CN117294341A - 一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法及装置 - Google Patents

一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法及装置，该方法包括：对卫星搭载的通信载荷进行划分，得到第一载荷、第二载荷和第三载荷；对第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，实现卫星宽带通信链路可靠性保障；利用雨衰估算模型，对12小时的天气预报数据进行处理得到雨衰值；根据雨衰值对第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划；用户终端在通信过程中，对接收方向的业务信号信噪比进行测量，当产生通信链路故障时，由卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，实现卫星宽带通信链路可靠性保障。本发明方法可大大提高卫星终端通信链路的可靠性。

Description

一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法及装置
技术领域
本发明涉及卫星宽带通信和链路可靠性技术领域，尤其涉及一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法及装置。
背景技术
为了满足用户更高业务数据传输速率的要求，卫星宽带通信通常使用较高的频段(10～100GHz)进行业务数据传输。然而，较高的频段将导致雨衰问题更加突出，雨滴吸收和散射，造成传输链路承受巨大的衰耗，甚至通信中断，这会降低通信链路的可靠性和性能。根据按照ITU-R P.838-3公布的雨衰模型估算的各频率雨衰可见，在降雨率为25mm/hr时，Ka波段雨衰约为25dB，将导致星地通信链路中断，而Ku波段雨衰约为10dB，通过降低星地通信链路的调制编码方式，仍可以通过功率控制、自适应编码控制等技术，降低业务传输速率为用户提供宽带服务，另外，C频段几乎不受降雨影响。因此，为了提高卫星宽带链路数据传输可靠性，网络系统可以利用Ka/Ku频段混合为用户提供宽带传输服务，利用C频段或更低频段进行用户信令消息传输，然而，Ka或Ku频段或C频段的通信资源往往分布在不同类型的卫星通信系统上，卫星通信资源具备不同的控制属性(如波束资源是否可以被控制)，这就需要地面系统融合不同类型的卫星通信系统，综合调度Ka/Ku/C频段的通信资源，为用户提供高可靠宽带传输服务。此外，越来越多的卫星宽带通信终端搭载Ka/Ku/C多频段通信天线，且一个区域往往由多颗高低轨通信卫星同时覆盖，使得通过调度卫星波束及频率为用户提供高可靠宽带传输服务成为可能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法及装置，用于解决当雨衰发生时通信链路中断问题。当气象局发现天气情况突变时，应及时将天气预报数据推送给卫星地面系统，地面系统对数据进行再加工处理，生成新的高低轨卫星波束与频率计划。将高低轨卫星波束及频率计划注入到不同的卫星系统中，卫星系统生成波束控制指令并按照时间生效，同时通过各频段上搭载的信令通道将卫星波束及频率计划按区域按时间广播给卫星终端，卫星终端按照频率计划选择合适波束接入；地面系统实时监控通信链路的上下行信噪比，当信噪比下降到最低调制编码要求的信噪比以下时，由卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务。
为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面公开了一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法，所述方法包括：
S1，对卫星搭载的通信载荷进行划分，得到第一载荷、第二载荷和第三载荷；
S2，对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，实现卫星宽带通信链路可靠性保障；
S3，利用雨衰估算模型，对12小时的天气预报数据进行处理，得到雨衰值；
S4，根据所述雨衰值对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划；
S5，用户终端在通信过程中，对接收方向的业务信号信噪比进行测量，当产生通信链路故障时，由卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，实现卫星宽带通信链路可靠性保障。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述雨衰估算模型为：
Ar＝λr*LE
