短报文实现低速率通信，在自然资源环境长时监测等对带宽要求不高的领域也有着广泛应用；“天通”移动通信卫星的窄带卫星通信终端，在水利、森林消防、石油也取得了不错的应用成果。

但是由于现有通信方式或者通信方案存在局限，使得现有通信终端存在如下问题：

1、由于各类卫星通信终端产品形态、接口多种多样，没有统一的接口标准和规范，不同平台间数据无法实现互传、共享，给用户扩展升级功能带来了一定困难，为卫星通信应用推广造成了较大阻力；

2、对于北斗卫星通信终端，由于北斗卫星主要用于卫星导航、定位，通信带宽、速率等通信功能较中星系列通信卫星弱。对于天通卫星通信终端，由于天通卫星目前对民用领域仅有天通一号卫星开放使用，卫星资源少，覆盖范围有限，不适合卫星通信产品在物联网上的推广应用；

3、现有宽带通信终端为了满足高速数据传输需求，天线体积普遍较大，天线形式单一，多采用抛物面天线，难以满足直接部署到传感器附近，从传感器到通信终端需要通过有线或无线组网链路进行中继，导致某些场景下无法部署，或部署成本高。比如电力传输在线监测等，无法在塔架或靠近塔架安装，远离传感器，部署成本高；

4、现有窄带通信终端尽管设备体积小，但通信速率覆盖范围小，以几Kb到十几Kb为主，主要用于传输少量采集类传感器，对于同时大量传感器并发传输，或多路视频图像传输需求尚无法满足，只能通过增加通信终端数量的简单方式加以解决，这就导致了部署安装成本增加，系统复杂度提升，可靠性降低；

5、现有卫星通信终端的数据传输带宽分配策略，是基于用户预先购买的带宽情况进行分配的，无法根据用户使用情况的变化进行实时调整，容易造成带宽的浪费和卫星通信终端使用成本的提高；

6、现有卫星通信终端的通信体制，未按照通信终端海量接入的应用模式设计，系统容量有限，且通信模式单一，无法满足多个卫星物联网用户的多种通信需求。

发明内容

本申请解决的技术问题是：针对现有技术中通信终端无法满足实际需求的情况，

第一方面，本申请实施例提供一种通信终端，该通信终端包括：一个或多个边缘网关以及通信设备；其中，所述一个或多个边缘网关，用于接收中心站所发送的所有入网通信终端的带宽使用信息以及确定当前信道的信噪比，根据所述带宽使用信息以及所述信噪比计算未来预设时间段内的数据传输带宽，根据所述数据传输带宽以及预设通信链路参数表确定通信链路参数；所述通信设备与所述边缘网关耦合，用于根据通信链路参数与所述中心站进行通信。

可选地，所述边缘网关还用于与外部至少一个数据采集通信终端耦合，接收所述至少一个数据采集通信终端所采集的数据，并对所述数据进行清洗、删除冗余和重复数据得到处理后的第一数据，以使得通过所述通信设备将所述第一数据发送给所述中心站。

可选地，若所述数据为视频数据或图像数据，每个边缘网关还用于对一路视频数据或图像数据进行图像识别得到识别结果，根据所述识别结果将所述数据进行处理得到第二数据，将所述第二数据传输给所述中心站。

可选地，所述边缘网关，具体用于根据所述识别结果判断是否触发预设规则；若未触发，则确定所述数据中图像特征值，将所述特征值作为第二数据传输给所述中心站；否则从所述数据中挑选出满足预设需求的图像数据，并将所述图像数据进行压缩后得到所述第二数据，将所述第二数据传输给所述中心站。

可选地，所述边缘网关包括处理器CPU和微型处理器GPU；其中，所述CPU用于对所述数据进行清洗、删除冗余和重复数据得到所述第一数据；所述GPU用于对所述数据进行图像识别得到识别结果，根据所述识别结果将所述数据进行处理得到第二数据，将所述第二数据传输给所述中心站。

