CN117318787A - 一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，构建面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型；初始化该通信网络模型的各个参数；存储记录面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型的各个参数；根据预设的交换关系，自主产生动态交换所需要的周期脉冲信号、时隙脉冲信号、时间控制信息以及对地时间基准广播信号，发送给同步化动态综合交换模块在时隙脉冲信号的控制下实现动态的信道化灵活交换，支持不同时间下输入端口到输出端口不同子带之间的变换；在周期脉冲信号到来时，每个输出端口在规划的子带将对地时间基准广播信号发送至地面，该方法支持时频域动态转发，实现数字透明转发系统频率资源的优化使用及组网灵活性的提升。
Description
技术领域
本发明属于属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法。
背景技术
日常生活中的许多关键基础设施皆可以被抽象为复杂网络，近年来，复杂网络理论已被广泛用于建模和分析各种现实世界网络，一个突出的例子是数据通信网络系统。通信网络中，消息通过数据包在节点之间的传输进行传递，重要消息的延迟以及丢失都会对经济、社会造成严重的经济损失。如果网络中节点由于恶意攻击或突发故障导致从全局拓扑中被移除，这将导致失效节点的数据包负载将被重新分布到网络中其他健康节点。这类负载重分配过程可能会触发大量超载，对通信网络造成灾难性的破坏。因此，在不同应用场景下，获取相继故障的研究进展是至关重要的，这有助于保护关键基础设施免受级联故障的影响并将损失降到最低。
数字透明处理器(DTP)是宽带以及高通量(HTS，High Throughput Satellite)通信卫星的主载荷，核心部分采用基于近似完美滤波的数字信道化/信道合成、子带交换等技术，结合子带功率估计、子带增益控制等功能，具有多体制支持能力强、链路连接灵活可变、频率规划按需可变等突出特点。数字透明处理器相比传统弯管式转发器，在保证一定处理容量的同时，具有控制灵活度和资源利用率高的特点，可提供子信道级别的转发关系，从而实现任意上行波束和任意下行波束间任意子信道的交链；功率、频率资源“池化”，实现系统效率的优化；基于子信道波形的重构技术，可实现无失真的业务传输；与空口体制松耦合，系统实现方式灵活；星上交换支持点到点、广播、组播等多种工作方式，可满足各类应用需求。
目前正在使用的数字透明处理器能够实现各个端口以子带为颗粒度的频率交链关系，实现了频率资源的高效灵活使用，但该频率关系一旦配置，端口间的连接关系就确定了，如果需要更改的话需要重新配置，无法实现动态的端口之间的频率映射关系。
传统的数字透明转发能够充分利用频率资源的优势，以子带为颗粒度实现多个波束之间的频域灵活互联，但是其主要缺点是波束间的频率连接关系固定，动态性不足。传统的SS-TDMA载荷主要面向透明转发器，能够实现多个波束之间的时域动态互联，但其主要以波束整带宽粗颗粒度为频率使用单元，在支持的终端类型、组网规模上相对不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提出了一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，支持时频域动态转发，实现数字透明转发系统频率资源的优化使用及组网灵活性的提升。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，包含用于面向空间平台的通信柔性处理转发系统，所述通信柔性处理转发系统包含构建单元、初始化单元、存储单元、时间基准产生单元、同步化综合交换单元；
其中：构建单元，用于构建面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型；
初始化单元，用于初始化该通信网络模型的各个参数；
存储单元，存储记录面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型的各个参数；
时间基准产生模块，用于根据预设的交换关系，自主产生动态交换所需要的周期脉冲信号、时隙脉冲信号、时间控制信息以及对地时间基准广播信号，发送给同步化动态综合交换模块；
同步化综合交换单元，在时隙脉冲信号的控制下实现动态的信道化灵活交换，支持不同时间下输入端口到输出端口不同子带之间的变换；在周期脉冲信号到来时，每个输出端口在规划的子带将对地时间基准广播信号发送至地面。
作为本发明一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法的进一步优选方案，具体包含如下步骤；
步骤1，构建面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型；
步骤2，初始化该通信网络模型的各个参数；
步骤3，存储记录面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型的各个参数；
步骤4，根据预设的交换关系，自主产生动态交换所需要的周期脉冲信号、时隙脉冲信号、时间控制信息以及对地时间基准广播信号，发送给同步化动态综合交换模块
