空间信息网络中带宽资源的配置方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种空间信息网络中带宽资源的配置方法和装置，涉及卫星通信的技术领域，该方法包括：确定接入中继卫星的至少一个信源卫星；在至少一个信源卫星中检测空闲传输带宽，其中，空闲传输带宽为预先为目标信源卫星传输数据的带宽资源，目标信源卫星为至少一个信源卫星中与中继卫星之间的通信信道为空闲信道的信源卫星；在检测到空闲传输带宽的情况下，对当前时刻接入中继卫星的至少一个信源卫星进行更新，并为更新之后的至少一个信源卫星重新分配带宽资源；通过重新分配之后带宽资源向地面服务站传输目标数据，解决了现有技术中无法对中继卫星的传输带宽资源进行动态分配的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
空间信息网络中带宽资源的配置方法和装置
本专利技术涉及卫星通信的
，尤其是涉及一种空间信息网络中带宽资源的配置方法和装置。
技术介绍
目前对地观测卫星的部署，特别是环境、资源卫星，主要是部署低轨卫星，其轨道高度在三百到两千公里范围。部署在这一高度范围的主要优点就是能够获得较高分辨率的地球表面或大气数据。但是，该部署方法也存在很多弊端。一个方面，由于我国地面站部署范围有限，因此，不能全球布站，卫星获取数据后不能及时回传至地面；另一个方面，由于地面站接收范围有限，而低轨卫星飞行速度高、重返周期长，以300到400公里轨道高度的卫星为例，过境时间一般在十几分钟范围，重返周期达数天。这些因素必然导致低轨卫星无法与地面站建立连续稳定的回传连接。针对这一问题，现有技术中的一个有效的解决手段是引入数据中继星协作传输。目前，数据中继卫星主要部署在地球同步轨道，例如，美国的追踪与数据中继通信卫星TDRS。同步轨三万多公里的轨道高度，能够极大程度扩大与低轨卫星的连接范围，而且能够和地面站建立连续稳定的全天候连接。目前针对协作通信和资源配置已有很多研究，然而，大多数研究讨论对等网络场景，并且传输链路相对稳定，而在空间网络中，中继卫星特别是同步轨中继卫星传输能力强大，星间、星地链路特性存在差异，而且，空间网络属于机会通信网络，链路通断频繁，因此需要针对空间网络中节点和传输链路特性，重新设计应用于空间网络的协作协议和网络资源配置策略。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种空间信息网络中带宽资源的配置方法和装置，以缓解现有技术中无法对中继卫星的传输带宽进行动态分配的技术问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种空间信息网络中带宽资源的配置方法，包括：确定接入中继卫星的至少一个信源卫星；在所述至少一个信源卫星中检测空闲传输带宽，其中，所述空闲传输带宽为预先分配的为目标信源卫星传输数据的带宽资源，所述目标信源卫星为所述至少一个信源卫星中与所述中继卫星之间的通信信道为空闲信道的信源卫星；在检测到所述空闲传输带宽的情况下，对当前时刻接入所述中继卫星的至少一个信源卫星进行更新，并为更新之后的所述至少一个信源卫星重新分配带宽资源；通过重新分配之后带宽资源向地面服务站传输目标数据，其中，所述目标数据为更新之后的每个所述信源卫星的待传输数据队列中位于队列最前端的数据，其中，所述待传输数据队列用于存储从所述信源卫星获取到的待传输数据。进一步地，在所述至少一个信源卫星中检测空闲传输带宽包括：检测当前信源卫星和所述中继卫星之间的连接状态，并根据所述连接状态确定所述当前信源卫星是否为所述目标信源卫星，其中，如果确定出是所述目标信源卫星，则确定预先为所述目标信源卫星分配的带宽资源为所述空闲传输带宽，所述当前信源卫星为所述至少一个信源卫星中任一个信源卫星；或者，检测所述当前信源卫星的数据传输队列中是否包含待传输数据，其中，如果检测出所述当前信源卫星的数据传输队列中不包含待传输数据，则确定预先为所述当前信源卫星分配的带宽资源为所述空闲传输带宽。