可选地，多个边缘网关并行对多路视频数据或图像数据进行图像识别，其中，不同边缘网关采用不同图像识别处理算法来进行图像识别。

可选地，每个边缘网关还包括多种类型的接口和协议转换模块，其中，多种类型的接口用来接收多种不同协议所对应的数据；所述协议转换模块用于将多种不同协议所对应的数据统一转换为预设协议所对应的数据。

可选地，所述每个边缘网关将多种协议所对应的数据转换为DVB-S2标准所对应的数据。

第二方面，本申请实施例提供了一种通信方法，该方法包括：接收中心站所发送的所有入网通信终端的带宽使用信息以及确定当前信道的信噪比；根据所述带宽使用信息以及所述信噪比计算未来预设时间段内的数据传输带宽，根据所述数据传输带宽以及预设通信链路参数表确定通信链路参数，并根据通信链路参数与所述中心站进行通信。

可选地，还包括：接收所述中心站发送的优化后的通信链路参数表，根据所述优化后的通信链路参数表替换所述预设通信链路参数表，其中，所述中心站根据与其通信的至少一个通信终端预设时间段内数据传输信息、资源分配信息以及吞吐量对所述预设通信链路参数表进行优化得到优化后的通信链路参数表。

可选地，还包括：接收所述中心站发送的每个调度周期内与其通信的至少一个通信终端的优先级信息，根据优先级信息来确定向所述中心站传输或从所述中心站接收数据的时机。

与现有技术相比，本申请实施例所提供的方案至少具有如下有益效果：

1、本申请实施例所提供的方案中，将通信终端通信资源的分配与当前系统通信终端容量、带宽情况和信道信噪比水平结合起来，通信终端可根据上述信息按照预设资源分配策略和自身需求选择传输带宽等参数。一方面减少了对中心站计算资源的占用；另一方面，资源分配策略使通信终端数据传输更加灵活，可以根据当前通信网络拥挤情况，灵活调整通信带宽，减少无实际数据传输时对带宽的占用；

2、本申请实施例所提供的方案中，通过在边缘网关内置协议转换软件，将各类通信协议统一转换成符合DVB-S2标准的数据流，可实现现场各种传感器、工业设备、装置采用、应用系统的标准或私有通信协议的兼容，在中心站再将收到的DVB-S2标准数据流转换成TCP/IP协议，使得上位系统及物联网平台可采用统一的网络协议和信息模型与不同设备和系统互相通信；

3、本申请实施例所提供的方案中，边缘网关会将通信终端自身的工作状态信息、通信链路状态、故障信息等数据同传感器等用户数据进行复合组帧，统一传输至中心站，再由中心站进行解帧提取，从而实现远程监控、故障诊断；

4、本申请实施例所提供的方案中，通信终端参照物联网海量通信终端接入特点，通信算法采用了扩频+码分多址体制，同时结合功率控制、速率控制等措施保证网络QoS质量的情况下，尽可能接入更多的通信终端，提升系统的容量和吞吐量；

5、本申请实施例所提供的方案中，当卫星通信连接不稳定云平台无法满足实时计算的要求时，通过边缘网关来取代原有的云计算功能，不依赖网络，直接在边缘侧低时延处理数据，减少计算响应延迟；

6、本申请实施例所提供的方案中，通过在边缘网关内部集成存储器，在断网或弱网情况下提供数据恢复能力。可以在通信终端入网时设置服务质量，从而在断网情况后将设备数据保存在存储器中，网络恢复后再将缓存数据同步至云端；

7、本申请实施例所提供的方案中，将边缘网关集成通信终端中，相比传统卫星通信终端，产品集成度高、小型化程度高，既可快捷便利的实现了卫星通信功能，又可为用户提供边缘计算服务，极大的扩展了产品的服务使用范围。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的一种高轨卫星物联网系统的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种通信终端的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种通信终端的结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的一种调制解调器的结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的一种通信方法的流程示意图；