其中，Ar为雨衰值，λr为雨衰衰减率，单位为dB/km，LE为穿越降雨区的等效路径长度，单位为km，LE＝h/cosθ，R表示一定时间内的平均降雨率，单位为mm/h，其取值不同可表示细雨、小雨、中雨、大雨和暴雨，该参数可以通过对天气预报中降雨速率按时间积分后得到，kh和kv分别代表通信频率的垂直和水平极化参数，θ代表通信仰角，τ代表极化角度，α为频率极化系数，h为天气预报中的按时间积分后得到平均云层高度。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述根据所述雨衰值对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划，包括：
S41，当Ka频段雨衰值超过预设门限时，将该时间段降雨区域的第一载荷的波束频段调整为Ku频段，将该时间段第二载荷的Ku波束指向降雨区域；
S42，当天气情况突变时，卫星地面系统对突变天气预报数据进行处理，得到实时的雨衰值；
S43，卫星地面系统根据实时的雨衰值，对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述用户终端在通信过程中，对接收方向的业务信号信噪比进行测量，当产生通信链路故障时，由卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，包括：
S51，用户终端在通信过程中，通信网络对接收方向的业务信号信噪比进行测量，得到第一传输信噪比参数；
S52，用户终端对接收方向的业务信号信噪比进行测量，得到第二传输信噪比参数；
S53，所述通信网络将所述第一传输信噪比参数发送给所述用户终端；
S54，所述用户终端将所述第二传输信噪比参数发送给所述通信网络；
S55，所述通信网络根据所述第一传输信噪比参数和所述第二传输信噪比参数，动态调整用户上下行链路调制编码方式；
当所述业务信号信噪比降低到业务QoS所需调制编码要求的阈值时，所述用户终端对上下行发射功率进行调整，以维持用户终端与通信网络之间的传输链路；
当所述通信网络无法保证链路传输的稳定性时，所述通信网络通过对传输链路的调制编码方式降速为用户提供服务；
当所述通信网络无法在最低调制编码方式下提供服务时，产生由雨衰导致的通信链路故障；
S56，将所述通信链路故障上报给所述卫星地面系统，由所述卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述由所述卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，包括：
S561，对当前覆盖区域是否有Ku波束覆盖进行检测，如果有Ku波束覆盖，则通过C频段信令通道通知用户切换到Ku波束进行服务；
如果没有Ku波束覆盖，则查看是否有其他卫星Ku波束资源，并控制相应卫星的Ku波束指向所述当前覆盖区域，通过C频段信令通道通知用户切换到所述其他卫星Ku波束；
S562，若果所有Ku波束资源均不可用，则配置当前波束的频率为Ku，并通过C频段信令通道通知用户切换到Ku波束进行服务；
S563，当接收方向的业务信号信噪比大于业务QoS所需调制编码要求的阈值时，对波束指向进行调度，为雨衰区域的用户提供服务。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述当接收方向的业务信号信噪比大于业务QoS所需调制编码要求的阈值时，对波束指向进行调度，为雨衰区域的用户提供服务，包括：
S5631，对当前覆盖区域是否有Ka波束覆盖进行检测，如果有Ka波束覆盖，则通过Ku随路信令通道通知用户切换到Ka波束进行服务；
如果没有Ka波束覆盖，则查看是否有其他卫星Ka波束资源，并控制相应卫星的Ka波束指向所述当前覆盖区域，通过Ku随路信令通道通知用户切换到所述其他卫星Ka波束；
S5632，如果所有Ka波束资源均不可用，则配置当前波束的频率为Ka，并通过Ku随路信令通道通知用户切换到Ka波束，为雨衰区域的用户提供服务。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述第一载荷为搭载多个C频段固定点波束，所述点波束频率固定且覆盖位置固定，无法通过卫星地面系统调整；
所述第二载荷为搭载多个Ka频段或Ku频段点波束，所述点波束频率固定，但覆盖位置可通过卫星地面系统按需提前规划；
所述第三载荷为搭载多个Ka频段或Ku频段点波束，所述点波束覆盖位置及频点均可以通过卫星地面系统动态调整。
本发明实施例第二方面公开了一种卫星宽带通信链路可靠性保障装置，所述装置包括：
通信载荷划分模块，用于对卫星搭载的通信载荷进行划分，得到第一载荷、第二载荷和第三载荷；
通信资源调度模块，用于对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，实现卫星宽带通信链路可靠性保障；
雨衰值计算模块，用于利用雨衰估算模型，对12小时的天气预报数据进行处理，得到雨衰值；
通信资源调度模块，用于根据所述雨衰值对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划；