进一步地，检测当前信源卫星和所述中继卫星之间的连接状态，并根据所述连接状态确定所述当前信源卫星是否为所述目标信源卫星包括：通过第一信道模型确定是否已建立所述当前信源卫星与所述中继卫星之间的通信链路，以及通过所述第一信道模型确定是否已建立所述当前信源卫星与所述地面服务站之间的通信链路，其中，所述第一信道模型为预先通过ON/OFF模型建立的信道模型；如果确定出所述中继卫星与所述当前信源卫星之间的通信链路已建立，并且确定出所述当前信源卫星与所述地面服务站之间的通信链路未建立，则通过第二信道模型确定所述当前信源卫星与所述中继卫星是否能够正常通信，其中，所述第二信道模型为预先通过莱斯信道建立的信道模型；如果确定出所述当前信源卫星与所述中继卫星不能正常通信，则确定所述当前信源卫星为所述目标信源卫星；如果确定出所述当前信源卫星与所述中继卫星能够正常通信，则确定所述当前信源卫星不是所述目标信源卫星。进一步地，在通过第一信道模型确定是否已建立所述当前信源卫星与所述中继卫星之间的通信链路，以及通过所述第一信道模型确定是否已建立所述当前信源卫星与所述地面服务站之间的通信链路之后，所述方法还包括：如果确定出所述中继卫星与所述当前信源卫星之间的通信链路未建立，并且确定出所述当前信源卫星与所述地面服务站之间的通信链路已建立，则通过所述第二信道模型确定所述当前信源卫星与所述地面服务站是否能够正常通信；如果确定出所述当前信源卫星与所述地面服务站能够正常通信，则确定所述当前信源卫星是所述目标信源卫星。进一步地，在通过重新分配之后带宽资源向地面服务站传输目标数据之后，所述方法还包括：判断所述地面服务站是否成功接收到所述目标数据；如果判断出成功接收到所述目标数据，则删除所述目标数据；如果判断出未成功接收到所述目标数据，则将所述目标数据保存在所述待传输数据队列的队尾。进一步地，为更新之后的所述至少一个信源卫星重新分配带宽资源包括：确定更新之后的所述至少一个信源卫星的数量；按照所述数量对所述中继卫星的全部带宽资源进行平均分配，并将平均分配之后得到的子带宽资源用于为更新之后的每个所述信源卫星进行数据传输；或者，确定更新之后的所述至少一个信源卫星的数量，以及更新之后每个所述信源卫星的待传输数据队列中的数据总量；根据所述数量和所述数据总量为更新之后的每个所述信源卫星分配相同或者不相同的带宽资源。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种空间信息网络中带宽资源的配置装置，包括：确定单元，用于确定接入中继卫星的至少一个信源卫星；检测单元，用于在所述至少一个信源卫星中检测空闲传输带宽，其中，所述空闲传输带宽为预先分配的为目标信源卫星传输数据的带宽资源，所述目标信源卫星为所述至少一个信源卫星中与所述中继卫星之间的通信信道为空闲信道的信源卫星；分配单元，用于在检测到所述空闲传输带宽的情况下，对当前时刻接入所述中继卫星的至少一个信源卫星进行更新，并为更新之后的所述至少一个信源卫星重新分配带宽资源；发送单元，用于通过重新分配之后带宽资源向地面服务站传输目标数据，其中，所述目标数据为更新之后的每个所述信源卫星的待传输数据队列中位于队列最前端的数据，其中，所述待传输数据队列用于存储从所述信源卫星获取到的待传输数据。进一步地，所述检测单元包括：第一检测子模块，用于检测当前信源卫星和所述中继卫星之间的连接状态，并根据所述连接状态确定所述当前信源卫星是否为所述目标信源卫星，其中，如果确定出是所述目标信源卫星，则确定预先为所述目标信源卫星分配的带宽资源为所述空闲传输带宽，所述当前信源卫星为所述至少一个信源卫星中任一个信源卫星；或者，第二检测子模块，用于检测所述当前信源卫星的数据传输队列中是否包含待传输数据，其中，如果检测出所述当前信源卫星的数据传输队列中不包含待传输数据，则确定预先为所述当前信源卫星分配的带宽资源为所述空闲传输带宽。进一步地，所述第一检测子模块用于：通过第一信道模型确定是否已建立所述当前信源卫星与所述中继卫星之间的通信链路，以及通过所述第一信道模型确定是否已建立所述当前信源卫星与所述地面服务站之间的通信链路，其中，所述第一信道模型为预先通过ON/OFF模型建立的信道模型；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间信息网络中带宽资源的配置方法，其特征在于，包括：确定接入中继卫星的至少一个信源卫星；在所述至少一个信源卫星中检测空闲传输带宽，其中，所述空闲传输带宽为预先分配的为目标信源卫星传输数据的带宽资源，所述目标信源卫星为所述至少一个信源卫星中与所述中继卫星之间的通信信道为空闲信道的信源卫星；在检测到所述空闲传输带宽的情况下，对当前时刻接入所述中继卫星的至少一个信源卫星进行更新，并为更新之后的所述至少一个信源卫星重新分配带宽资源；通过重新分配之后带宽资源向地面服务站传输目标数据，其中，所述目标数据为更新之后的每个所述信源卫星的待传输数据队列中位于队列最前端的数据，其中，所述待传输数据队列用于存储从所述信源卫星获取到的待传输数据。