图6为本申请实施例所提供的一种通信终端与中心站之间信号流示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供的方案中，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参见图1，为本申请实施例提供的一种高轨卫星物联网系统的结构示意图。在图1中，该系统包括一个或多个通信终端、中心站、一个或多个数据采集通信终端、云平台以及网管子系统，其中，由采集通信终端组成传感器采集网络，结合具体应用场景的传感器，实现物联网感知层功能；由高轨卫星宽带多模通信终端、通信卫星、中心站设备及部署在中心站的网络管理系统等组成卫星通信网络，实现物联网接入层功能、网络层所有功能；由云门户平台、手机客户端APP组成，实现物联网平台层、业务层功能。

以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的通信终端做说明。参见图2，为本申请实施例提供的一种通信终端的结构示意图，该通信终端包括：一个或多个边缘网关以及通信设备；其中，所述一个或多个边缘网关，用于接收中心站所发送的所有入网通信终端的带宽使用信息以及确定当前信道的信噪比，根据所述带宽使用信息以及所述信噪比计算未来预设时间段内的数据传输带宽，根据所述数据传输带宽以及预设通信链路参数表确定通信链路参数；所述通信设备与所述边缘网关耦合，用于根据通信链路参数与所述中心站进行通信。

作为举例，参见图3，为本申请实施例提供的一种通信终端的结构示意图。在图3中，通信设备包括天线、射频模块、调制解调器、北斗定位模块以及供电模块等。为了尽可能减小通信终端的体积和尺寸，天线可采用直径0.5m的小口径收发全双工平板阵列天线，其中，小口径平板阵列天线主要针对物联网应用场景中高轨卫星宽带多模通信终端和中心站天线口径、发射功率的差异性，面向物联网应用，专门优化天线形式，便于设备集成一体化，设备箱与天线面共形，比传统的偏馈天线，更适合安装在电力塔架等对设备外形有要求的场景。射频模块主要包括上变频功率放大器(Block Up-Converter，BUC)、双工器、低噪声下变频器(Low Noise Block，LNB)，作为举例，在本申请实施例所提供的方案中，按照物联网海量节点接入的应用模式，采用不同于现有通信终端的最高1024倍的大倍数扩频通信体制，并且信号发射采用1.2m以下小口径天线和10W以下小功率BUC(如3W的BUC)，满足通信链路余量的情况下，使每个通信终端发送的信号功率谱密度都在-174dBm/Hz的噪底之下，减少了码分多址通信系统自干扰的问题，提高了整个系统容量，同时支持多模通信，可通过软件切换不同编码、调制方式，解决了多个卫星物联网用户的多种通信需求。LNB模块主要完成射频小信号的接收放大，并下变频后将IF信号传输至收发信机。低噪声下变频器，主要应用于卫星信号的接收。卫星通信终端中，低噪声下变频器用来接收高频微弱信号。功能是将接收到的卫星信号经过放大以及降频处理，把高频信号变成中频信号。

进一步，在图3中，调制解调器主要包括基带信号处理板和主控板。其中主控板主要集成了高性能处理器模块、接口转换模块、协议转换模块、远程在线升级模块等。调制解调器主要用来建立高轨卫星宽带多模通信终端和卫星之间的链路，接收卫星信号，完成和卫星中心站的数据交互。调制解调器接收来自智能边缘网关处理后的码流，将图像视频码流和遥测数据进行组帧、编码、调制等操作，通过射频前端发送至卫星。对从卫星传来的遥控数据，进行解调、解码、拆帧等操作，实现对通信终端和自身状态的控制。调制解调器的原理如图4所示。在图4中，调制解调器包含射频接收发模块、图像/语音处理模块、时钟模块、电源模块、主控模块、基带处理模块。部分模块功能简述如下表1所示：

表1

另外，作为举例，本申请实施例所提供的通信终端可以为高轨卫星宽带多模通信终端。应理解，本申请实施例所提及的通信终端与中心站之间数据传输或信息交互实质是通过卫星中转的。

进一步，在本申请实施例所提供的方案中，边缘网关还会根据预设通信带宽资源动态分配策略动态计算调制解调器各项通信参数，解决了固定通信带宽带来的资源浪费和成本提高问题，突破现有卫星通信系统使用模式，有利于卫星通信在物联网领域的应用推广。中心站会通过广播发送的通信资源占用情况，通信终端中的边缘网关通过计算完成通信资源的需求分析和入网申请，其具体过程如下所示：

