一种卫星通信组网系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开一种卫星通信组网系统及其工作方法，该系统中的中心卫星主站、分布式中心卫星站、普通卫星站相互之间通过异步时分多址网络进行通信；异步时分多址网络采用无中心、异步接入方式，前向链路采用时分复用的方式，异步时分多址网络适用于星形网络和网状网络拓扑结构组网形式；小口径天线卫星站与其他卫星站之间通过小口径天线卫星站回传网络进行通信；小口径天线卫星站回传网络接收异步时分多址网络的前向载波数据，用于小口径天线卫星站的前向通信和高速大容量数据的接收，反向链路使用单独载波回传，反向链路支持码分多址、频分多址、时分多址网络实现多址接入。该系统能够根据传输业务数据的变化而对系统资源进行动态调整管理。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星通信组网系统及其工作方法
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种卫星通信组网系统及其工作方法。
技术介绍
卫星通信相比其他通信方式最大的优势为与距离无关，而且，基本不受地面环境限制，在某些领域有广泛的应用，如跨国集团管理、政府部门专网通信、大区域野外作业(矿产资源探测等)、军事通信等，而这些应用场景的特点就是分级管理，如总公司下设多个分公司、每个分公司下有设置多个子公司、每个子公司可能又有多个工程项目组，在跨区域、甚至跨国管理的时候，通过卫星通信网络实现每个节点之间的信息互通，网络拓扑关系如图1所示，在该系统中，每个位置节点都需要配置一个卫星通信设备终端节点，以完成位置节点之间的数据通信，但由于空间卫星、尤其是地球同步轨道卫星距离地面较远，无线传输链路信号衰减较大，在卫星通信网络建设过程中，需要进行严格的链路计算，针对实际业务传输要求，需配置对应的卫星通信站点设备。比如，总公司位置节点汇聚整个网络系统的信息数据量，需要占用较宽的物理带宽，而且该节点需要具备与系统内任意节点通信的能力，需要大口径天线配置；项目组位置节点一般只传输与本项目相关的信息，信息量较少，而且项目组一般在野外等环境恶劣的地方，基础设施落后，一般会限制卫星通信终端的配置能力，而采用小口径天线站点配置。现有卫星通信网络系统一般采用“对等”通信设计，即处于同一级别的站点之间相互通信采用形状网络或网状网络拓扑结构，而不同级别的站点之间通过分级通信实现信息传输，如图1所示的通信场景中，所有分公司或者子公司的节点之间构成一个卫星通信网络，在该卫星通信网络中实现节点之间的数据传输，而其下面的项目组节点则归属相应的分/子公司，一般情况下，分/子公司只能与归属与自己的项目组节点通信。但是，当今随着传输数据业务类型的多样化，归属不同分/子公司下的项目组之间有时也需进行数据通信，而现有卫星网络是无法满足该要求的。同时，随着网络技术的发展，“扁平化”是通信网络发展的主要趋势之一，即，信源与信宿之间减少处理节点，在现有卫星通信系统中，为了实现对不同卫星站点通信业务的管理，一般采用分级管理的模式，这样的网络结构效率低下，而且不够灵活，与“扁平化”的要求也相矛盾。目前，卫星通信组网技术主要基于时分多址、频分多址和码分多址，典型的系统有TDM/MF-TDMA(时分复用/多频时分多址)、SCPC-DAMA(单路单载波按需分配多址)、TDMA-MESH(多频时分多址网络)、TDM/CDMA(时分复用码分多址)等几种类型。TDM/MF-TDMA系统由一个大的TDM(时分多路复用)出向载波和若干频点的TDMA(时分多址)入向载波组成。主站点发射小站点接收的载波为出向载波，小站点发射主站点接收的载波为入向载波，它具有星型拓朴结构，系统的控制和传输都集中在主站点，网络内所有小站点只与主站点建立卫星链路，但小站点与小站点之间不建立直接卫星链路，小站点与小站点之间的通信需要经过主站点转发实现，适合组建建设以主站点为关口站点的卫星专网(接入网)，通过关口站点的转发，可以实现专网(接入网)与任何网络的互联互通，从而为专网用户，提供多样性的服务。TDM/MF-TDMA系统的优点是小站点成本低，维护管理简单，信道利用率高。TDM/MF-TDMA网络是使用最多，最成熟的卫星通信网络，缺点是小站点之间不能直接建立通信链路，需要通过主站点两跳转发，传输延时会增大，另外组网方式不够灵活，抗毁性较差，一旦主站点失效，整个网络瘫痪。TDMA/CDMA是一种有主站点的卫星星状网络。通过前向时分复用和反向扩频码分多址组网。它的网络结构与TDM/MF-TDMA网络类似，由一个较大的TDM出向载波和若干同频率CDMA载波叠加而成的入向载波组成。它与TDM/MF-TDMA的区别在于对小站点发送能力要求不高，适合小口径天线小站点。优点是小站点天线小，成本低，可有效抑制临星干扰，维护管理简单。缺点是频率利用率低，小站点回传速率低，可以支持的业务种类有限，而且不利于业务升级和系统扩展。SCPC(单路单载波)是基于点对点通信技术的网络。SCPC技术与DAMA技术结合，可实现任意两个站点间的直接通信，另外，由主站点网管可实现动态SCPC，既dSCPC，根据用户申请实现频率资源按需动态分配，但这一般需要小站点和主站点配置专门网管通道设备和相应网管软件。SCPC的优点是每个站点独立占用一个载波，通信质量有保证，适用于应急通信。