CN115334613B - 软件定义卫星网络通信方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种软件定义卫星网络通信方法、系统及存储介质。软件定义卫星网络通信方法包括:链路质量检测机制,基于各链路的重传信令情况确定各通信路径的链路质量;所述通信路径为数据从起始卫星节点传输至目标卫星节点的路径;所述重传信令为软件定义卫星网络中进行数据重传时所使用的控制信令;基于链路质量从各所述通信路径中确定进行数据传输的目标通信路径,以使软件定义卫星网络中各卫星基于目标通信路径进行通信。通过链路质量检测机制可以确定各通信路径的链路质量,从而可以根据链路质量选择数据传输的目标通信路径,由此,提高软件定义卫星网络中各卫星之间的数据传输质量,从而提高软件定义卫星网络中各卫星传输数据的准确性与效率。
Description
技术领域
本申请涉及卫星通信领域,具体而言,涉及一种软件定义卫星网络通信方法、一种软件定义卫星网络通信系统及存储介质及一种计算机可读存储介质。
背景技术
软件定义卫星网络为将软件定义网络应用在卫星网络管理中的技术,软件定义卫星网络能够降低卫星网络的路由管理难度。然而,软件定义网络在计算数据转发的路由时,通常考虑的是最短路径,而受卫星所处的空间环境、卫星的高速移动等影响,卫星链路往往存在误码率较高、传播时延长、频繁链路切换等问题,如果仅使用最短路径的方式计算路由,不考虑链路的误码率等其他因素,会影响数据传输的质量,造成数据错误、数据丢失等问题。例如,卫星的高速移动会使得数据传输路径频繁变更,而各卫星之间、卫星与地面之间距离较远,且各卫星之间会有电磁干扰、空间辐射等空间环境问题,将导致链路的误码率上升,以最短路径为通信路径的路由计算方式并未考虑这些因素,容易选择误码率较高的链路进行数据传输,从而导致数据传输质量差,发生数据传输出错、丢失等问题,影响数据转发效率。
发明内容
本申请旨在提供一种软件定义卫星网络通信方法、一种软件定义卫星网络通信系统及一种计算机可读存储介质,以提高软件定义卫星网络中各卫星之间的数据传输质量,从而使得软件定义卫星网络传输的数据更为准确。
第一方面,本申请实施例提供一种软件定义卫星网络通信方法,包括:基于链路质量检测机制确定各通信路径的链路质量;所述通信路径为数据从起始卫星节点传输至目标卫星节点的路径;所述链路质量为所述通信路径进行通信的质量;所述链路质量检测机制为软件定义卫星网络中检测所述链路质量的机制;基于所述链路质量从各所述通信路径中确定进行数据传输的目标通信路径,以使所述软件定义卫星网络中各卫星基于所述目标通信路径进行通信。
本申请实施例中,通过链路质量检测机制对各通信路径的链路质量进行检测,可以确定各通信路径的链路质量,进而选择链路质量满足要求的通信路径进行通信,即确定目标通信路径进行通信,其中,使用目标通信路径进行卫星通信,可以有效保证卫星之间数据传输质量,降低软件定义卫星网络的丢包率。同时,由于目标通信路径通常会具有较高的链路质量,还可以有效减少数据传输时的重传次数,降低传输时延,提高数据传输的效率。
一实施例中,所述基于链路质量检测机制确定各通信路径的链路质量,包括:获取所述软件定义卫星网络中任意两个相邻卫星之间的数据重传控制信令记录,所述数据重传信令记录为所述软件定义卫星网络中各卫星之间进行数据重传时产生的信令的记录;基于所述数据重传信令记录确定对应的所述相邻卫星之间进行通信的链路质量因子;基于所述链路质量因子确定每一条所述通信路径的链路质量。
本申请实施例中,数据重传为软件定义卫星网络中进行数据传输时应对链路误码所使用的数据传输方式,数据重传机制可以减少链路误码率对数据传输的影响,使用数据重传机制控制各卫星之间的数据传输,可以提高卫星之间的数据传输的可靠性。软件定义卫星网络中各卫星之间通过数据重传机制传输数据,数据重传信令记录包括数据重传的相关信令记录,数据重传信令可以一定程度上反映数据传输的质量,因此,可以使用数据重传信令记录来计算链路质量因子,以及根据链路质量因子计算整条通信路径的链路质量。通过使用数据重传信令记录计算链路质量的方式,可以简化链路质量因子及链路质量的计算过程,提高确定链路质量的效率。
一实施例中,所述基于所述数据重传信令记录确定每一条所述通信路径各自的链路质量因子,包括:从所述数据重传信令记录中获取数据传输时的记录参数,所述记录参数包括执行所述数据重传时产生的信令;基于第一预设链路质量因子公式与所述记录参数确定所述链路质量因子,所述第一预设链路质量因子公式包括所述记录参数与所述链路质量因子之间的关系。
