CN115802388B - 基于mf-tdma宽带卫星网络的广域机动通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MF‑TDMA宽带卫星网络的广域机动通信系统，属于卫星通信技术领域。本发明通过宽带卫星通信手段实现骨干网络的机动节点间广域机动通信。本发明将卫星网络、电台、无线局域网、地面移动通信网等融合为一个广域机动通信系统。系统的通信节点一般包括管理型机动站或管理/业务一体型机动站、业务型机动站组成，通过采用各种视距无线手段和有线手段、通过不同的交换方式和信道适配方式进行通联，充分利用MF‑TDMA宽带卫星网络多点对多点的特点实现了各机动用户信息的统一承载和远程传输。本发明具有多手段灵活集成、多业务并发和多点对多点广域组网等优点，适用于不同行业和不同领域。

Description

基于MF-TDMA宽带卫星网络的广域机动通信系统

技术领域

本发明涉及机动通信领域和卫星通信领域，特别是指一种基于MF-TDMA宽带卫星网络的广域机动通信系统，适用于各类广域机动通信场景。

背景技术

目前已有的机动通信系统多采用多手段综合集成，但是承载体制（交换体制）不统一，不同部门的机动通信系统难以实现互联互通。另外，传统上多数采用FDMA点对点卫星通信系统解决广域机动通信问题，不能实现多点同时在线的网状应用，扁平化指挥受到限制，从网络规划和开通的角度，以往系统一般是传统机动通信部分与卫星通信部分分别规划开通。传统机动通信部分和卫星通信部分相对独立管理、独立规划，缺乏综合和统一，操作复杂。

发明内容

本发明提出一种基于MF-TDMA宽带卫星网络的广域机动通信系统，可实现多种承载体制融合、多种承载体制的适配、集成统一的网络规划、管理和频谱监测，可用于MF-TDMA宽带卫星通信网络与传统机动通信系统的融合一体设计。

本发明采用的技术方案为：

一种基于MF-TDMA宽带卫星网络的广域机动通信系统，用于实现机动用户节点多种通信手段接入以及基于宽带卫星的骨干互连；包括管理/业务一体型机动节点和业务型动中通节点；

每个管理/业务一体型机动节点和业务型动中通节点分别以近距离接入网的形式连接多个机动用户节点；

管理/业务一体型机动节点和业务型动中通节点的卫星信道设备、卫星信道适配设备和路由交换设备共同组成高机动通信系统的广域骨干网；

管理/业务一体型机动节点、业务型动中通节点和机动用户节点的各型电台、无线局域网设备、地面移动机动型基站和多业务有线远传设备以及机动用户节点的互联网控制设备共同组成近距离接入网；

管理/业务一体型机动节点还包括网络规划设备、网络管控设备和频谱监测设备；

管理/业务一体型机动节点的网络规划设备，部署专家系统，用于对接入网和骨干网中各通信设备、用户节点地址以及接入网和骨干网中各通信设备所用网络参数进行预规划，并将预规划信息送给网络管控设备；其中接入网的网络参数包括工作频点、工作模式、网络规模和电话号码，骨干网的网络参数包括卫星号、工作频段、载波速率和载波数；

业务型机动节点、动中通节点的站管理设备，用于对本节点的所有通信设备进行实时状态和参数监控，并将监控结果上报给管理/业务一体型机动节点的网络管理设备用于综合态势呈现；

管理/业务一体型机动节点的网络管控设备，用于集成以无线为主的接入网网络管理功能和以卫星通信为主的骨干网网络管理功能，对高机动通信系统进行管理控制；通过卫星信道设备和各型电台将网络管控参数远程下发给各节点的站管理设备，各节点站管理设备依据所收到的参数，对相关设备进行设置；

管理/业务一体型机动节点的频谱监测设备，用于对机动通信系统所使用的频谱和态势进行监测，将频谱被干扰情况信息送给网络管控设备用于调整可用频率资源库。

进一步地，管理/业务一体型机动节点的网络规划设备部署的专家系统，以业务类型、地球站类型、使用的转发器类型以及MF-TDMA卫星通信骨干网预估的业务量为输入条件，通过构建模型，计算出网络所需的自适应调制编码参数、载波参数；具体方式为：