卫星地面系统实时调度模块，用于用户终端在通信过程中，对接收方向的业务信号信噪比进行测量，当产生通信链路故障时，由卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，实现卫星宽带通信链路可靠性保障。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述雨衰估算模型为：
Ar＝λr*LE
其中，Ar为雨衰值，λr为雨衰衰减率，单位为dB/km，LE为穿越降雨区的等效路径长度，单位为km，LE＝h/cosθ，R表示一定时间内的平均降雨率，单位为mm/h，其取值不同可表示细雨、小雨、中雨、大雨和暴雨，该参数可以通过对天气预报中降雨速率按时间积分后得到，kh和kv分别代表通信频率的垂直和水平极化参数，θ代表通信仰角，τ代表极化角度，α为频率极化系数，h为天气预报中的按时间积分后得到平均云层高度。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述根据所述雨衰值对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划，包括：
S41，当Ka频段雨衰值超过预设门限时，将该时间段降雨区域的第一载荷的波束频段调整为Ku频段，将该时间段第二载荷的Ku波束指向降雨区域；
S42，当天气情况突变时，卫星地面系统对突变天气预报数据进行处理，得到实时的雨衰值；
S43，卫星地面系统根据实时的雨衰值，对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述用户终端在通信过程中，对接收方向的业务信号信噪比进行测量，当产生通信链路故障时，由卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，包括：
S51，用户终端在通信过程中，通信网络对接收方向的业务信号信噪比进行测量，得到第一传输信噪比参数；
S52，用户终端对接收方向的业务信号信噪比进行测量，得到第二传输信噪比参数；
S53，所述通信网络将所述第一传输信噪比参数发送给所述用户终端；
S54，所述用户终端将所述第二传输信噪比参数发送给所述通信网络；
S55，所述通信网络根据所述第一传输信噪比参数和所述第二传输信噪比参数，动态调整用户上下行链路调制编码方式；
当所述业务信号信噪比降低到业务QoS所需调制编码要求的阈值时，所述用户终端对上下行发射功率进行调整，以维持用户终端与通信网络之间的传输链路；
当所述通信网络无法保证链路传输的稳定性时，所述通信网络通过对传输链路的调制编码方式降速为用户提供服务；
当所述通信网络无法在最低调制编码方式下提供服务时，产生由雨衰导致的通信链路故障；
S56，将所述通信链路故障上报给所述卫星地面系统，由所述卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述由所述卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，包括：
S561，对当前覆盖区域是否有Ku波束覆盖进行检测，如果有Ku波束覆盖，则通过C频段信令通道通知用户切换到Ku波束进行服务；
如果没有Ku波束覆盖，则查看是否有其他卫星Ku波束资源，并控制相应卫星的Ku波束指向所述当前覆盖区域，通过C频段信令通道通知用户切换到所述其他卫星Ku波束；
S562，若果所有Ku波束资源均不可用，则配置当前波束的频率为Ku，并通过C频段信令通道通知用户切换到Ku波束进行服务；
S563，当接收方向的业务信号信噪比大于业务QoS所需调制编码要求的阈值时，对波束指向进行调度，为雨衰区域的用户提供服务。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述当接收方向的业务信号信噪比大于业务QoS所需调制编码要求的阈值时，对波束指向进行调度，为雨衰区域的用户提供服务，包括：
S5631，对当前覆盖区域是否有Ka波束覆盖进行检测，如果有Ka波束覆盖，则通过Ku随路信令通道通知用户切换到Ka波束进行服务；
如果没有Ka波束覆盖，则查看是否有其他卫星Ka波束资源，并控制相应卫星的Ka波束指向所述当前覆盖区域，通过Ku随路信令通道通知用户切换到所述其他卫星Ka波束；
S5632，如果所有Ka波束资源均不可用，则配置当前波束的频率为Ka，并通过Ku随路信令通道通知用户切换到Ka波束，为雨衰区域的用户提供服务。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述第一载荷为搭载多个C频段固定点波束，所述点波束频率固定且覆盖位置固定，无法通过卫星地面系统调整；
所述第二载荷为搭载多个Ka频段或Ku频段点波束，所述点波束频率固定，但覆盖位置可通过卫星地面系统按需提前规划；
所述第三载荷为搭载多个Ka频段或Ku频段点波束，所述点波束覆盖位置及频点均可以通过卫星地面系统动态调整。