本申请实施例中,使用数据重传进行数据传输会产生与数据重传机制相关的信令参数,即记录参数,记录参数可以反映数据传输的质量,而第一预设链路质量因子包括记录参数与链路质量因子之间的关系,因此,可以使用第一预设链路质量因子与记录参数计算相邻卫星之间的链路质量因子,以链路质量因子来反映任意相邻卫星之间的通信质量。通过第一预设链路质量因子计算链路质量因子的方式较为简便,可以有效简化计算通信路径的链路质量的过程。
一实施例中,所述获取所述软件定义卫星网络中任意两个相邻卫星之间的数据重传信令记录,包括:每间隔预设时长获取所述数据重传信令记录,以基于每间隔预设时长获取的数据重传信令记录确定链路质量。
本申请实施例中,每间隔预设时长获取数据重传信令记录,可以使得所获取的数据重传信令记录具有实时性,通过该数据重传信令记录确定的链路质量,以及使得根据该链路质量确定的目标通信路径也具有实时性。由此,使卫星基于具有实时性的目标通信路径进行数据传输,可以保证数据传输的质量。
一实施例中,所述基于所述数据重传信令记录确定对应的所述相邻卫星之间进行通信的链路质量因子,包括:基于历史链路质量因子、预设的衰减因子、所述记录参数以及第二预设链路质量因子公式,确定所述链路质量因子,其中,所述第二预设链路质量因子公式包括所述记录参数、所述历史链路质量因子、预设的衰减因子与所述链路质量因子之间的关系。
本申请实施例中,预设的衰减因子根据空间环境进行设置,第二预设链路质量因子公式包括记录参数、历史链路质量因子、预设的衰减因子与链路质量因子之间的关系,通过使用第二预设链路质量因子公式、历史链路质量因子和预设的衰减因子计算链路质量因子,可以使得计算得到的链路质量因子与历史记录和环境相关,计算出的链路质量更为准确,链路质量更符合通信路径中各卫星所处的通信环境与卫星的运动情况。
一实施例中,所述基于所述链路质量因子确定每一条通信路径的链路质量,包括:针对每一条所述通信路径,将该通信路径中卫星间所有所述链路质量因子相乘,得到该通信路径对应的链路质量。
本申请实施例中,通过数据重传机制的信令记录得到的链路质量因子,可以反映相邻卫星之间的通信质量,通过将转发路径中所有卫星间链路的链路质量因子相乘,可以得到该通信路径的链路质量。其中,将链路质量因子相乘易于实现,可以有效简化链路质量的计算过程,提高确定链路质量的效率。
一实施例中,在确定各通信路径的链路质量之前,所述方法还包括:根据各卫星之间进行数据传输的传播时延,确定各个所述通信路径的累积传播时延;将最低所述累积传播时延对应的所述通信路径确定为初始目标通信路径,以使各卫星根据所述初始目标通信路径进行数据传输。
本申请实施例中,在未确定链路质量之前,可以计算通信路径的传播时延,选择最低累计传播时延对应的通信路径确定为初始目标通信路径,控制各卫星之间基于初始目标通信路径可以有效降低卫星数据传输之间的传播时延,从而提高卫星之间数据传输的质量。
一实施例中,所述基于所述链路质量从各所述通信路径中确定进行数据传输的目标通信路径之后,所述方法还包括:基于所述目标通信路径生成通信规则;将所述通信规则下发至所述软件定义卫星网络中各卫星,以使各卫星基于所述通信规则进行通信;控制软件定义卫星网络中的各卫星根据目标通信路径进行数据传输。
本申请实施例中,通过将目标通信路径生成卫星之间的通信规则,由此,可以使得各卫星之间通过目标通信路径对应的通信规则进行通信,提高卫星之间的数据传输质量。
第二方面,本申请实施例提供一种软件定义卫星网络通信通信系统,包括:多个卫星;卫星网络管理中心,用于执行如第一方面任一项所述的软件定义卫星网络通信方法。
第三方面,本申请实施例提供一种计算机可读存储介质,所述可读存储介质中存储有计算机程序,当所述计算机程序在计算机上运行时,使得所述计算机执行如第一方面任一项所述的软件定义卫星网络通信方法。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举本申请较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供一种软件定义卫星网络通信系统的示意图;
图2为本申请实施例提供的一种软件定义卫星网络通信方法的流程图;
图3为本申请实施例提供的软件定义卫星网络通信方法的流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