【技术特征摘要】
1.一种空间信息网络中带宽资源的配置方法，其特征在于，包括：确定接入中继卫星的至少一个信源卫星；在所述至少一个信源卫星中检测空闲传输带宽，其中，所述空闲传输带宽为预先分配的为目标信源卫星传输数据的带宽资源，所述目标信源卫星为所述至少一个信源卫星中与所述中继卫星之间的通信信道为空闲信道的信源卫星；在检测到所述空闲传输带宽的情况下，对当前时刻接入所述中继卫星的至少一个信源卫星进行更新，并为更新之后的所述至少一个信源卫星重新分配带宽资源；通过重新分配之后带宽资源向地面服务站传输目标数据，其中，所述目标数据为更新之后的每个所述信源卫星的待传输数据队列中位于队列最前端的数据，其中，所述待传输数据队列用于存储从所述信源卫星获取到的待传输数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述至少一个信源卫星中检测空闲传输带宽包括：检测当前信源卫星和所述中继卫星之间的连接状态，并根据所述连接状态确定所述当前信源卫星是否为所述目标信源卫星，其中，如果确定出是所述目标信源卫星，则确定预先为所述目标信源卫星分配的带宽资源为所述空闲传输带宽，所述当前信源卫星为所述至少一个信源卫星中任一个信源卫星；或者检测所述当前信源卫星的数据传输队列中是否包含待传输数据，其中，如果检测出所述当前信源卫星的数据传输队列中不包含待传输数据，则确定预先为所述当前信源卫星分配的带宽资源为所述空闲传输带宽。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，检测当前信源卫星和所述中继卫星之间的连接状态，并根据所述连接状态确定所述当前信源卫星是否为所述目标信源卫星包括：通过第一信道模型确定是否已建立所述当前信源卫星与所述中继卫星之间的通信链路，以及通过所述第一信道模型确定是否已建立所述当前信源卫星与所述地面服务站之间的通信链路，其中，所述第一信道模型为预先通过ON/OFF模型建立的信道模型；如果确定出所述中继卫星与所述当前信源卫星之间的通信链路已建立，并且确定出所述当前信源卫星与所述地面服务站之间的通信链路未建立，则通过第二信道模型确定所述当前信源卫星与所述中继卫星是否能够正常通信，其中，所述第二信道模型为预先通过莱斯信道建立的信道模型；如果确定出所述当前信源卫星与所述中继卫星不能正常通信，则确定所述当前信源卫星为所述目标信源卫星；如果确定出所述当前信源卫星与所述中继卫星能够正常通信，则确定所述当前信源卫星不是所述目标信源卫星。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在通过第一信道模型确定是否已建立所述当前信源卫星与所述中继卫星之间的通信链路，以及通过所述第一信道模型确定是否已建立所述当前信源卫星与所述地面服务站之间的通信链路之后，所述方法还包括：如果确定出所述中继卫星与所述当前信源卫星之间的通信链路未建立，并且确定出所述当前信源卫星与所述地面服务站之间的通信链路已建立，则通过所述第二信道模型确定所述当前信源卫星与所述地面服务站是否能够正常通信；如果确定出所述当前信源卫星与所述地面服务站能够正常通信，则确定所述当前信源卫星是所述目标信源卫星。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过重新分配之后带宽资源向地面服务站传输目标数据之后，所述方法还包括：判断所述地面服务站是否成功接收到所述目标数据；如果判断出成功接收到所述目标数据，则删除所述目标数据；如果判断出未成功接收到所述目标数据，则将所述目标数据保存在所述待传输数据队列的队尾。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为更新之后的所述至少一个信源卫星重新分配带...

【专利技术属性】
技术研发人员：任勇，杜军，姜春晓，王景璟，郭强，王新，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11