本发明第三方面公开了另一种卫星宽带通信链路可靠性保障装置，所述装置包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的卫星宽带通信链路可靠性保障方法中的部分或全部步骤。
本发明第四方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明实施例第一方面公开的卫星宽带通信链路可靠性保障方法中的部分或全部步骤。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明提出了通信链路可靠性保证方法，利用终端具备多频段通信手段特点，结合天气预报数据和实时测量信噪比，估计通信链路雨衰，并调度合适的卫星波束及频率为用户提供服务，可大大提高卫星终端通信链路的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例公开的一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法的流程示意图；
图2是本发明实施例公开的不同降雨率下各频率的雨衰值；
图3是本发明实施例公开的某区域12小时内低轨卫星雨衰变化情况；
图4是本发明实施例公开的雨衰变化曲线及对应的频率规划；
图5是本发明实施例公开的一种卫星宽带通信链路可靠性保障装置的结构示意图；
图6是本发明实施例公开的另一种卫星宽带通信链路可靠性保障装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明公开了一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法及装置，该方法包括：对卫星搭载的通信载荷进行划分，得到第一载荷、第二载荷和第三载荷；对第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，实现卫星宽带通信链路可靠性保障；利用雨衰估算模型，对12小时的天气预报数据进行处理得到雨衰值；根据雨衰值对第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划；用户终端在通信过程中，对接收方向的业务信号信噪比进行测量，当产生通信链路故障时，由卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，实现卫星宽带通信链路可靠性保障。本发明方法可大大提高卫星终端通信链路的可靠性。以下分别进行详细说明。
实施例一
请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法的流程示意图。其中，图1所描述的卫星宽带通信链路可靠性保障方法应用于卫星宽带通信技术领域，对链路可靠性进行分析，本发明实施例不做限定。如图1所示，该卫星宽带通信链路可靠性保障方法可以包括以下操作：
S1，对卫星搭载的通信载荷进行划分，得到第一载荷、第二载荷和第三载荷；
S2，对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，实现卫星宽带通信链路可靠性保障；
S3，利用雨衰估算模型，对12小时的天气预报数据进行处理，得到雨衰值；
S4，根据所述雨衰值对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划；
S5，用户终端在通信过程中，对接收方向的业务信号信噪比进行测量，当产生通信链路故障时，由卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，实现卫星宽带通信链路可靠性保障。
可选的，所述雨衰估算模型为：
Ar＝λr*LE
其中，Ar为雨衰值，λr为雨衰衰减率，单位为dB/km，LE为穿越降雨区的等效路径长度，单位为km，LE＝h/cosθ，R表示一定时间内的平均降雨率，单位为mm/h，其取值不同可表示细雨、小雨、中雨、大雨和暴雨，该参数可以通过对天气预报中降雨速率按时间积分后得到，kh和kv分别代表通信频率的垂直和水平极化参数，θ代表通信仰角，τ代表极化角度，α为频率极化系数，h为天气预报中的按时间积分后得到平均云层高度。
可选的，所述根据所述雨衰值对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划，包括：
S41，当Ka频段雨衰值超过预设门限时，将该时间段降雨区域的第一载荷的波束频段调整为Ku频段，将该时间段第二载荷的Ku波束指向降雨区域；
所述预设门限根据经验值，通常设置为15dB～20dB之间。
S42，当天气情况突变时，卫星地面系统对突变天气预报数据进行处理，得到实时的雨衰值；
S43，卫星地面系统根据实时的雨衰值，对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划。
其中第三载荷主要应对实时资源需求，如突发雨衰故障发生时，按需进行波束频率资源调度。