请参阅图1,图1为本申请实施例提供的一种软件定义卫星网络通信系统的示意图。
卫星通信系统包括:多个卫星和卫星网络管理中心。
多个卫星,包括控制卫星和转发卫星。
本申请实施例中,多个卫星组成软件定义卫星网络,其中,卫星网络中包括了控制卫星和转发卫星。控制卫星覆盖范围广,能够与软件定义卫星网络中的其他卫星建立通信,用于向各转发卫星发送控制各转发卫星通信的通信规则,其中,控制卫星可以为GEO(Geosynchronous Earth Orbit Satellite,同步地球轨道卫星)。转发卫星用于转发,转发卫星用于转发数据,根据空间高度使用不同的卫星,例如,转发卫星可以为LEO(Low EarthOrbit Satellite,低轨道地球卫星)、MEO(Medium orbit earth satellite,中轨道地球卫星)等。
本实施例中,多个卫星可以使用DTN(Delay Tolerant Networks,即时延容忍网)协议进行数据传输。DTN协议为逐跳转发的数据模式,使得发送端的卫星和接收端的卫星之间的通信连接无需时刻保持,同时DTN协议栈还具有保管传递机制,在缺少传输路径,即未建立通信连接时,可以将数据暂时存储,以在建立通信连接之后进行数据传输,从而使得软件定义卫星网络可以应对通信连接中断的问题。由此,使用DTN协议可以提高软件定义卫星网络的通信质量。其中,DTN协议的具体内容可以参考现有技术,在此不再进一步叙述。
其中,DTN协议栈引入汇聚层协议,以实现DTN协议与其他协议的交互。通过汇聚层协议,可以使得不同卫星之间、卫星与卫星网络管理之间能够正常通信。
一实施例中,汇聚层协议为LTP(Licklider Transmission Protocol,利克莱德传输协议)。LTP协议具有数据重传机制,LTP协议在进行数据传输时,数据的发送端会生成export session(导出会话)和import session(导入会话),在export session和importsession内进行数据的传输。其中,LTP协议传输数据时,会将每一数据末尾设置为checkpoint(检测点),一个数据可以分为多个segment(数据段),接收端在接收到checkpoint后,会向发送端回复一个report segment(报告段),报告段中包括未接收到的数据段编号,发送端根据报告段的内容,将报告段未接收到的数据段进行重传,其中,重传的数据段中,最后一个数据段也会被标记为checkpoint。重复上述传输过程,直至接收端接收到完整的一个数据。在传输完整后,export session和import session都将终止。checkpoint、export session、import session、report segment即为数据重传机制的信令。
可以理解,若数据传输过程中未发生错误,即未进行数据重传时,导出会话、导入会话、检查点和报告段的数量均为1。而发生重传后,导出会话和导入会话的数量不变,检查点和报告段的数量将大于1。
卫星网络管理中心,用于控制各卫星进行数据传输。卫星网络管理中心通过本申请实施例提供的软件定义卫星网络通信方法控制软件定义卫星网络中各卫星进行通信。接下来,将对软件定义卫星网络通信方法进行说明。其中,地面网关用于接收转发卫星的数据,或向转发卫星发送数据。
请参阅图2,图2为本申请实施例提供的一种软件定义卫星网络通信方法的流程图。卫星通信方法包括:
S110,基于链路质量检测机制确定各通信路径的链路质量。
本实施例中,通信路径为数据从起始卫星节点传输至目标卫星节点的路径。例如,起点卫星节点为A,目标卫星节点为D,则通信路径可以为A-B-C-D,其中,B和C为软件定义卫星网络中的两个转发卫星。
本实施例中,由于不同通信路径受空间、环境等的影响因素不同,可能导致不同的通信路径的进行通信的质量不同,即不同通信路径具有不同的链路质量。例如,通信路径A-B-C-D和通信路径A-F-E-D,两者中间的转发卫星不同,可能导致两者的链路质量不同。
本实施例中,链路质量检测机制为软件定义卫星网络中检测链路质量的机制,通过链路质量检测机制,可以确定各通信路径的链路质量。
其中,由于各卫星之间通信使用LTP协议的数据重传机制,因此,在本申请实施例中,可以通过各卫星所使用的数据重传机制确定将数据从起始卫星节点传输至目标卫星节点的路径的质量,即确定通信路径的链路质量。在一些其他的实施方式中,还可以使用其他方式计算链路质量,例如,计算数据完整度、信号质量等方式计算链路质量,在此不做限定。