步骤1、中心站会将物联网内所有已入网卫星宽带多模通信终端的带宽使用情况、正在申请入网通信终端带宽使用情况、预设时间段内(1小时)申请退网通信终端带宽使用情况广播发送给所有通信终端。

步骤2、已入网通信终端边缘网关在获取物联网所有通信终端带宽使用情况信息后，会结合该信息以及当前通信信道信噪比水平计算接下来预设时间段内数据传输带宽，然后根据预设通信链路参数表进行查表，获取通信链路参数(如工作频率、发射功率、伪码等参数)；其中，预设通信链路参数表包含数据传输带宽与工作频率、发射功率、伪码等参数之间的映射关系。

步骤3、每个通信终端通过返向请求信道向中心站报告其状态，其中携带了传输带宽、工作频率、发射功率、伪码等参数信息。中心站的调度器使用正比公平算法在每个调度周期内更新通信终端的优先级：首先计算每个通信终端的平均速率，然后在每次调度结束后都进行更新。随着通信终端平均速率的提高，其优先级降低，这就使得一些信道状况较差的通信终端获得了传输机会，因此可以保证通信终端间的公平性，并且也利用多变的信道状况，达到了维持较高吞吐量的效果。在调度决策完成后，中心站使用前向授权信道告知通信终端被调度的情况。

步骤4、通信终端中边缘网关根据中心站告知的最终通信链路参数和数据传输带宽，对调制解调器进行卫星通信链路参数和数据传输带宽参数的配置。

作为举例，调制解调器根据边缘网关实时计算的卫星通信链路参数切换工作频率、传输带宽、伪码、发射功率等配置参数。比如，当用户租用“中星”系列高轨卫星C频段转发器时，可通过云平台发送对应的工作频率、传输带宽、伪码、发射功率等配置参数指令给中心站，由中心站通过“中星”系列高轨卫星C频段转发器，将配置参数指令发送给通信终端，通信终端中内置调制解调器会解析该指令，并执行切换操作；在完成调制解调器参数配置后，给天线更换C频段馈源，重新上电，即可接入C频段卫星网络，与中心站进行通信。通过本申请实施例所提供的方案建立卫星物联网，使之成为地面物联网的补充和延伸，则能够有效克服地面物联网在野外区域通信网络覆盖差的问题，并具有下列优势：覆盖地域广，可实现全球覆盖，传感器的布设几乎不受空间限制；几乎不受天气、地理条件影响，可全天时全天候工作；系统抗毁性强，自然灾害、突发事件等紧急情况下依旧能够正常工作；易于向大范围运动目标(飞机、舰船等)提供无间断的网络连接等。

本申请实施例所提供的方案中，通过上述步骤，将通信终端的通信资源的分配与当前系统通信终端容量、带宽情况和信道信噪比水平结合起来，通信终端可根据上述信息按照预设资源分配策略和自身需求选择传输带宽等参数，减少了对中心站计算资源的占用；不同于传统资源分配固定策略，本申请实施例提供的方案中，资源分配策略使通信终端数据传输更加灵活，可以根据当前通信网络拥挤情况，灵活调整通信带宽，减少无实际数据传输时对带宽的占用。

另外，在本申请实施例所提供的方案中，边缘网关的操作系统采用Linux，支持Docker服务器，同时兼容主流CentOS、Kylin、EulerOS等系统，并兼容主流AI框架，如TensorFlow、CUDA、MindSpore等。边缘网关软件采用基于Docker容器技术，以Dubbo分布式微服务框架为核心的微服务架构，按功能划分，可分为三大模块：应用软件管理系统、资源管理系统、智能业务运行环境。另外，边缘网关采用Docker容器技术，支持设备远程在线升级，用户可通过云平台将待更新的固件程序发送给中心站，由中心站通过卫星链路发送给通信终端，通信终端接收到固件程序后，会对比现执行的程序版本，若接收的版本高于现执行版本，则执行程序更新操作，否则将放弃现执行的程序版本，并反馈给用户，程序更新结果，这一功能解决了用户扩展升级功能难的问题，提升使用便捷性，方便产品的推广。

