一种GEO卫星基于IP的星地转发和星间组网的一体化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种GEO卫星基于IP的星地转发和星间组网的一体化系统，采用星间波束实现1号卫星和2号卫星的GEO卫星星间组网，1号卫星涵盖3个对地波束和1个星间波束，2号卫星涵盖1个对地波束和1个星间波束，包括1号卫星的4个上行变频模块，1个星载IP模块，4个下行变频放大模块；2号卫星的2个上行变频模块，2个上行混合桥，1个星载IP模块，2个下行混合桥，2个下行变频放大模块，采用卫星IP技术，实现了星上路由和交换功能，解决了卫星星间组网和星上交换的路由管理问题，极大提高了卫星的系统性能；适应不同波束数交换需求，不同卫星采用功能结构完全一样的星载IP模块，提高了系统的可继承性；实现2种工作模式切换使用，卫星不同波束可复用同一调制解调通道，实现了系统的小型化设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及GEO卫星基于IP的星地转发和星间组网的一体化系统，属于卫星系统设计

技术介绍
传统的GEO卫星组网是以卫星作为中继星，信号被上传到GEO，由GEO进行放大，频移后以广播的方式传送到GEO覆盖区，GEO相当于一个无线的中继器，卫星之间不直接通信，无法实现GEO卫星星间组网和卫星星座。传统GEO卫星组网的信息交换和共享主要在物理层和数据链路层进行，这种组网方式是以地面网为主，路由和交换也主要在地面网完成，静止轨道卫星网络主要是由透明转发器组成。随着无线资源管理的需要及多波束卫星的出现，使星上交换成为提高系统性能的有效手段。传统的GEO卫星星上交换技术采用ATM交换技术，如果采用星间链路组成网状的拓扑结构，那么卫星网络的太空部分涉及到网络层，ATM交换技术无法解决由此产生的路由管理问题。目前GEO卫星采用Ku/Ka频段多个对地波束实现星地转发，采用星上交换技术实现不同波束间及同波束内信息交换。各个GEO卫星实现星上交换的波束数不同，星上交换设备根据波束数设计对应的端口数，不同卫星采用的星上交换设备的结构不同，使得设备继承性差。不同波束或同一波束不同通道分别对应星上交换设备中不同调制解调模块，模块数量较多，系统的体积，重量和功耗均较大，不利于系统的小型化设计。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足。实现GEO卫星星间组网、提高卫星的系统性能及对系统进行一体化、小型化设计，提出了GEO卫星基于IP的星地转发和星间组网的一体化系统。该一体化系统实现了GEO不同波束间及同波束内的多种业务通信及星间组网通信，实现了星上IP路由和交换功能，适应不同卫星的不同波束数交换需求及2种工作模式切换使用。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，一种GEO卫星基于IP的星地转发和星间组网的一体化系统，采用星间波束实现GEO卫星星间组网，1号卫星涵盖3个对地波束和1个星间波束，2号卫星涵盖1个对地波束和1个星间波束，所述系统包括：1号卫星的4个上行变频模块，1个星载IP模块，4个下行变频放大模块；2号卫星的2个上行变频模块，2个上行混合桥，1个星载IP模块，2个下行混合桥，2个下行变频放大模块，1号卫星和2号卫星的星载IP模块结构和功能完全相同，其中：1号卫星的4路波束上行信号经过各自的上行变频模块后，分别进入星载IP模块的4个输入端口，经过星载IP模块信号处理及路由交换后，再分别从星载IP模块的4个输出端口进入各自的下行变频放大模块，最后形成4路波束下行信号；2号卫星的2路波束上行信号经过各自的上行变频模块后，每路波束信号通过上行混合桥后被分为2路，最终可输出4路，分别进入星载IP模块的4个输入端口，经过星载IP模块信号处理及路由交换后，再分别从星载IP模块的4个输出端口进入下行混合桥，下行混合桥将每2路输出合为1路后进入下行变频放大模块，最后形成2路波束下行信号。所述的上行变频模块，下行变频放大模块，上行混合桥，下行混合桥根据1号卫星和2号卫星的各个波束的不同特性进行独立设计。所述星载IP模块可从1号卫星直接复用到2号卫星，而不需要重新设计。星载IP模块包括2台多模式解调器，2台星载IP路由器，2台多模式调制器；所述多模式解调器包括1个数字分频模块，1个开关，2路解调通道，每路解调通道含有1个信号输入端口和2个信号输出端口；所述多模式调制器包括1个数字合频模块，1个开关，2路调制通道，每路调制通道含有2个信号输入端口和1个信号输出端口；所述星载IP路由器包含4个输入端口和4个输出端口；所述多模式解调器的开关具有2种工作模式，独立波束工作模式和合波束工作模式，独立波束工作模式是开关选通解调通道的输入端口和多模式解调器的输入端口，合波束工作模式是开关选通解调通道的输入端口和数字分频模块的输出端口，所述多模式调制器的开关具有2种工作模式，独立波束工作模式和合波束工作模式，独立波束工作模式是开关选通调制通道的输出端口和多模式调制器的输出端口，合波束工作模式是开关选通调制通道的输出端口和数字合频模块的输入端口；1号卫星的上行变频模块或2号卫星的上行混合桥的输出信号分别进入多模式解调器1的2个输入端口和多模式解调器2的2个输入端口，进入多模式解调器1的2路信号(a1路和b1路)其中a1路可直接通过开关进入解调通道1；b1路可通过数字分频模块后分为2路(a11路和b11路)，其中a11路可通过开关进入解调通道1，b11路直接进入解调通道2，进入多模式解调器2的2路信号(a2路和b2路)其中a2路直接通过开关进入解调通道3；b2通过数字分频模块后分为2路(a21路和b21路)，其中a21路通过开关进入解调通道3，b21路直接进入解调通道4，信号经过解调及相应处理后，解调通道1的第1路输出信号进入星载IP路由器A的第1个输入端口，解调通道1的第2路输出信号进入星载IP路由器B的第1个输入端口，解调通道2的第1路输出信号进入星载IP路由器A的第2个输入端口，解调通道2的第2路输出信号进入星载IP路由器B的第2个输入端口，解调通道3的第1路输出信号进入星载IP路由器A的第3个输入端口，解调通道3的第2路输出信号进入星载IP路由器B的第3个输入端口，解调通道4的第1路输出信号进入星载IP路由器A的第4个输入端口，解调通道4的第2路输出信号进入星载IP路由器B的第4个输入端口，信号经过星载IP路由器的信号处理和路由交换后，星载IP路由器A和星载IP路由器B的第1路输出信号进入多模式调制器1的调制通道1，星载IP路由器A和星载IP路由器B的第2路输出信号进入多模式调制器1的调制通道2，星载IP路由器A和星载IP路由器B的第3路输出信号进入多模式调制器2的调制通道3，星载IP路由器A和星载IP路由器B的第4路输出信号进入多模式调制器2的调制通道4，信号经过调制及相应处理后，调制通道1和调制通道3的输出信号可直接通过开关输出至1号卫星的下行变频放大模块或2号卫星的下行混合桥，也可通过数字合频模块后输出至1号卫星的下行变频放大模块或2号卫星的下行混合桥。调制通道2和调制通道4的输出信号通过数字合频模块后输出至1号卫星的下行变频放大模块或2号卫星的下行混合桥。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)采用星间波束实现GEO卫星星间组网，可进一步进行卫星星座设计，使卫星通信系统成为一个真正的自治系统；(2)采用卫星IP技术，实现了星上路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GEO卫星基于IP的星地转发和星间组网的一体化系统，其持征在于采用星间波束实现GEO卫星星间组网，1号卫星涵盖3个对地波束和1个星间波束，2号卫星涵盖1个对地波束和1个星间波束，所述系统包括：1号卫星的4个上行变频模块，1个星载IP模块，4个下行变频放大模块；2号卫星的2个上行变频模块，2个上行混合桥，1个星载IP模块，2个下行混合桥，2个下行变频放大模块，1号卫星和2号卫星的星载IP模块结构和功能完全相同，其中：1号卫星的4路波束上行信号经过各自的上行变频模块后，分别进入星载IP模块的4个输入端口，经过星载IP模块信号处理及路由交换后，再分别从星载IP模块的4个输出端口进入各自的下行变频放大模块，最后形成4路波束下行信号；2号卫星的2路波束上行信号经过各自的上行变频模块后，每路波束信号通过上行混合桥后被分为2路，最终可输出4路，分别进入星载IP模块的4个输入端口，经过星载IP模块信号处理及路由交换后，再分别从星载IP模块的4个输出端口进入下行混合桥，下行混合桥将每2路输出合为1路后进入下行变频放大模块，最后形成2路波束下行信号。