1）根据地球站类型和转发器类型构建链路计算模型；

2）根据业务类型和地球站类型构建单站业务量估算模型；

3）构建网络总业务量估算模型；

4）构建各站载波能力估算模型；

5）基于上述模型建立专家系统；

6）专家系统学习各站的通联关系和通联信息，并根据各站的通联次数、通联业务类型、通联时长生成帧结构参数；

7）由专家系统生成全网预规划网络参数，供网络管控设备使用。

进一步地，管理/业务一体型机动节点或动中通节点部署的路由交换设备支持IP和ATM承载体制及两种体制之间的相互转换，基于信息源端节点信息特征自动识别承载体制；当承载体制相同时，将业务信息统一承载到IP或ATM协议数据包中，并进行交换处理；当承载体制不同时，进行体制转换；若某个机动用户节点采用IP承载体制，另一个机动用户节点采用ATM承载体制，则两者互通时，骨干网采用IP承载体制，在另一个机动用户节点侧的路由交换设备自动将ATM承载体制转换为IP承载体制。

进一步地，卫星信道适配设备支持自适应MF-TDMA网络资源动态申请分配适配；对于不同的交换体制，进行分析处理和区分适配，具体方式如下：

1）对数据流进行监测，区分IP业务和ATM业务；

2）对于ATM业务需要受限剔除空信元，然后再区分话音业务和数据业务；

3）对于话音业务进行群路和单路识别，并对群路业务进行分路处理，实现不同方向的多路并行申请和资源分配；

4）对于数据业务，进行基于业务量监测的资源申请和分配流程；

5）对于IP业务，首先进行多方向流量监测，然后根据监测结果进行多方向并发的资源申请。

进一步地，网络管控设备支持全网统一的网络规划管理和频谱监测，网络管控设备接收频谱检测设备的频谱干扰信息和网络规划设备的预规划数据，进行全网统一的网络规划和网络管理；具体方式为：

1）输入可用频率约束条件、可选视距通信无线手段频率库，以及可选卫星通信频段和频率范围；

2）输入编址规则约束条件，包括电话号码编码规则、站地址编址规则和IP地址编址规则；

3）输入频率监测约束条件，包括来自频率监测设备的频谱占用情况，根据预设规则剔除相应干扰程度的被干扰频率；

5）生成符合规则的全网电话号码表、站地址表和IP地址表；

6）生成可用频率资源库；

7）生成全网统一的网络拓扑；

8）生成配置文件并下发执行；

9）通过各站点的站管理设备的反馈信息，确认执行结果，并从各站点的站管理设备收集信息，呈现全网综合态势。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过卫星通信与其他通信手段综合集成，支持统一承载交换、统一网络规划、综合一体化管理、统一频谱检测。

2、本发明将卫星网络、电台、无线局域网、地面移动通信网等融合为一个广域机动通信系统。系统的通信节点一般包括管理型机动站或管理/业务一体型机动站、业务型机动站组成，通过采用各种视距无线手段和有线手段、通过不同的交换方式和信道适配方式进行通联，充分利用MF-TDMA宽带卫星网络多点对多点的特点实现了各机动用户信息的统一承载和远程传输。

3、本发明具有多手段灵活集成、多业务并发和多点对多点广域组网等优点，适用于不同行业和不同领域。

附图说明

图1为一种基于MF-TDMA宽带卫星网络的广域机动通信系统的组成和网络架构示意图。

图2为基于专家系统的骨干网网络预规划处理流程图。

图3为自适应承载与交换处理流程图。

图4为自适应资源分配处理流程图。

图5为统一网络规划与管理处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1~5所示，一种基于MF-TDMA宽带卫星网络的广域机动通信系统，能够实现以多种通信手段接入的机动用户节点之间通过宽带卫星骨干网互连互通。

每个管理/业务一体型机动节点和业务型动中通节点分别可以以近距离接入网的形式连接多个机动用户节点；

管理/业务一体型机动节点和业务型动中通节点的卫星信道设备、卫星信道适配设备和路由交换设备共同组成高机动通信系统的广域骨干网；

管理/业务一体型机动节点、业务型动中通节点和机动用户节点的各型电台、无线局域网设备、地面移动机动型基站和多业务有线远传设备以及机动用户节点的互联网控制设备共同组成近距离接入网；

管理/业务一体型机动节点还包括网络规划设备、网络管控设备和频谱监测设备；

管理/业务一体型机动节点的网络规划设备，部署专家系统，用于对接入网和骨干网中各通信设备、用户节点地址以及接入网和骨干网中各通信设备所用网络参数进行预规划，并将预规划信息送给网络管控设备。其中接入网的网络参数包括工作频点、工作模式、网络规模和电话号码，骨干网的网络参数包括卫星号、工作频段、载波速率和载波数；

业务型机动节点、动中通节点的站管理设备，用于对本节点的所有通信设备进行实时状态和参数监控，并将监控结果上报给管理/业务一体型机动节点的网络管理设备用于综合态势呈现；