步骤5，在时隙脉冲信号的控制下实现动态的信道化灵活交换，支持不同时间下输入端口到输出端口不同子带之间的变换；在周期脉冲信号到来时，每个输出端口在规划的子带将对地时间基准广播信号发送至地面。
作为本发明一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法的进一步优选方案，所述周期脉冲信号为周期与交换周期T相等的脉冲信号。
作为本发明一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法的进一步优选方案，所述时隙脉冲信号为周期与交换周期T内的时隙周期相等的脉冲信号，而且，交换周期T内第一个时隙脉冲信号与周期脉冲信号同步。
作为本发明一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法的进一步优选方案，所述时间控制信息与时隙脉冲信号同步，包括当前时隙对应的交换关系序号。
作为本发明一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法的进一步优选方案，所述同步化综合交换模块包括TST交换模块、交换参数配置存储模块、定时装载器；
其中：TST交换模块，用于按照交换配置表，通过时分和空分相结合的方式，实现输入端口和输出端口之间的灵活交换，包括相同编号输入端口和输出端口相同子带变换，相同编号输入端口和输出端口不同子带的变换、不同编号输入端口和输出端口相同子带的变换、不同编号输入端口和输出端口不同子带的变换；
交换参数配置存储器，在外部交换参数控制信号的控制下将一个交换周期内T内所有W次交换关系交换所需的参数全部加载到交换配置表中，存储W中交换关系所对应的交换配置表；
定时装载器，在时隙脉冲到来时，将当前时隙对应的交换关系序号所对应的交换配置关系装载到TST交换模块。
作为本发明一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法的进一步优选方案，所述存储单元包含DDR数据使用模块和DDR数据传输模块。
作为本发明一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法的进一步优选方案，所述DDR数据传输模块包含读请求FIFO、DDR读控制器、DDR存储器、读数据FIFO；所述DDR读控制器用于将来自读请求FIFO的数据进行解析，给出DDR存储器相关的读控制信息，包括：读命令、读地址、读使能信号。
作为本发明一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法的进一步优选方案，所述DDR数据使用模块包含DDR读请求产生模块、DDR数据使用端和计数模块。
作为本发明一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法的进一步优选方案，所述DDR读请求产生模块分别连接读请求FIFO和计数模块，所述读请求FIFO的输出端连接DDR读控制器的输入端，所述DDR读控制器的输出端连接DDR存储器的输入端，所述DDR存储器的输出端连接读数据FIFO的输入端，所述读数据FIFO与DDR数据使用端连接，所述DDR数据使用端的输出端连接计数模块的输入端。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，构建面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型；初始化该通信网络模型的各个参数；存储记录面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型的各个参数；根据预设的交换关系，自主产生动态交换所需要的周期脉冲信号、时隙脉冲信号、时间控制信息以及对地时间基准广播信号，发送给同步化动态综合交换模块在时隙脉冲信号的控制下实现动态的信道化灵活交换，支持不同时间下输入端口到输出端口不同子带之间的变换；在周期脉冲信号到来时，每个输出端口在规划的子带将对地时间基准广播信号发送至地面，该方法支持时频域动态转发，实现数字透明转发系统频率资源的优化使用及组网灵活性的提升；
2、本发明一种面向空间平台的通信柔性处理转发系统的存储单元，其利用计数模块和两个缓存FIFO，通过比较计数模块的计数值和读请求数据量，有效实现了对DDR存储器的缓存数据的动态读取，避免了数据的溢出和读数据FIFO的存储拥塞。
附图说明
图1是本发明一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法的流程图；
图2是本发明通信柔性处理转发系统的结构原理图；
图3是本发明存储单元的结构原理图；
图4是本发明存储单元的读请求产生流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
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做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。