进一步，为了便于理解下面对边缘网关的结构以及功能进行简要介绍。

在一种可能实现方式中，所述边缘网关还用于与外部至少一个数据采集通信终端耦合，接收所述至少一个数据采集通信终端所采集的数据，并对所述数据进行清洗、删除冗余和重复数据得到处理后的第一数据，以使得通过所述通信设备将所述第一数据发送给所述中心站。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，边缘网关对所接收的至少一个数据采集通信终端所采集的数据进行清洗、删除冗余和重复数据的处理的简要过程为：根据预设的数据通信协议对每个数据进行解析，并将重复数据进行删除，只向云平台发送精简后的数据，节约传输流量。

进一步，在一种可能实现的方式中，若所述数据为视频数据或图像数据，每个边缘网关还用于对一路视频数据或图像数据进行图像识别得到识别结果，根据所述识别结果将所述数据进行处理得到第二数据，将所述第二数据传输给所述中心站。

进一步，在一种可能实现的方式中，所述边缘网关，具体用于根据所述识别结果判断是否触发预设规则；若未触发，则确定所述数据中图像特征值，将所述特征值作为第二数据传输给所述中心站；否则从所述数据中挑选出满足预设需求的图像数据，并将所述图像数据进行压缩后得到所述第二数据，将所述第二数据传输给所述中心站。

进一步，在一种可能实现的方式中，多个边缘网关并行对多路视频数据或图像数据进行图像识别，其中，不同边缘网关采用不同图像识别处理算法来进行图像识别。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，图像识别算法包括但不限制于周界入侵分析、火点识别、高温识别、车辆识别等，可以根据用户的实际应用场景来选择图像识别算法。作为举例，对于一路视频图像数据可执行一种图像识别算法，每个边缘网关最多同时执行两种图像识别算法，可通过在通信终端内设置多个边缘网关的方式，增加图像识别处理能力。例如，本申请实施例采用H.265图像压缩技术、智能选帧技术、图像分时传输及拼接技术，降低视频图像等多媒体数据传输时的带宽需求，根据预设的本地规则，智能判断上传视频图像内容，若未触发规则前，只传输图像特征值，数据量小，流量消耗低，若触发规则，则通过智能选帧，挑选出关键图像，压缩后进行分时传输至云平台，在云平台上进行图像拼接进行显示，从而在满足用户使用需求的基础上最大程度的节约流量，降低使用成本。另外，边缘网关还可通过云平台远程在线下载程序固件的方式，可将训练好的算法模型下载至边缘网关内，边缘网关可更新自身系统，并通过422接口更新调制解调器程序，实现程序的持续优化升级，与传统通信终端的调制解调器只能返厂进行固件更新相比，降低了额外的周期和成本。

进一步，在一种可能实现的方式中，所述边缘网关包括处理器CPU和微型处理器GPU；其中，所述CPU用于对所述数据进行清洗、删除冗余和重复数据得到所述第一数据；所述GPU用于对所述数据进行图像识别得到识别结果，根据所述识别结果将所述数据进行处理得到第二数据，将所述第二数据传输给所述中心站。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，边缘网关通过内置处理器CPU(如Atom^TM E3827)，来专门负责数据处理和计算分析，外部采集的数据通过接口发送给边缘网关，调制解调器的通信参数及工作状态信息也通过接口发送给边缘网关，边缘网关会对外部采集数据按照预设处理规则进行清洗，删除冗余和重复数据。即本申请实施例所提供的方案中，边缘网关采用CPU+GPU架构相比于传统调制解调器FPGA架构，在深度学习、图像识别等复杂算法方面算力更强，其中硬件方面，CPU可负责数据清洗、分析处理，GPU可负责图像识别。

进一步，在一种可能实现的方式中，每个边缘网关还包括多种类型的接口和协议转换模块，其中，多种类型的接口用来接收多种不同协议所对应的数据；所述协议转换模块用于将多种不同协议所对应的数据统一转换为预设协议所对应的数据。

