一种优化网络吞吐量的激光链路分配方法组成比例

本发明专利技术涉及空间信息网络技术领域，提出一种优化网络吞吐量的激光链路分配方法，包括：进行可见性分析；选取IGSO卫星和MEO卫星的轨道面建链；选取MEO卫星和地面基站建链并且计算通信开销；记录建链路由表；循环上述步骤并记录输出跳数最少的建链路由表。本发明专利技术通过对激光链路的分配，完成了星上数据与落地数据之间的平衡，解决了星上数据落地量小的问题，使星间网络具有良好的吞吐量，为下一代北斗导航系统的组网提供了参考。系统的组网提供了参考。系统的组网提供了参考。

【技术实现步骤摘要】
一种优化网络吞吐量的激光链路分配方法


[0001]本专利技术总的来说涉及空间信息网络
，具体而言涉及一种优化网络吞吐量的激光链路分配方法。

技术介绍

[0002]目前北斗三号卫星导航系统已经圆满组网完成，能够满足国家安全和社会经济发展的需求，为全球用户提供“全天候、全天时、高精度”的定位。同时，北斗导航系统独有的短报文系统作为星地之间的通信方式之一，也成为了北斗特色。然而，随着人们对于太空的不断探索，各个星座产生的星上业务数据越来越多，数据落地成为了难点之一，主要表现为星间接入的业务数据量与星地传输数据量之间的不匹配。
[0003]与GPS在全球设立基站不同，我国只能在境内设立地面基站，导致星地之间的通信只能在卫星在我国境内上空的时候进行。通过星间建链的方式可以解决了上述星地之间的通信的问题，但是星地之间通信速率低、容量小等缺点慢慢显露出来，亟待下一代北斗导航系统的解决。
[0004]现有技术中，董明佶等人(基于多目标模拟退火算法的导航卫星激光星间链路拓扑动态优化[J].中国激光，2018，45(07)：217
‑
228)以链路利用率、端到端传输时延、链路空间几何构型等参数为目标，提出利用模拟退火算法求解全局最优拓扑结构；王俊英等人(基于接入流量分布的空间信息网络激光链路分配方法研究[J].南京大学学报(自然科学)，2020，56(06)：877
‑
884)针对地面接入流量分布不均匀导致部分区域链路拥塞的问题，提出一种基于接入流量分布的空间信息网络链路分配方案；而刘灿由等人(导航星座高速星间链路的设计分析[A].中国卫星导航系统管理办公室学术交流中心.第十一届中国卫星导航年会论文集——S13自主导航[C].中国卫星导航系统管理办公室学术交流中心：中科北斗汇(北京)科技有限公司，2020：6)研究了导航星座高速星间链路的设计，采用有限状态机的方式，利用优化的Dijkastra算法完成星间建链各节点连接的预分配。
[0005]然而现有技术没有考虑到星地之间传输的瓶颈与数据量，导致星间接入的业务数据量与星地传输数据量之间的不匹配，存在星上数据量大、落地数据量小的问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中导航星座的星上数据落地量小的问题，星间网络吞吐量存在瓶颈的问题，本专利技术提出一种优化网络吞吐量的激光链路分配方法，包括：
[0007]进行可见性分析，包括对IGSO(Inclined GeoSynchronous Orbit)卫星和MEO(Medium Earth Orbit)卫星的轨道面进行可见性分析以及对MEO卫星的轨道面和地面基站进行可见性分析；
[0008]根据所述IGSO卫星和MEO卫星的轨道面可见性分析的结果，选取IGSO卫星和MEO卫星的轨道面进行建链；
[0009]根据所述MEO卫星的轨道面和地面基站可见性分析的结果，选取MEO卫星和地面基
站进行建链，并且计算通信开销；
[0010]记录建链路由表；
[0011]重复以上步骤，直至通信开销最少；以及
[0012]记录并输出通信开销最少的建链路由表。
[0013]在本专利技术中，术语“建链”是指在两个卫星之间建立通信链路。术语“建链路由表”是指所建立的通信链路上的参与两个卫星之间的通信的路由节点的列表。术语“通信开销”是指为了实现两个卫星之间的通信所花费的成本、如时间成本(例如通信时间)、或路径成本(例如跳数)等。
[0014]在本专利技术一个实施例中规定，所述通信开销包括下列各项中的一个或多个：通信时间、以及跳数。术语“跳数”指数据从一个卫星节点到输出端需要经过的路由次数。
[0015]在本专利技术一个实施例中规定，所述进行可见性分析包括：通过合并区间的方式得到最久可见性矩阵。
[0016]在本专利技术一个实施例中规定，所述根据所述MEO卫星的轨道面和地面基站可见性分析的结果，选取MEO卫星和地面基站建链，并且计算通信时长和跳数包括：
[0017]在MEO卫星的轨道面和地面基站可见时，直接选择MEO卫星和地面基站建链，并且计算通信开销；以及
[0018]在MEO卫星的轨道面和地面基站不可见时，在其它的MEO卫星的轨道面上选择同时和地面基站可见的MEO卫星进行建链，并且计算通信开销。
[0019]在本专利技术一个实施例中规定，本专利技术方法还包括将MEO卫星搭载的激光端口设备按照接入的目标不同做不同的性能指标处理。
[0020]本专利技术至少具有如下有益效果：通过对激光链路的分配，完成了星上数据与落地数据之间的平衡，解决了星上数据落地量小的问题，使星间网络具有良好的吞吐量，为下一代北斗导航系统的组网提供了参考。
附图说明
[0021]为进一步阐明本专利技术的各实施例中具有的及其它的优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
[0022]图1示出了本专利技术一个实施例中MEO卫星的轨道面都和地面基站可见时的情况。
[0023]图2示出了本专利技术一个实施例中有MEO卫星的轨道面和地面基站不可见时的情况。
[0024]图3示出了本专利技术一个实施例中建链分配的流程。
具体实施方式
[0025]应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。
[0026]在本专利技术中，除非特别指出，“布置在
…
上”、“布置在
…
上方”以及“布置在
…
之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在
…
上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在
…
下或下
方”，反之亦然。
[0027]在本专利技术中，各实施例仅仅旨在说明本专利技术的方案，而不应被理解为限制性的。
[0028]在本专利技术中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
[0029]在此还应当指出，在本专利技术的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本专利技术的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本专利技术的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。
[0030]在此还应当指出，在本专利技术的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本专利技术中，表方向的术语“垂直于”、“平行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种优化网络吞吐量的激光链路分配方法，其特征在于包括下列步骤：进行可见性分析，包括对IGSO卫星和MEO卫星的轨道面进行可见性分析以及对MEO卫星的轨道面和地面基站进行可见性分析；根据所述IGSO卫星和MEO卫星的轨道面可见性分析的结果，选取IGSO卫星和MEO卫星的轨道面进行建链；根据所述MEO卫星的轨道面和地面基站可见性分析的结果，选取MEO卫星和地面基站进行建链，并且计算通信开销；记录建链路由表；重复以上步骤，直至通信开销最少；以及记录并输出通信开销最少的建链路由表。2.根据权利要求1所述的优化网络吞吐量的激光链路分配方法，其中所述通信开销包括下列各项中的一个或多个：通信时间、以及跳数。3.根据权利要求1所述的优化网络吞吐...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄铮，龚文斌，邵丰伟，常家超，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：