一实施例中,基于链路质量检测机制确定各通信路径的链路质量,包括:获取软件定义卫星网络中任意两个相邻卫星之间的数据重传信令记录;基于数据重传信令记录确定对应的相邻卫星之间进行通信的链路质量因子;基于链路质量因子确定每一条通信路径的链路质量。
本实施例中,数据重传信令记录为软件定义卫星网络中各卫星之间进行数据重传时产生的信令的记录。其中,相邻卫星是指软件定义卫星网络中能够进行数据传输的两个转发卫星,相邻卫星之间使用数据重传机制进行数据传输。相邻卫星在进行数据传输时,会对数据传输的过程产生的信令进行记录,生成数据重传信令记录,其中,数据重传信令记录可以记录相邻卫星之间进行传输数据产生的checkpoint、export session、importsession、report segment等信令的数目。
本实施例中,通过任意两个相邻卫星之间的数据重传信令记录,可以计算出这两个相邻卫星之间数据传输的链路质量因子。因此通过所有相邻卫星之间的数据重传信令记录,可以确定出任意两个相邻卫星之间的链路质量因子。在一些实施方式中,可以将任意两个相邻卫星之间的链路质量因子进行保存,生成链路质量因子记录表,便于直接使用。
卫星网络管理中心可以从各卫星获取数据重传信令记录,并通过数据重传信令记录计算链路质量因子。
一实施例中,基于数据重传信令记录确定每一条通信路径各自的链路质量因子,包括:从数据重传信令记录中获取数据传输时的记录参数;基于第一预设链路质量因子公式与记录参数确定链路质量因子。
本实施例中,记录参数包括执行数据重传时产生的信令,即记录参数包括相邻卫星通过数据重传机制传输数据时产生的checkpoint、export session、import session、report segment等信令及对应的数量。通过记录参数,可以确定出重传的次数,通过重传的次数,一定程度上可以确定数据传输的质量。
因此,可以通过预设的第一预设链路质量因子公式与记录参数确定链路质量因子,以链路质量因子反映数据传输质量的优劣,或用于反映误码率。第一预设链路质量因子公式为:
通过上述第一预设链路质量因子公式与记录参数,可以计算得到相邻卫星之间的链路质量因子。其中,由于导入会话数量和导出会话在对同一个数据进行传输时的数量为1,而发生重传时检查点数量和报告段数量会增加,即发生重传时,链路质量因子会变大。因此,链路质量因子越大,相邻卫星之间的数据传输质量越差。
一实施例中,每间隔预设时长获取数据重传信令记录,以基于每间隔预设时长获取的数据传输记录确定链路质量。
本实施例中,卫星在空间中会高速移动,一条通信路径中的卫星也可能发生切换,因此,可以每间隔预设时长获取数据重传信令记录并进行链路质量的计算,保证链路质量的时效性。其中,间隔的预设时长可以根据需求进行选择,例如,0.5秒、1秒、2秒等。
一实施例中,基于历史链路质量因子、预设的衰减因子、记录参数以及第二预设链路质量因子公式,确定链路质量因子,其中,第二预设链路质量因子公式包括记录参数、历史链路质量因子、预设的衰减因子与链路质量因子之间的关系。
本实施例中,第二预设链路质量因子公式为:
其中,f为链路质量因子,为检查点数量,e为报告段数量,为导出会话数量,import session为导入会话数量,f0为历史链路质量因子,α为预设的衰减因子,α的取值范围为,t为获取数据传输记录的统计周期。
本实施例中,衰减因子可以根据空间环境进行合理设定,历史链路质量因子可以根据需求选择上一时刻的链路质量因子或其他时刻的链路质量因子。
通过使用预设的衰减因子和历史链路质量因子计算链路质量因子,可以使得链路质量因子与历史记录、空间环境相关联,从而使得链路质量因子更为符合卫星所处的空间情况和卫星的运动情况,减少不同时刻之间链路质量因子之间的误差,提高计算得到的链路质量因子的准确性。
本实施例中,链路质量因子可以是由卫星网络管理中心从各卫星获取数据重传信令记录进行计算。在一些实施例方式中,还可以是由相邻卫星中的任意卫星进行计算,并在计算之后,发送至卫星网络管理中心,其中,转发卫星可以先以Bundle包的数据类型将链路质量因子发送至控制卫星,再由控制卫星发送至卫星网络管理中心。
一实施例中,基于所述链路质量因子确定每一条通信路径的链路质量,包括:针对每一条通信路径,将该通信路径中所有链路的链路质量因子相乘,得到该通信路径对应的链路质量。