进一步，在一种可能实现的方式中，所述每个边缘网关将多种协议所对应的数据转换为DVB-S2标准所对应的数据。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，数据采集通信终端可兼容现有多种型号的传感器，不同传感器可不同的传感器接口用于采集不同类型数据，例如，传感器接口包括485、232、422、以太网口等多种传感器接口；数据类型包括音频数据、视频数据或者其他类型数据等，而不同类型的数据支持不同通信接口协议，如TCP/IP、MQTT、MODBUS等互联网、物联网协议、工业现场总线协议等。由于通信终端可与数据采集通信终端进行数据交互，即通信终端可接收多种通信接口协议的数据，而通信终端与中心站之间是通过特定通信接口协议进行通信的，为了实现对多种通信接口协议的兼容。在边缘网关设置多种类型的接口和协议转换模块，通过不同类型的接口来接收支持不同通信接口协议所对应的数据，例如，有线数据接口包括双千兆网口、USB3.0、RS232、RS422、RS485等；无线数据接口支持：WiFi、LoRa、Zigbee、蓝牙等。本申请实施例所提供的方案中，通过有线接口和无线接口满足传感器网络的有线与无线自由接入，可接收用户端发出的各类控制指令并及时响应，实现传感器全生命周期管理，将卫星通信系统与物联网应用紧密相连。

另外，在本申请实施例所提供的方案中，边缘网关通过内置协议转换模块将TCP/IP、MQTT、MODBUS等协议转换成统一的第二代卫星数据视频广播DVB-S2标准协议，然后提前根据外部数据采集设备的通信协议，通过协议切换指令切换边缘网关的接口协议转换模块，使之能与外部数据采集设备的协议相匹配，最后当外部数据输入给本发明后，本发明会把数据统一转换成DVB-S2标准协议数据流，通过卫星链路发送给中心站，由中心站将接收到的DVB-S2标准协议数据流再转换成TCP/IP协议数据流，经公网发送到云平台上，实现数据上云。

另外，在本申请实施例所提供的方案中，在边缘网关中还内置存储器，以使得在断网或弱网情况下提供数据恢复能力。具体的，可以在通信终端入网时设置服务质量，从而在断网情况后将数据保存在存储器中，网络恢复后再将缓存数据同步至云端。

另外，在本申请实施例所提供的方案中，当卫星通信连接不稳定，云平台无法满足实时计算的要求时，本申请实施例所提供的方案可通过通信终端中边缘网关来取代原有的云计算功能，以使得不依赖网络直接在边缘侧低时延处理数据。

另外，在本申请实施例所提供的方案中，边缘网关会将通信终端自身的工作状态信息、通信链路状态、故障信息等数据同传感器等用户数据进行复合组帧，统一传输至中心站，再由中心站进行解帧提取，从而实现远程监控、故障诊断，同时中心站也可以将新版本程序固件发送给通信终端，由通信终端边缘网关完成固件更新和对调制解调器的参数，从而实现配置下载、远程管理等功能。

本申请实施例所提供的方案中，将边缘网关集成到通信终端中，相比传统通信终端，产品集成度高、小型化程度高，既可快捷便利的实现了通信功能，又可为用户提供边缘计算服务，极大的扩展了产品的服务使用范围。

参见图5，为本申请实施例提供的一种通信方法的流程示意图，该方法包括：

步骤501，接收中心站所发送的所有入网通信终端的带宽使用信息以及确定当前信道的信噪比。

步骤502，根据所述带宽使用信息以及所述信噪比计算未来预设时间段内的数据传输带宽，根据所述数据传输带宽以及预设通信链路参数表确定通信链路参数，并根据通信链路参数与所述中心站进行通信。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，通信终端首先根据中心站分配的频带资源，规划前向和返向链路使用的带宽和频点，在通信终端入网后，根据带宽使用情况，前向链路和返向链路均采用码分+时分多址方式，每个通信终端前向传输时隙和返向传输除时隙不同以外，其信号处理过程完成相同。以一个通信终端与中心站通信为例，其通信终端与中心站之间信号流如下图6所示。