【技术特征摘要】
1.一种GEO卫星基于IP的星地转发和星间组网的一体化系统，其持征
在于采用星间波束实现GEO卫星星间组网，1号卫星涵盖3个对地波束和1
个星间波束，2号卫星涵盖1个对地波束和1个星间波束，所述系统包括：1
号卫星的4个上行变频模块，1个星载IP模块，4个下行变频放大模块；2号
卫星的2个上行变频模块，2个上行混合桥，1个星载IP模块，2个下行混合
桥，2个下行变频放大模块，1号卫星和2号卫星的星载IP模块结构和功能完
全相同，其中：
1号卫星的4路波束上行信号经过各自的上行变频模块后，分别进入星载
IP模块的4个输入端口，经过星载IP模块信号处理及路由交换后，再分别从
星载IP模块的4个输出端口进入各自的下行变频放大模块，最后形成4路波束
下行信号；
2号卫星的2路波束上行信号经过各自的上行变频模块后，每路波束信号
通过上行混合桥后被分为2路，最终可输出4路，分别进入星载IP模块的4
个输入端口，经过星载IP模块信号处理及路由交换后，再分别从星载IP模块
的4个输出端口进入下行混合桥，下行混合桥将每2路输出合为1路后进入下
行变频放大模块，最后形成2路波束下行信号。
2.根据权利要求1所述的GEO卫星基于IP的星地转发和星间组网的一
体化系统，其持征在于：所述的上行变频模块，下行变频放大模块，上行混合
桥，下行混合桥根据1号卫星和2号卫星的各个波束的不同特性进行独立设计。
3.根据权利要求1所述的GEO卫星基于IP的星地转发和星间组网的一
体化系统，其持征在于：所述星载IP模块可从1号卫星直接复用到2号卫星，
而不需要重新设计。
4.根据权利要求1所述的GEO卫星基于IP的星地转发和星间组网的一
体化系统，其持征在于：星载IP模块包括2台多模式解调器，2台星载IP路
由器，2台多模式调制器；所述多模式解调器包括1个数字分频模块，1个开

\t关，2路解调通道，每路解调通道含有1个信号输入端口和2个信号输出端口；
所述多模式调制器包括1个数字合频模块，1个开关，2路调制通道，每路调
制通道含有2个信号输入端口和1个信号输出端口；所述星载IP路由器包含4
个输入端口和4个输出端口；所述多模式解调器的开关具有2种工作模式，独
立波束工作模式和合波束工作模式，独立波束工作模式是开关选通解调通道的
输入端口和多模式解调器的输入端口，合波束工作模式是开关选通解调通道的
输入端口和数字分频模块的输出端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈香萍，金星，毛新宏，邹恒光，李殷乔，刘波，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11