本实施例中,卫星网络管理中心存储有软件定义卫星网络中各卫星的连接图,连接图中包含各个卫星节点的通信时间列表,反映卫星运行周期内各节点间真实的通信信息,包括卫星节点号,节点间链路的开始时间、结束时间,节点间的传播时延以及链路质量因子等各类信息,因此,卫星网络管理中心可以预测各卫星的轨迹,确定出不同的通信路径。其中,计算通信路径可以参考现有技术,例如,可以使用Dijkstra(迪杰斯特拉)算法进行计算,具体内容不再赘述。
在确定通信路径之后,可以将每条通信路径中所涉及的卫星之间的链路质量因子相乘,得到每条通信路径对应的链路质量。
进一步地,可以选择链路质量中最小值对应的通信路径为目标通信路径,从而使软件定义卫星网络中各卫星基于目标通信路径进行通信。
一实施例中,确定各通信路径的链路质量之前,根据各卫星之间进行数据传输的传播时延,确定各个通信路径的累积传播时延;将最低累积传播时延对应的通信路径确定为初始目标通信路径,以使各卫星根据初始目标通信路径进行数据传输。
本实施例中,链路质量是通过通信路径中各卫星进行通信后计算得到的,在未确定通信路径的链路质量之前,卫星之间可以根据初始目标通信路径进行通信。
本实施例中,卫星网络管理中心预设有各相邻卫星之间进行数据传输的传播时延,可以通过传播时延确定初始目标通信路径。其中,可以先确定出各通信路径,在将各路径中卫星间的传播时延进行累加,得到每条通信路径对应的累计传播时延,选择累计传播时延中最小值对应的通信路径为初始目标通信路径。若存在最小值相同的通信路径,则任选其一为初始目标通信路径。
S120,基于链路质量从各通信路径中确定进行数据传输的目标通信路径。
目标通信路径可以为链路质量最优的通信路径,也可以是从其他满足链路质量需求的通信路径,在同时存在满足链路质量需求的多条通信路径时,可以择一作为目标通信路径,可以理解,用户可以根据对链路质量的需求进行合理选择目标通信路径,目标通信路径的性能不应成为对本申请的限定。
一实施例中,基于所述链路质量从各所述通信路径中确定进行数据传输的目标通信路径之后,所述方法还包括:基于目标通信路径生成通信规则;将通信规则下发至软件定义卫星网络中各卫星,以使各卫星基于通信规则进行通信。
本实施例中,在确定目标通信路径之后,卫星网络管理中心将目标通信路径生成流表下发至控制卫星,控制卫星再将流表发送至各转发卫星中,使各转发卫星按照流表进行数据转发,其中,流表包括目标通信路径及通信规则,其中,通信规则为各卫星之间根据目标通信路径进行数据传输的执行方式。其中,流表的内容可以参考现有技术,在此不进行赘述。
本实施例中,在通信路径发生变化,链路质量发生变化时,卫星网络管理中心可以重新计算链路质量,重新确定出目标通信路径,并生成流表下发至各卫星。其中,卫星在接收到新的流表之后,按照新的流表进行通信,同时,还可以删除过期流表,避免过期流表对卫星存储空间的占用。
在一些实施例中,还可以在链路质量变化率超过预设阈值时,重新确定目标通信路径。通过重新计算目标通信路径,可以及时更新流表,从而保障软件定义卫星网络中各卫星的通信质量。
本申请实施例中,通过链路质量检测机制对各通信路径的链路质量进行检测,可以确定各通信路径的链路质量,进而选择链路质量满足要求的通信路径进行通信,即确定目标通信路径进行通信,其中,使用目标通信路径进行卫星通信,可以有效保证卫星之间数据传输质量,降低软件定义卫星网络的丢包率。同时,由于目标通信路径通常会具有较高的链路质量,还可以有效减少数据传输时的重传次数,降低传输时延,提高数据传输的效率。
为便于本领域技术人员理解,在此对本申请一个实施例的实施过程进行说明。请参阅图3,图3为本申请实施例提供的软件定义卫星网络通信方法的流程图。
首先,卫星网络管理中心根据预设的卫星之间的连接图确定卫星之间存在的通信路径,并根据预设的传播时延,计算出各通信路径的累计传播时延,并将累计传播时延最小值对应的通信路径确定为初始目标通信路径。生成初始目标通信路径的流表,并下发至控制卫星,控制卫星将流表发送至各转发卫星,使各卫星根据流表进行通信。例如,转发卫星A至转发卫星D之间具有两条通信路径,分别为A-B-C-D,A-F-E-D,分别对应的累计传播时延为1秒和2秒,则可以选择A-B-C-D为初始目标通信路径,生成A-B-C-D流表并下发至控制卫星,控制卫星再将流表下发至转发卫星执行。其中,B、C、F、E分别表示转发卫星。