进一步，在本申请实施例所提供的方案中，通常所说的系统容量包括两个方面，一是原始的容量概念，即系统能支持的最大用户数，二是系统能够提供的最大的数据吞吐量，即在单位时间内系统能提供的最大数据服务速率。对于卫星物联网系统来说，除报警信息外，主要还是以传输传感器采集的各类非实时性数据业务为主，即使是图像、视频、语音等多媒体数据，需要快速响应的部分一般经边缘网关计算处理完成，传至云端的数据以经降低了对时延的敏感性，因此对于物联网带来的海量数据，一方面通过功率控制、速率控制、动态调整目标误码率、干扰删除等多种措施优化通信终端接入数量，同时采用合理的调度算法，尽可能增加数据吞吐量，最终实现对海量数据的成功处理。具体的，采用合理的调度算法，尽可能增加数据吞吐量的过程如下所示：

中心站会定时广播发送当前网络状况，未入网通信终端通过边缘计算得出合理的通信带宽需求，并进行入网申请，中心站会根据入网通信终端数量、信道拥挤情况等条件，将所有入网通信终端划分配给不同的转发器，再将同一转发器内的通信终端分成n个组，并把分配结果反馈给相应通信终端，实现资源动态调整的闭环。分组时可根据信道情况，灵活调整组内通信终端数量，避免组内通信终端数量过多，造成相互间干扰。

另外，每个组的每个通信终端又采用不同伪码作为同步码和扩频码，中心站按照调度策略，通过前向链路分别向各个组的通信终端发送控制指令、算法更新包等信息。并且通过设置时间保护间隔GP，保证组间通信终端之间互不干扰。

在码分多址系统中，当接入通信终端数减少时，每一通信终端的链路性能就会增加。增加接入通信终端数，就会带来干扰，其中组内通信终端间干扰比较严重，但是在系统中，由于所有通信终端全部采用定向天线，这样使各个通信终端在空间上隔离。定向天线只从一部分通信终端接收信号，因此相比于地面移动通信网络，很大程度上减少了通信终端间干扰。

通过中心站调度和通信终端边缘控制，在同一时刻，一个转发器内只有一组通信终端工作，在返向链路中，组内所有通信终端向中心站发送给信号，在不考虑多径衰落引起的不同通信终端信号间的码间干扰和同一通信终端的不同径信号间干扰的情况下，返向容量仅取决于可用的正交码字个数，若Gold码长2047，即每组最大通信终端接入数量为1024个。但是由于通信终端间信号是异步传输的，不同通信终端间始终存在着码间干扰，因此容量受限于同时传输的通信终端数，或者说受限于通信终端间的总干扰水平，实际工作中系统容量会小于1024个，需要通过功率控制、速率控制等技术尽可能优化容量。

在前向链路，由于中心站数量少，且相距较远，因此不用考虑多个中心站之间的干扰，同时在不考虑多径衰落引起的不同通信终端信号间的码间干扰和同一通信终端的不同径信号间干扰的情况下，中心站向所有通信终端发送的信号是同步的，只受限于中心站发射功率，目前中心站只需发送控制指令或突发数据等，数据量较小，对功率需求不大，因此前向链路的容量大于等于返向链路容量。

进一步，在一种可能实现的方式中，还包括：接收所述中心站发送的优化后的通信链路参数表，根据所述优化后的通信链路参数表替换所述预设通信链路参数表，其中，所述中心站根据与其通信的至少一个通信终端预设时间段内数据传输信息、资源分配信息以及吞吐量对所述预设通信链路参数表进行优化得到优化后的通信链路参数表。

进一步，在一种可能实现的方式中，还包括：接收所述中心站发送的每个调度周期内与其通信的至少一个通信终端的优先级信息，根据优先级信息来确定向所述中心站传输或从所述中心站接收数据的时机。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，中心站还利用各个通信终端每天的数据传输情况，资源分配情况，吞吐量水平等，对通信链路参数的动态匹配策略模型进行训练，更新动态匹配策略表，并将该表发送给各个通信终端。