管理/业务一体型机动节点的网络管控设备，用于集成以无线为主的接入网网络管理功能和以卫星通信为主的骨干网网络管理功能，对高机动通信系统进行管理控制。通过卫星信道设备和各型电台将网络管控参数远程下发给各节点的站管理设备，各节点站管理设备依据所收到的参数，对相关设备进行设置；

管理/业务一体型机动节点的频谱监测设备，用于对机动通信系统所使用的频谱和态势进行监测，将频谱被干扰情况信息送给网络管控设备用于调整可用频率资源库。

其中，网络规划设备部署专家系统，以业务类型、地球站类型、使用的转发器类型以及MF-TDMA卫星通信骨干网预估的业务量等参数为输入条件，通过构建模型，计算出网络所需的自适应调制编码参数、载波参数等一系列全网网络参数。其主要步骤为：

1）根据地球站类型和转发器类型等参数构建链路计算模型；

2）根据业务类型和地球站类型等参数构建单站业务量估算模型；

3）构建网络总业务量估算模型；

4）构建各站载波能力估算模型；

5）基于上述模型建立专家系统；

6）专家系统学习各站的通联关系和通联信息，并根据各站的通联次数、通联业务类型、通联时长等信息生成帧结构参数；

7）由专家系统生成全网预规划网络参数，供网络管控设备使用；

路由交换设备满足多承载体制、多信道并发、多场景、多行业不同信道和信息承载、路由交换的需求。其主要工作流程为：

1）管理/业务一体型机动节点或动中通节点部署的路由交换设备支持IP和ATM承载体制及两种体制之间的相互转换；

2）管理/业务一体型机动节点或动中通节点部署的路由交换设备基于信息源端节点信息特征自动识别承载体制；

3）当承载体制相同时，将业务信息统一承载到IP或ATM协议数据包中，并进行交换处理；

4）当承载体制不同时，需要进行体制转换。如某个机动用户节点采用IP承载体制、另一个机动用户节点采用ATM承载体制，两者互通时，骨干网可以采用IP承载体制，在另一个机动用户节点侧的路由交换设备自动将ATM承载体制转换为IP承载体制。必要时，可以通过网络管控设备进行配置干预。

卫星信道适配设备支持自适应MF-TDMA网络资源动态申请分配适配。不同的交换体制信息格式不同，信息特征不同，不能直接满足信道动态资源申请分配的需求，需要进行分析处理和区分适配。基本工作流程如下：

1）对数据流进行监测，区分IP业务和ATM业务；

2）对于ATM业务需要受限剔除空信元，然后再区分话音业务和数据业务；

3）对于话音业务进行群路和单路识别，并对群路业务进行分路处理，实现不同方向的多路并行申请和资源分配；

4）对于数据业务，进行基于业务量监测的资源申请和分配流程。

5）对于IP业务首先进行多方向流量监测，然后根据监测结果进行多方向并发的资源申请。

本系统支持全网统一的网络规划管理和频谱监测。网络管控设备接收频谱检测设备的频谱干扰信息和网络规划设备的预规划数据，进行全网统一的网络规划和网络管理。主要步骤为：

1）输入可用频率约束条件，可选视距通信无线手段频率库，可选卫星通信频段和频率范围；

2）输入编址规则约束条件，电话号码编码规则、站地址编址规则和IP地址编址规则；

3）输入频率监测约束条件，来自频率监测设备的频谱占用情况，根据预设规则剔除相应干扰程度的被干扰频率；

5）生成符合规则的全网电话号码表、站地址表和IP地址表；

6）生成可用频率资源库；

7）生成全网统一的网络拓扑；

8）生成配置文件并下发执行；

9）通过各站点的站管理设备的反馈信息，确认执行结果，并从各站点的站管理设备收集信息，呈现全网综合态势。

本发明基于MF-TDMA宽带卫星网络，能够实现机动用户节点多种通信手段接入以及基于宽带卫星的骨干互连。可用于信息分布于位于广域范围的信息节点、可以直接接入具有宽带卫星网络能力的通信节点、通过近距离接入网接入具有宽带卫星网络能力的通信节点、具有宽带卫星通信能力的通信节点，或者是机动停即通或者动中通通信节点。本发明通过多手段综合运用宽带卫星通信骨干以及业务的灵活承载、区分适配，在有限卫星资源条件下，实现了节点间的广域机动通信。

Claims (3)

1.一种基于MF-TDMA宽带卫星网络的广域机动通信系统，用于实现机动用户节点多种通信手段接入以及基于宽带卫星的骨干互连；其特征在于，包括管理/业务一体型机动节点和业务型动中通节点；