缺点是信道利用率低，网内所有站点不可能实时在线，不适合连网业务，不适用于接入系统。目前应急通信以及动中通系统大多使用SCPC方式。TDMAMESH是一种无主站点的卫星网状网，通过时分复用和多频技术，支持卫星网中所有站点间的实时通信。卫星链路全部是一跳。TDMA-MESH优点是小站点和小站点可直接建设卫星链路，传输延时小，信道利用率高。缺点是技术复杂，所有站点都使用突发解调器，同时对站点型能力要求高，全网时钟同步要求高，设备成本也高。单一拓扑网络结构的卫星通信网络一般针对单一传输业务而设计，缺点是不能承载复合传输业务，缺乏灵活性，整个系统的有效性比较低，尤其是面对当前更为灵活的业务传输需求，无法满足实际应用的需要。星状网络结构的卫星通信网络中一般具有一个主站点节点，其最大的特点是通过提高主站点设备的复杂性，而降低其他小站点终端的设备要求，使得星状网络主要支持主站点与小站点之间的业务传输，小站点节点之间的业务传输一般需要通过主站点节点进行转发，如要实现小站点节点之间的直接数据传输，需要大大提高系统复杂度、以及成本。网状结构的卫星通信网络一般是无主站点节点，各卫星站之间通过时分或者其他复用和多址接入技术实现各节点之间的业务数据传输，该网状结构尽管提高了整个网络的灵活性，但节点之间的传输容量受到一定限制，即无法支持大容量数据传输。点对点的卫星通信网络虽然可以满足大容量数据的传输要求，但其结构固定，应用场景比较单一。针对当前复杂传输业务的需要，现有方案网络管理采用分级模式，不同子网之间的业务数据传输仍然通过中间节点来转发，使得网络结构系统不仅复杂、而且技术要、成本和系统维护难度都较高。在整个网络结构系统中，各小站点终端为了防止多址接入过程中突发数据发生碰撞，尤其是在时分多址接入系统中，要求较为严格的网络同步。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种卫星通信组网系统及其工作方法。本专利技术提供一种卫星通信组网系统，包括：中心卫星主站、分布式中心卫星站、普通卫星站和小口径天线卫星站；所述中心卫星主站、分布式中心卫星站、普通卫星站相互之间通过异步时分多址网络进行通信；所述异步时分多址网络采用无中心、异步接入方式，前向链路采用时分复用的方式，所述异步时分多址网络适用于星形网络和网状网络拓扑结构组网形式；所述小口径天线卫星站与所述中心卫星主站、分布式中心卫星站、普通卫星站之间通过小口径天线卫星站回传网络进行通信；所述小口径天线卫星站回传网络接收异步时分多址网络的前向载波数据，用于所述小口径天线卫星站的前向通信和高速大容量数据的接收，反向链路使用单独载波回传，所述反向链路支持码分多址、频分多址、时分多址网络实现多址接入。其中，所述中心卫星主站用于全网广播数据的下发、对整个系统进行管理、以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星通信组网系统，其特征在于，包括：中心卫星主站、分布式中心卫星站、普通卫星站和小口径天线卫星站；所述中心卫星主站、分布式中心卫星站、普通卫星站相互之间通过异步时分多址网络进行通信；所述异步时分多址网络采用无中心、异步接入方式，前向链路采用时分复用的方式，所述异步时分多址网络适用于星形网络和网状网络拓扑结构组网形式；所述小口径天线卫星站与所述中心卫星主站、分布式中心卫星站、普通卫星站之间通过小口径天线卫星站回传网络进行通信；所述小口径天线卫星站回传网络接收异步时分多址网络的前向载波数据，用于所述小口径天线卫星站的前向通信和高速大容量数据的接收，反向链路使用单独载波回传，所述反向链路支持码分多址、频分多址、时分多址网络实现多址接入。

【技术特征摘要】
1.一种卫星通信组网系统，其特征在于，包括：中心卫星主站、分布式中心卫星站、普通卫星站和小口径天线卫星站；所述中心卫星主站、分布式中心卫星站、普通卫星站相互之间通过异步时分多址网络进行通信；所述异步时分多址网络采用无中心、异步接入方式，前向链路采用时分复用的方式，所述异步时分多址网络适用于星形网络和网状网络拓扑结构组网形式；所述小口径天线卫星站与所述中心卫星主站、分布式中心卫星站、普通卫星站之间通过小口径天线卫星站回传网络进行通信；所述小口径天线卫星站回传网络接收异步时分多址网络的前向载波数据，用于所述小口径天线卫星站的前向通信和高速大容量数据的接收，反向链路使用单独载波回传，所述反向链路支持码分多址、频分多址、时分多址网络实现多址接入。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中心卫星主站用于全网广播数据的下发、对整个系统进行管理、以及与所述系统内的各之间进行通信数据业务的传输；所述中心卫星主站配置大口径卫星天线，同时支持连续与突发两种数据通信模式。3.一种卫星通信组网系统的工作方法，其特征在于，包括：步骤A1：中心卫星主站启动后，发送参考时隙与接入竞争时隙，当接收到其他卫星站发送的入网申请消息时，将系统数据库中对应站点的状态标识设为激活状态；所述其他卫星站包括：分布式中心卫星站、普通卫星站、小口径天线卫星站...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹平，王毓晗，杨玉琢，
申请(专利权)人：北京中科星通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11