作为举例，在实际资源分配时，通信带宽分配、功率控制及速率控制等算法实现的复杂度高，缺少参数不断优化，会导致实际长期运行后通信终端接入数量剧烈变化时，资源分配不合理，吞吐量下降的问题出现，因此中心站会根据各个通信终端每天的数据传输情况，资源分配情况，吞吐量水平等，将这些信息作为模型训练输入，对通信链路参数的模型进行训练，输出通信链路参数表，并将该表发送给各个通信终端，各个通信终端则完成通信链路参数表更新。通过不断训练学习，优化资源配置，同时不断更新迭代的深度学习的训练模型，又能进一步提高资源分配的智能化程度。同时智能化带来的巨大算力需求可利用通信终端的边缘计算边缘网关分担中心站的计算压力，有效降低中心站的建设成本，减少分配计算时延。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种通信终端，其特征在于，包括：一个或多个边缘网关以及通信设备；其中，所述一个或多个边缘网关，用于接收中心站所发送的所有入网通信终端的带宽使用信息以及确定当前信道的信噪比，根据所述带宽使用信息以及所述信噪比计算未来预设时间段内的数据传输带宽，根据所述数据传输带宽以及预设通信链路参数表确定通信链路参数；用于与外部至少一个数据采集通信终端耦合，接收所述至少一个数据采集通信终端所采集的数据，并对所述数据进行清洗、删除冗余和重复数据得到处理后的第一数据，以使得通过所述通信设备将所述第一数据发送给所述中心站；

所述通信设备与所述边缘网关耦合，用于根据通信链路参数与所述中心站进行通信。

2.如权利要求1所述的通信终端，其特征在于，若所述数据为视频数据或图像数据，每个边缘网关还用于对一路视频数据或图像数据进行图像识别得到识别结果，根据所述识别结果将所述数据进行处理得到第二数据，将所述第二数据传输给所述中心站。

3.如权利要求2所述的通信终端，其特征在于，所述边缘网关，具体用于根据所述识别结果判断是否触发预设规则；若未触发，则确定所述数据中图像特征值，将所述特征值作为第二数据传输给所述中心站；否则从所述数据中挑选出满足预设需求的图像数据，并将所述图像数据进行压缩后得到所述第二数据，将所述第二数据传输给所述中心站。

4.如权利要求3所述的通信终端，其特征在于，所述边缘网关包括处理器CPU和微型处理器GPU；其中，所述CPU用于对所述数据进行清洗、删除冗余和重复数据得到所述第一数据；所述GPU用于对所述数据进行图像识别得到识别结果，根据所述识别结果将所述数据进行处理得到第二数据，将所述第二数据传输给所述中心站。

5.如权利要求4所述的通信终端，其特征在于，多个边缘网关并行对多路视频数据或图像数据进行图像识别，其中，不同边缘网关采用不同图像识别处理算法来进行图像识别。

6.如权利要求1～5任一项所述的通信终端，其特征在于，每个边缘网关还包括多种类型的接口和协议转换模块，其中，多种类型的接口用来接收多种不同协议所对应的数据；所述协议转换模块用于将多种不同协议所对应的数据统一转换为预设协议所对应的数据。

7.如权利要求6所述的通信终端，其特征在于，所述每个边缘网关将多种协议所对应的数据转换为DVB-S2标准所对应的数据。

8.一种使用如权利要求1所述一种通信终端的通信方法，其特征在于，包括：

接收中心站所发送的所有入网通信终端的带宽使用信息以及确定当前信道的信噪比；

根据所述带宽使用信息以及所述信噪比计算未来预设时间段内的数据传输带宽，根据所述数据传输带宽以及预设通信链路参数表确定通信链路参数，并根据通信链路参数与所述中心站进行通信。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

接收所述中心站发送的优化后的通信链路参数表，根据所述优化后的通信链路参数表替换所述预设通信链路参数表，其中，所述中心站根据与其通信的至少一个通信终端预设时间段内数据传输信息、资源分配信息以及吞吐量对所述预设通信链路参数表进行优化得到优化后的通信链路参数表。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，还包括：

接收所述中心站发送的每个调度周期内与其通信的至少一个通信终端的优先级信息，根据优先级信息来确定向所述中心站传输或从所述中心站接收数据的时机。