可选的，所述用户终端在通信过程中，对接收方向的业务信号信噪比进行测量，当产生通信链路故障时，由卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，包括：
S51，用户终端在通信过程中，通信网络对接收方向的业务信号信噪比进行测量，得到第一传输信噪比参数；
S52，用户终端对接收方向的业务信号信噪比进行测量，得到第二传输信噪比参数；
S53，所述通信网络将所述第一传输信噪比参数发送给所述用户终端；
S54，所述用户终端将所述第二传输信噪比参数发送给所述通信网络；
S55，所述通信网络根据所述第一传输信噪比参数和所述第二传输信噪比参数，动态调整用户上下行链路调制编码方式；
当所述业务信号信噪比降低到业务QoS(服务质量要求)所需调制编码要求的阈值时，所述用户终端对上下行发射功率进行调整，以维持用户终端与通信网络之间的传输链路；
所述阈值的确定方法为：从业务的QoS可以获得终端所需业务速率，根据业务速率可以单位时间内传输的包长，根据网络分配的无线资源可以获得包长对应的调制编码方式，调制编码方式需要无线链路满足C/N要求，而这个C/N就是阈值。表1为DVB-RCS的调制编码方式对应的C/N。
当所述通信网络无法保证链路传输的稳定性时，所述通信网络通过对传输链路的调制编码方式降速为用户提供服务；
当所述通信网络无法在最低调制编码方式下提供服务时，产生由雨衰导致的通信链路故障；
S56，将所述通信链路故障上报给所述卫星地面系统，由所述卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务。
可选的，所述由所述卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，包括：
S561，对当前覆盖区域是否有Ku波束覆盖进行检测，如果有Ku波束覆盖，则通过C频段信令通道通知用户切换到Ku波束进行服务；
如果没有Ku波束覆盖，则查看是否有其他卫星Ku波束资源，并控制相应卫星的Ku波束指向所述当前覆盖区域，通过C频段信令通道通知用户切换到所述其他卫星Ku波束；
S562，若果所有Ku波束资源均不可用，则配置当前波束的频率为Ku，并通过C频段信令通道通知用户切换到Ku波束进行服务；
S563，当接收方向的业务信号信噪比大于业务QoS所需调制编码要求的阈值时，对波束指向进行调度，为雨衰区域的用户提供服务。
可选的，所述当接收方向的业务信号信噪比大于业务QoS所需调制编码要求的阈值时，对波束指向进行调度，为雨衰区域的用户提供服务，包括：
S5631，对当前覆盖区域是否有Ka波束覆盖进行检测，如果有Ka波束覆盖，则通过Ku随路信令通道通知用户切换到Ka波束进行服务；
如果没有Ka波束覆盖，则查看是否有其他卫星Ka波束资源，并控制相应卫星的Ka波束指向所述当前覆盖区域，通过Ku随路信令通道通知用户切换到所述其他卫星Ka波束；
S5632，如果所有Ka波束资源均不可用，则配置当前波束的频率为Ka，并通过Ku随路信令通道通知用户切换到Ka波束，为雨衰区域的用户提供服务。
可选的，所述第一载荷为搭载多个C频段固定点波束，所述点波束频率固定且覆盖位置固定，无法通过卫星地面系统调整；
所述第二载荷为搭载多个Ka频段或Ku频段点波束，所述点波束频率固定，但覆盖位置可通过卫星地面系统按需提前规划；
所述第三载荷为搭载多个Ka频段或Ku频段点波束，所述点波束覆盖位置及频点均可以通过卫星地面系统动态调整。
表1DVB-RCS不同调制编码方式对应的C/N
编号 调制 编码 带宽 C/N 备注
1 QPSK 1/4 50MHz -3.14dB
2 QPSK 1/3 50MHz -2.03dB
3 QPSK 1/2 50MHz 0.21dB
4 QPSK 3/4 50MHz 3.24dB
5 8PSK 2/3 50MHz 5.83dB
6 8PSK 3/4 50MHz 2.23dB
7 16APSK 3/4 50MHz 9.42dB
8 32APSK 4/5 50MHz 10.24dB
图2是本发明实施例公开的不同降雨率下各频率的雨衰值；图3是本发明实施例公开的某区域12小时内低轨卫星雨衰变化情况。图4是本发明实施例公开的雨衰变化曲线及对应的频率计划，从气象局等部门获取12小时内卫星覆盖区域的天气预报数据，按照方法1周期性对推送的天气预报数据进行加工处理，生成12小时雨衰变化曲线，根据该曲线生成高低轨卫星波束与频率计划；在T3时刻开始时，雨衰值增大，此时卫星2的Ku波束指向该区域。
表2高低轨卫星波束与频率计划表
编号 时间 位置区域 雨衰值 卫星ID 波束ID 频率
1 T0 Area1 5 1 1 Ka
2 T1 Area1 5 1 1 Ka
3 T2 Area1 5 1 1 Ka
4 T3 Area1 15 2 2 Ku
5 T4 Area1 25 2 2 Ku
6 T5 Area1 15 2 2 Ku
7 T6 Area1 5 1 1 Ka
8 T7 Area1 5 1 1 Ka
9 T8 Area1 4 1 1 Ka
10 T9 Area1 3 1 1 Ka