如图1和图2所示，一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，包含用于面向空间平台的通信柔性处理转发系统，所述通信柔性处理转发系统包含构建单元、初始化单元、存储单元、时间基准产生单元、同步化综合交换单元；
其中：构建单元，用于构建面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型；
初始化单元，用于初始化该通信网络模型的各个参数；
存储单元，存储记录面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型的各个参数；
时间基准产生模块，用于根据预设的交换关系，自主产生动态交换所需要的周期脉冲信号、时隙脉冲信号、时间控制信息以及对地时间基准广播信号，发送给同步化动态综合交换模块；
同步化综合交换单元，在时隙脉冲信号的控制下实现动态的信道化灵活交换，支持不同时间下输入端口到输出端口不同子带之间的变换；在周期脉冲信号到来时，每个输出端口在规划的子带将对地时间基准广播信号发送至地面。
如图1所示，具体包含如下步骤；
步骤1，构建面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型；
步骤2，初始化该通信网络模型的各个参数；
步骤3，存储记录面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型的各个参数；
步骤4，根据预设的交换关系，自主产生动态交换所需要的周期脉冲信号、时隙脉冲信号、时间控制信息以及对地时间基准广播信号，发送给同步化动态综合交换模块
步骤5，在时隙脉冲信号的控制下实现动态的信道化灵活交换，支持不同时间下输入端口到输出端口不同子带之间的变换；在周期脉冲信号到来时，每个输出端口在规划的子带将对地时间基准广播信号发送至地面。
所述周期脉冲信号为周期与交换周期T相等的脉冲信号。
所述时隙脉冲信号为周期与交换周期T内的时隙周期相等的脉冲信号，而且，交换周期T内第一个时隙脉冲信号与周期脉冲信号同步。
所述时间控制信息与时隙脉冲信号同步，包括当前时隙对应的交换关系序号。
所述同步化综合交换模块包括TST交换模块、交换参数配置存储模块、定时装载器；
其中：TST交换模块，用于按照交换配置表，通过时分和空分相结合的方式，实现输入端口和输出端口之间的灵活交换，包括相同编号输入端口和输出端口相同子带变换，相同编号输入端口和输出端口不同子带的变换、不同编号输入端口和输出端口相同子带的变换、不同编号输入端口和输出端口不同子带的变换；
交换参数配置存储器，在外部交换参数控制信号的控制下将一个交换周期内T内所有W次交换关系交换所需的参数全部加载到交换配置表中，存储W中交换关系所对应的交换配置表；
定时装载器，在时隙脉冲到来时，将当前时隙对应的交换关系序号所对应的交换配置关系装载到TST交换模块。
作为本发明一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法的进一步优选方案，所述存储单元包含DDR数据使用模块和DDR数据传输模块。
如图3和图4所示，所述存储单元包含DDR数据使用模块和DDR数据传输模块，所述DDR数据传输模块包含读请求FIFO、DDR读控制器、DDR存储器、读数据FIFO，所述DDR数据使用模块包含DDR读请求产生模块、DDR数据使用端和计数模块，所述DDR读请求产生模块分别连接读请求FIFO和计数模块，所述读请求FIFO的输出端连接DDR读控制器的输入端，所述DDR读控制器的输出端连接DDR存储器的输入端，所述DDR存储器的输出端连接读数据FIFO的输入端，所述读数据FIFO与DDR数据使用端连接，所述DDR数据使用端的输出端连接计数模块的输入端，所述识别单元识别出上述通信业务是即时消息业务的情况下，所述决策单元提高上述控制信令资源与数据传输资源的分配比例，在所述识别单元识别出上述通信业务是视频流业务的情况下，所述决策单元降低上述控制信令资源与数据传输资源的分配比例，在计数模块中，计数模块的初始值M为读数据FIFO的存储容量；当接收到X时，M＝M-X；接收到Y时，M＝M+Y；同时接收到X，Y时，先进行M＝M+Y，后进行M＝M-X，所述DDR读控制器用于将来自读请求FIFO的数据进行解析，给出DDR存储器相关的读控制信息，包括：读命令、读地址、读使能信号。
DDR读控制器将来自读请求FIFO的数据进行解析，给出DDR存储器相关的读控制信息，主要包括：读命令、读地址、读使能信号。DDR存储器在接收到DDR读控制器给出的一组读控制信号后，经过K个时钟的延迟，输出读数据。读数据FIFO将DDR存储器输出的数据在本级进行缓存。DDR数据使用端依据读数据FIFO给出的数据FIFO空信号，判断该FIFO是否为空。如果为空，则DDR数据使用端等待。如果非空，则向读数据FIFO给出数据FIFO读使能信号。读数据FIFO收到使能信号后，给出读取的数据，并记录读取的数据量Y。DDR数据使用端收到读取的数据后，向计数模块发送读数据量Y并将读到的数据给到下级模块。
对于计数模块，当计数模块收到来自DDR读请求模块给出的去请求数据量X后，进行M＝M-X操作；当计数模块收到来自DDR数据使用模块的读数据量Y后，进行M＝M+Y操作；如果同时接收到X和Y，则先响应DDR数据使用端的读数据量Y，使得计数值M＝M+Y，后响应DDR数据请求模块的读请求数据量X，使得计数值M＝M-X。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (10)