接着,在各转发卫星进行通信时,每间隔预设时长获取数据重传信令记录,并根据数据重传信令记录中的记录参数计算链路质量因子,并发送至卫星网络管理中心。卫星网络管理中心可以将链路质量因子存储,并根据链路质量因子计算各通信路径的链路质量。例如,A和B之间链路质量因子为1,B和C之间为2,A和F之间为1.5等。根据链路质量因子,计算得到的A-B-C-D的链路质量为7,A-F-E-D的链路质量为8,A-B-C-D的链路质量小于A-F-E-D,则继续以A-B-C-D为目标通信路径进行通信。
然后,若链路质量相较于前一时刻发生较大变化时,卫星网络管理中心可以获取各相邻卫星之间的数据重传信令记录,重新计算链路质量因子,并根据链路质量因子计算通信路径的链路质量,并将链路质量最小值对应的通信路径确定为目标通信路径。例如,B和C之间变化为3,A-F-E-D的链路质量为8变为12,而A-F-E-D链路质量不变,则可以将目标通信路径确定为A-F-E-D。
最后,卫星网络管理中心根据目标通信路径生成流表,下发至控制卫星,控制卫星发送至各转发卫星,转发卫星将过期的流表删除,并按照新的流表进行通信。例如,卫星网络管理中心生成目标通信路径A-F-E-D的流表,并下发至控制卫星和转发卫星,控制卫星和转发卫星按目标通信路径A-F-E-D的流表进行数据传输,并将原通信路径为A-B-C-D的流表删除。
其中,在检测到通信路径中的卫星即将发生变换之前,卫星网络管理中心还可以重新确定目标通信路径,并生成新的流表下发至各卫星。
基于同一发明构思,本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质。
本申请实施例还提供一种计算机可读介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被计算机运行时,执行前述实施例中所述的卫星通信方法。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露装置和方法,可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,又例如,多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请的保护范围,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种软件定义卫星网络通信方法,其特征在于,包括:
基于链路质量检测机制确定各通信路径的链路质量;所述通信路径为数据从起始卫星节点传输至目标卫星节点的路径;所述链路质量为所述通信路径进行通信的质量;所述链路质量检测机制为软件定义卫星网络中检测所述链路质量的机制;
基于所述链路质量从各所述通信路径中确定进行数据传输的目标通信路径,以使所述软件定义卫星网络中各卫星基于所述目标通信路径进行通信;
所述基于链路质量检测机制确定各通信路径的链路质量,包括:获取所述软件定义卫星网络中任意两个相邻卫星之间的数据重传信令记录,所述数据重传信令记录为所述软件定义卫星网络中各卫星之间进行数据重传时产生的信令的记录;基于所述数据重传信令记录确定对应的所述相邻卫星之间进行通信的链路质量因子;基于所述链路质量因子确定每一条所述通信路径的链路质量;
所述基于所述数据重传信令记录确定对应的所述相邻卫星之间进行通信的链路质量因子,包括:从所述数据重传信令记录中获取传输时记录参数,所述记录参数包括执行所述数据重传时产生的信令;基于第一预设链路质量因子公式与所述记录参数确定所述链路质量因子,所述第一预设链路质量因子公式包括所述记录参数与所述链路质量因子之间的关系;
或,所述基于所述数据重传信令记录确定对应的所述相邻卫星之间进行通信的链路质量因子,包括:
基于历史链路质量因子、预设的衰减因子、记录参数以及第二预设链路质量因子公式,确定所述链路质量因子,其中,所述第二预设链路质量因子公式包括所述记录参数、所述历史链路质量因子、预设的衰减因子与所述链路质量因子之间的关系,其中,所述记录参数包括执行所述数据重传时产生的信令。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取所述软件定义卫星网络中任意两个相邻卫星之间的数据重传信令记录,包括:
每间隔预设时长获取所述数据重传信令记录,以基于每间隔所述预设时长获取的数据重传信令记录确定链路质量。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述链路质量因子确定每一条通信路径的链路质量,包括:
针对每一条所述通信路径,将该通信路径中卫星间的所有所述链路质量因子相乘,得到该通信路径对应的链路质量。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在确定各通信路径的链路质量之前,所述方法还包括:
根据各卫星之间进行数据传输的传播时延,确定各个所述通信路径的累积传播时延;
将最低所述累积传播时延对应的所述通信路径确定为初始目标通信路径,以使各卫星根据所述初始目标通信路径进行数据传输。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述链路质量从各所述通信路径中确定进行数据传输的目标通信路径之后,所述方法还包括:
基于所述目标通信路径生成通信规则;
将所述通信规则下发至所述软件定义卫星网络中各卫星,以使各卫星基于所述通信规则进行通信;
控制所述软件定义卫星网络中的各卫星根据目标通信路径进行数据传输。
6.一种软件定义卫星网络通信系统,其特征在于,包括:
多个卫星;
卫星网络管理中心,用于执行如权利要求1-5任一项所述的软件定义卫星网络通信方法。
7.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述可读存储介质中存储有计算机程序,当所述计算机程序在计算机上运行时,使得所述计算机执行如权利要求1-5任一项所述的软件定义卫星网络通信方法。
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---|---|---|---|---|
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8954207B1 (en) * | 2013-09-06 | 2015-02-10 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method of enhancing on-board state estimation using communication signals |
CN104601306A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-06 | 无锡儒安科技有限公司 | 无线传感器网络中链路重传方法 |
CN106059650A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-10-26 | 北京交通大学 | 基于sdn和nfv技术的天地一体化网络架构及数据传输方法 |
CN106059960A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-10-26 | 北京交通大学 | 一种基于软件定义网络的空间网络QoS保障方法及管理中心 |
WO2019137939A1 (en) * | 2018-01-11 | 2019-07-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Data retransmission mechanism in terrestrial or non-terrestrial networks exhibiting a high propagation delay |
CN113099506A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-09 | 上海交通大学 | 软件定义卫星网络中基于链路时效的路由方法及系统 |
CN114039653A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-02-11 | 北京九天微星科技发展有限公司 | 中低轨道卫星切换方法、装置、地面终端、卫星和信关站 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109714263B (zh) * | 2019-01-18 | 2021-01-29 | 北京邮电大学 | 一种在卫星通信网络中的路径选择方法及装置 |