每个管理/业务一体型机动节点和业务型动中通节点分别以近距离接入网的形式连接多个机动用户节点；

管理/业务一体型机动节点和业务型动中通节点的卫星信道设备、卫星信道适配设备和路由交换设备共同组成高机动通信系统的广域骨干网；

管理/业务一体型机动节点、业务型动中通节点和机动用户节点的各型电台、无线局域网设备、地面移动机动型基站和多业务有线远传设备以及机动用户节点的互联网控制设备共同组成近距离接入网；

管理/业务一体型机动节点包括网络规划设备、网络管控设备和频谱监测设备；

管理/业务一体型机动节点的网络规划设备，部署专家系统，用于对接入网和骨干网中各通信设备、用户节点地址以及接入网和骨干网中各通信设备所用网络参数进行预规划，并将预规划信息送给网络管控设备；其中接入网的网络参数包括工作频点、工作模式、网络规模和电话号码，骨干网的网络参数包括卫星号、工作频段、载波速率和载波数；

业务型机动节点、动中通节点的站管理设备，用于对本节点的所有通信设备进行实时状态和参数监控，并将监控结果上报给管理/业务一体型机动节点的网络管理设备用于综合态势呈现；

管理/业务一体型机动节点的网络管控设备，用于集成以无线为主的接入网网络管理功能和以卫星通信为主的骨干网网络管理功能，对高机动通信系统进行管理控制；通过卫星信道设备和各型电台将网络管控参数远程下发给各节点的站管理设备，各节点站管理设备依据所收到的参数，对相关设备进行设置；

管理/业务一体型机动节点的频谱监测设备，用于对机动通信系统所使用的频谱和态势进行监测，将频谱被干扰情况信息送给网络管控设备用于调整可用频率资源库；

管理/业务一体型机动节点的网络规划设备部署的专家系统，以业务类型、地球站类型、使用的转发器类型以及MF-TDMA卫星通信骨干网预估的业务量为输入条件，通过构建模型，计算出网络所需的自适应调制编码参数、载波参数；具体方式为：

1）根据地球站类型和转发器类型构建链路计算模型；

2）根据业务类型和地球站类型构建单站业务量估算模型；

3）构建网络总业务量估算模型；

4）构建各站载波能力估算模型；

5）基于上述模型建立专家系统；

6）专家系统学习各站的通联关系和通联信息，并根据各站的通联次数、通联业务类型、通联时长生成帧结构参数；

7）由专家系统生成全网预规划网络参数，供网络管控设备使用；

所述网络管控设备支持全网统一的网络规划管理和频谱监测，网络管控设备接收频谱检测设备的频谱干扰信息和网络规划设备的预规划数据，进行全网统一的网络规划和网络管理；具体方式为：

1）输入可用频率约束条件、视距通信无线手段频率库，以及卫星通信频段和频率范围；

2）输入编址规则约束条件，包括电话号码编码规则、站地址编址规则和IP地址编址规则；

3）输入频率监测约束条件，包括来自频率监测设备的频谱占用情况，根据预设规则剔除相应干扰程度的被干扰频率；

5）生成符合规则的全网电话号码表、站地址表和IP地址表；

6）生成可用频率资源库；

7）生成全网统一的网络拓扑；

8）生成配置文件并下发执行；

9）通过各站点的站管理设备的反馈信息，确认执行结果，并从各站点的站管理设备收集信息，呈现全网综合态势。

2.根据权利要求1所述的基于MF-TDMA宽带卫星网络的广域机动通信系统，其特征在于，所述管理/业务一体型机动节点或动中通节点部署的路由交换设备支持IP和ATM承载体制及两种体制之间的相互转换，基于信息源端节点信息特征自动识别承载体制；当承载体制相同时，将业务信息统一承载到IP或ATM协议数据包中，并进行交换处理；当承载体制不同时，进行体制转换；若某个机动用户节点采用IP承载体制，另一个机动用户节点采用ATM承载体制，则两者互通时，骨干网采用IP承载体制，在另一个机动用户节点侧的路由交换设备自动将ATM承载体制转换为IP承载体制。

3.根据权利要求1所述的基于MF-TDMA宽带卫星网络的广域机动通信系统，其特征在于，所述卫星信道适配设备支持自适应MF-TDMA网络资源动态申请分配适配；对于不同的交换体制，进行分析处理和区分适配，具体方式如下：

1）对数据流进行监测，区分IP业务和ATM业务；

2）对于ATM业务需要受限剔除空信元，然后再区分话音业务和数据业务；

3）对于话音业务进行群路和单路识别，并对群路业务进行分路处理，实现不同方向的多路并行申请和资源分配；

4）对于数据业务，进行基于业务量监测的资源申请和分配流程；

5）对于IP业务，首先进行多方向流量监测，然后根据监测结果进行多方向并发的资源申请。

Images