1.一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，其特征在于：包含用于面向空间平台的通信柔性处理转发系统，所述通信柔性处理转发系统包含构建单元、初始化单元、存储单元、时间基准产生单元、同步化综合交换单元；
其中：构建单元，用于构建面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型；
初始化单元，用于初始化该通信网络模型的各个参数；
存储单元，存储记录面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型的各个参数；
时间基准产生模块，用于根据预设的交换关系，自主产生动态交换所需要的周期脉冲信号、时隙脉冲信号、时间控制信息以及对地时间基准广播信号，发送给同步化动态综合交换模块；
同步化综合交换单元，在时隙脉冲信号的控制下实现动态的信道化灵活交换，支持不同时间下输入端口到输出端口不同子带之间的变换；在周期脉冲信号到来时，每个输出端口在规划的子带将对地时间基准广播信号发送至地面。
2.根据权利要求1所述的一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，其特征在于：具体包含如下步骤；
步骤1，构建面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型；
步骤2，初始化该通信网络模型的各个参数；
步骤3，存储记录面向空间平台的通信柔性处理转发通信网络模型的各个参数；
步骤4，根据预设的交换关系，自主产生动态交换所需要的周期脉冲信号、时隙脉冲信号、时间控制信息以及对地时间基准广播信号，发送给同步化动态综合交换模块
步骤5，在时隙脉冲信号的控制下实现动态的信道化灵活交换，支持不同时间下输入端口到输出端口不同子带之间的变换；在周期脉冲信号到来时，每个输出端口在规划的子带将对地时间基准广播信号发送至地面。
3.根据权利要求1所述的一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，其特征在于：所述周期脉冲信号为周期与交换周期T相等的脉冲信号。
4.根据权利要求1所述的一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，其特征在于：所述时隙脉冲信号为周期与交换周期T内的时隙周期相等的脉冲信号，而且，交换周期T内第一个时隙脉冲信号与周期脉冲信号同步。
5.根据权利要求1所述的一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，其特征在于：所述时间控制信息与时隙脉冲信号同步，包括当前时隙对应的交换关系序号。
6.根据权利要求1所述的一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，其特征在于：所述同步化综合交换模块包括TST交换模块、交换参数配置存储模块、定时装载器；
其中：TST交换模块，用于按照交换配置表，通过时分和空分相结合的方式，实现输入端口和输出端口之间的灵活交换，包括相同编号输入端口和输出端口相同子带变换，相同编号输入端口和输出端口不同子带的变换、不同编号输入端口和输出端口相同子带的变换、不同编号输入端口和输出端口不同子带的变换；
交换参数配置存储器，在外部交换参数控制信号的控制下将一个交换周期内T内所有W次交换关系交换所需的参数全部加载到交换配置表中，存储W中交换关系所对应的交换配置表；
定时装载器，在时隙脉冲到来时，将当前时隙对应的交换关系序号所对应的交换配置关系装载到TST交换模块。
7.根据权利要求1所述的一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，其特征在于：所述存储单元包含DDR数据使用模块和DDR数据传输模块。
8.根据权利要求7所述的一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，其特征在于：所述DDR数据传输模块包含读请求FIFO、DDR读控制器、DDR存储器、读数据FIFO；所述DDR读控制器用于将来自读请求FIFO的数据进行解析，给出DDR存储器相关的读控制信息，包括：读命令、读地址、读使能信号。
9.根据权利要求7所述的一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，其特征在于：所述DDR数据使用模块包含DDR读请求产生模块、DDR数据使用端和计数模块。
10.根据权利要求4或5所述的一种面向空间平台的通信柔性处理转发方法，其特征在于：所述DDR读请求产生模块分别连接读请求FIFO和计数模块，所述读请求FIFO的输出端连接DDR读控制器的输入端，所述DDR读控制器的输出端连接DDR存储器的输入端，所述DDR存储器的输出端连接读数据FIFO的输入端，所述读数据FIFO与DDR数据使用端连接，所述DDR数据使用端的输出端连接计数模块的输入端。
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