US11601191B2 (en) * | 2019-02-07 | 2023-03-07 | Lockheed Martin Corporation | Information rate and quality-of-service configurations for end-to-end data flow in an NGSO satellite network |
CN113315569B (zh) * | 2021-05-25 | 2022-12-09 | 西安交通大学 | 一种链路生存时长加权的卫星可靠性路由方法及系统 |
CN115150302B (zh) * | 2022-06-29 | 2023-12-29 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种端到端卫星网络性能测量方法 |
CN115334613B (zh) * | 2022-10-13 | 2023-02-07 | 中国电子信息产业集团有限公司第六研究所 | 软件定义卫星网络通信方法、系统及存储介质 |
-
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8954207B1 (en) * | 2013-09-06 | 2015-02-10 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method of enhancing on-board state estimation using communication signals |
CN104601306A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-06 | 无锡儒安科技有限公司 | 无线传感器网络中链路重传方法 |
CN106059650A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-10-26 | 北京交通大学 | 基于sdn和nfv技术的天地一体化网络架构及数据传输方法 |
CN106059960A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-10-26 | 北京交通大学 | 一种基于软件定义网络的空间网络QoS保障方法及管理中心 |
WO2019137939A1 (en) * | 2018-01-11 | 2019-07-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Data retransmission mechanism in terrestrial or non-terrestrial networks exhibiting a high propagation delay |
CN113099506A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-09 | 上海交通大学 | 软件定义卫星网络中基于链路时效的路由方法及系统 |
CN114039653A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-02-11 | 北京九天微星科技发展有限公司 | 中低轨道卫星切换方法、装置、地面终端、卫星和信关站 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
Using SDN and NFV to Implement Satellite Communication Networks;T.Li等;《2016 International Conference on Networking and Network Applications (NaNA)》;20160912;第1-4页 * |
基于软件定义网络的卫星网络容错路由机制;贾梦瑶等;《计算机应用》;20190418;第39卷(第6期);第1772-1779页 * |
延迟容忍网络 LTP协议技术要求;中国通信标准化协会;《YD/T 3899-2021》;20210517;第1-7页 * |
深空通信网络协议的发展与展望;安建平等;《通信学报》;20160725;第37卷(第7期);第50-61页 * |
空间DTN网络下的转发决策方法;张平;《无线电工程》;20190529;第49卷(第6期);第463-466页 * |
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