11 T10 Area1 2 1 1 Ka
12 T11 Area1 1 1 1 Ka
当气象局发现天气情况突变时，应及时将天气预报数据推送给卫星地面系统，地面系统对数据进行再加工处理，生成新的高低轨卫星波束与频率计划。
将高低轨卫星波束及频率计划注入到不同的卫星系统中，卫星系统生成波束控制指令并按照时间生效，同时通过各频段上搭载的信令通道将卫星波束及频率计划按区域按时间广播给卫星终端，卫星终端按照频率计划选择合适波束接入。
实施例二
请参阅图5，图5是本发明实施例公开的一种卫星宽带通信链路可靠性保障装置的结构示意图。其中，图5所描述的卫星宽带通信链路可靠性保障装置应用于卫星宽带通信技术领域，对链路可靠性进行分析，本发明实施例不做限定。如图5所示，该卫星宽带通信链路可靠性保障装置可以包括以下操作：
S301，通信载荷划分模块，用于对卫星搭载的通信载荷进行划分，得到第一载荷、第二载荷和第三载荷；
S302，通信资源调度模块，用于对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，实现卫星宽带通信链路可靠性保障；
S303，雨衰值计算模块，用于利用雨衰估算模型，对12小时的天气预报数据进行处理，得到雨衰值；
S304，通信资源调度模块，用于根据所述雨衰值对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划；
S305，卫星地面系统实时调度模块，用于用户终端在通信过程中，对接收方向的业务信号信噪比进行测量，当产生通信链路故障时，由卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，实现卫星宽带通信链路可靠性保障。
实施例三
请参阅图6，图6是本发明实施例公开的另一种卫星宽带通信链路可靠性保障装置的结构示意图。其中，图6所描述的卫星宽带通信链路可靠性保障装置应用于卫星宽带通信技术领域，对链路可靠性进行分析，本发明实施例不做限定。如图6所示，该卫星宽带通信链路可靠性保障装置可以包括以下操作：
存储有可执行程序代码的存储器401；
与存储器401耦合的处理器402；
处理器402调用存储器401中存储的可执行程序代码，用于执行实施例一实施例二所描述的卫星宽带通信链路可靠性保障方法中的步骤。
以上所描述的装置实施例仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施例的具体描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-timeProgrammable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
最后应说明的是：本发明实施例公开的一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法及装置所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法，其特征在于，所述方法包括：
S1，对卫星搭载的通信载荷进行划分，得到第一载荷、第二载荷和第三载荷；
S2，对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，实现卫星宽带通信链路可靠性保障；
S3，利用雨衰估算模型，对12小时的天气预报数据进行处理，得到雨衰值；
S4，根据所述雨衰值对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划；
S5，用户终端在通信过程中，对接收方向的业务信号信噪比进行测量，当产生通信链路故障时，由卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，实现卫星宽带通信链路可靠性保障。
2.根据权利要求1所述的卫星宽带通信链路可靠性保障方法，其特征在于，所述雨衰估算模型为：
Ar＝λr*LE
其中，Ar为雨衰值，λr为雨衰衰减率，单位为dB/km，LE为穿越降雨区的等效路径长度，单位为km，LE＝h/cosθ，R表示一定时间内的平均降雨率，单位为mm/h，其取值不同可表示细雨、小雨、中雨、大雨和暴雨，该参数可以通过对天气预报中降雨速率按时间积分后得到，kh和kv分别代表通信频率的垂直和水平极化参数，θ代表通信仰角，τ代表极化角度，α为频率极化系数，h为天气预报中的按时间积分后得到平均云层高度。
3.根据权利要求1所述的卫星宽带通信链路可靠性保障方法，其特征在于，所述根据所述雨衰值对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划，包括：
S41，当Ka频段雨衰值超过预设门限时，将该时间段降雨区域的第一载荷的波束频段调整为Ku频段，将该时间段第二载荷的Ku波束指向降雨区域；
S42，当天气情况突变时，卫星地面系统对突变天气预报数据进行处理，得到实时的雨衰值；
S43，卫星地面系统根据实时的雨衰值，对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划。
4.根据权利要求1所述的卫星宽带通信链路可靠性保障方法，其特征在于，所述用户终端在通信过程中，对接收方向的业务信号信噪比进行测量，当产生通信链路故障时，由卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，包括：
S51，用户终端在通信过程中，通信网络对接收方向的业务信号信噪比进行测量，得到第一传输信噪比参数；
S52，用户终端对接收方向的业务信号信噪比进行测量，得到第二传输信噪比参数；
S53，所述通信网络将所述第一传输信噪比参数发送给所述用户终端；
S54，所述用户终端将所述第二传输信噪比参数发送给所述通信网络；
S55，所述通信网络根据所述第一传输信噪比参数和所述第二传输信噪比参数，动态调整用户上下行链路调制编码方式；
当所述业务信号信噪比降低到业务QoS所需调制编码要求的阈值时，所述用户终端对上下行发射功率进行调整，以维持用户终端与通信网络之间的传输链路；
当所述通信网络无法保证链路传输的稳定性时，所述通信网络通过对传输链路的调制编码方式降速为用户提供服务；
当所述通信网络无法在最低调制编码方式下提供服务时，产生由雨衰导致的通信链路故障；
S56，将所述通信链路故障上报给所述卫星地面系统，由所述卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务。
5.根据权利要求4所述的卫星宽带通信链路可靠性保障方法，其特征在于，所述由所述卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，包括：
S561，对当前覆盖区域是否有Ku波束覆盖进行检测，如果有Ku波束覆盖，则通过C频段信令通道通知用户切换到Ku波束进行服务；
如果没有Ku波束覆盖，则查看是否有其他卫星Ku波束资源，并控制相应卫星的Ku波束指向所述当前覆盖区域，通过C频段信令通道通知用户切换到所述其他卫星Ku波束；
S562，若果所有Ku波束资源均不可用，则配置当前波束的频率为Ku，并通过C频段信令通道通知用户切换到Ku波束进行服务；
S563，当接收方向的业务信号信噪比大于业务QoS所需调制编码要求的阈值时，对波束指向进行调度，为雨衰区域的用户提供服务。
6.根据权利要求5所述的卫星宽带通信链路可靠性保障方法，其特征在于，所述当接收方向的业务信号信噪比大于业务QoS所需调制编码要求的阈值时，对波束指向进行调度，为雨衰区域的用户提供服务，包括：
S5631，对当前覆盖区域是否有Ka波束覆盖进行检测，如果有Ka波束覆盖，则通过Ku随路信令通道通知用户切换到Ka波束进行服务；
如果没有Ka波束覆盖，则查看是否有其他卫星Ka波束资源，并控制相应卫星的Ka波束指向所述当前覆盖区域，通过Ku随路信令通道通知用户切换到所述其他卫星Ka波束；
S5632，如果所有Ka波束资源均不可用，则配置当前波束的频率为Ka，并通过Ku随路信令通道通知用户切换到Ka波束，为雨衰区域的用户提供服务。
7.根据权利要求1所述的卫星宽带通信链路可靠性保障方法，其特征在于，所述第一载荷为搭载多个C频段固定点波束，所述点波束频率固定且覆盖位置固定，无法通过卫星地面系统调整；
所述第二载荷为搭载多个Ka频段或Ku频段点波束，所述点波束频率固定，但覆盖位置可通过卫星地面系统按需提前规划；
所述第三载荷为搭载多个Ka频段或Ku频段点波束，所述点波束覆盖位置及频点均可以通过卫星地面系统动态调整。
8.一种卫星宽带通信链路可靠性保障装置，其特征在于，所述装置包括：
通信载荷划分模块，用于对卫星搭载的通信载荷进行划分，得到第一载荷、第二载荷和第三载荷；
通信资源调度模块，用于对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，实现卫星宽带通信链路可靠性保障；
雨衰值计算模块，用于利用雨衰估算模型，对12小时的天气预报数据进行处理，得到雨衰值；
通信资源调度模块，用于根据所述雨衰值对所述第一载荷、第二载荷和第三载荷进行通信资源调度，得到不同载荷类型的卫星波束和频率规划；
卫星地面系统实时调度模块，用于用户终端在通信过程中，对接收方向的业务信号信噪比进行测量，当产生通信链路故障时，由卫星地面系统实时调度卫星波束和频率资源，为雨衰区域的用户提供服务，实现卫星宽带通信链路可靠性保障。
9.一种卫星宽带通信链路可靠性保障装置，其特征在于，所述装置包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如权利要求1-7任一项所述的卫星宽带通信链路可靠性保障方法。
10.一种计算机可存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行如权利要求1-7任一项所述的卫星宽带通信链路可靠性保障方法。
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