TDMA卫星通信系统帧结构及资源分配方法技术方案

本发明专利技术公开一种TDMA卫星通信系统帧结构及资源分配方法，帧结构包括：若干个超帧；每个超帧包括多个帧；每个帧包括N1个登录时隙、N2个控制时隙、N3个业务时隙、N4个空闲时隙，其中，N1、N2、N3、N4均为≥0的整数。资源分配方法包括登录时隙动态自适应调整、控制时隙动态分配、业务时隙分配。本发明专利技术实现接入能力与卫星资源利用的进一步优化，提高资源利用率。提高资源利用率。提高资源利用率。

【技术实现步骤摘要】
TDMA卫星通信系统帧结构及资源分配方法


[0001]本专利技术涉及卫星通信，尤其与一种TDMA卫星通信系统帧结构及资源分配方法相关。

技术介绍

[0002]在卫星双向交互式通信系统中，TDMA或MF
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TDMA通信体制是支持大规模端站接入的最佳选择。而帧结构设计与资源分配方法特别是管理控制类时隙的分配是系统设计的关键问题，直接影响到接入端站的并发规模以及卫星资源的整体利用率。卫星通信系统帧结构和资源分配方法设计的目标是在卫星信道资源有限以及满足链路质量控制与业务传输质量的前提下，尽可能提供更多的端站接入能力以及更高的卫星资源利用效率。
[0003]DVB
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RCS标准协议中规定了超帧/帧的构成单元：超帧序列
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>超帧
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>帧
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>时隙，但对帧的具体时隙结构以及时隙如何划分并没有详细的阐述或约束。
[0004]目前，现有的一些TDMA产品系统帧结构设计普遍采用管理控制时隙预留的方法，例如固定的登录时隙、固定的公共时隙、固定的同步时隙，但这种方法会导致带宽资源的极大浪费。
[0005]也有部分现有技术提及到如何优化帧结构设计和资源分配方法，但均不理想，例如登录时隙分配采用固定分配，未考虑并发登录的业务体验；分配时区分捕获时隙和同步时隙分配，导致资源的浪费；控制时隙分配方法未有效处理好业务带宽申请的突发性与同步指标周期间隔的矛盾。时隙资源分配未从全系统综合考虑资源占用与业务需求、登录端站规模之间的相互依赖关系。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要针对上述相关现有技术的不足与缺陷，提供一种TDMA卫星通信系统帧结构及资源分配方法，实现接入能力与卫星资源利用的进一步优化，提高资源利用率。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术：一种TDMA卫星通信系统帧结构，包括：若干个超帧；每个超帧包括多个帧；每个帧包括N1个登录时隙、N2个控制时隙、N3个业务时隙、N4个空闲时隙，其中，N1、N2、N3、N4均为≥0的整数；取值根据具体条件及业务需求动态调整。
[0008]登录时隙用于端站以时隙ALOHA方式发起入网登录请求；控制时隙用于维护端站的频率与时间同步关系，并用于承载最基本的卫星链路控制类的底层信令，所述最基本的卫星链路控制类的底层信令包括：接收信号质量上报、端站运行状态上报、端站告警上报、有业务传输触发的业务时隙申请；业务时隙主要用于承载业务数据报文；空闲时隙为未分配的时隙资源，用于端站新增业务时隙申请使用，和/或用于弹性增加控制时隙或调整登录时隙使用。
[0009]进一步，控制时隙和登录时隙分别位于帧的两端，业务时隙和空闲时隙位于控制
时隙和登录时隙之间；超帧的类型相同或者不同，超帧持续周期可配置；帧的类型可以相同或者不同，帧持续周期可变化。
[0010]一种TDMA卫星通信系统资源分配方法，利用TDMA卫星通信系统帧结构进行，对登录时隙进行动态自适应调整；对登录时隙进行动态自适应调整，包括登录时隙初始化预分配：在主站设备上线后启动登录时隙分配初始化，计算超帧持续周期内允许的最大登录时隙数，统计网络中注册的端站规模，计算登录时隙分配初始值，按登录时隙分配初始值初始化分配超帧包含的登录时隙数；其中，最大登录时隙数=超帧持续周期/登录时隙长度；登录时隙分配初始值=Min{最大登录时隙数*（1
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空闲时隙占比阈值）/2，网络注册端站数
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登录时隙复用因子}。登录时隙复用因子指单个登录时隙被多个端站登录的复用次数，一般根据全网登录总时长的要求确定。空闲时隙占比阈值指用户设定的空闲时隙数占超帧总时隙数的百分比门限值。
[0011]进一步，对登录时隙进行动态自适应调整，包括在控制时隙或业务时隙分配有变化时触发登录时隙调整：统计超帧持续周期内的当前空闲时隙数、空闲时隙占比。空闲时隙占比=空闲时隙数/超帧等效总时隙数；将当前空闲时隙占比与设定的阈值进行比较，若空闲时隙占比≥空闲时隙占比阈值，则登录时隙分配数不做调整，本次调整结束；若空闲时隙占比＜空闲时隙占比阈值，则在下一个超帧周期中减少登录时隙分配，使登录时隙数一直调整减少到最小登录时隙设定数为止，本次调整结束。
[0012]进一步，对登录时隙进行动态自适应调整，还包括在线端站数变化时触发登录时隙调整：统计网络中当前离线的端站规模：若超帧当前分配的登录时隙数≤离线端站数
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登录时隙复用因子，则登录时隙分配数不做调整，本次调整结束；若超帧当前分配的登录时隙数＞离线端站数
÷
登录时隙复用因子，则在下个超帧周期中将登录时隙分配数调减至离线端站数
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登录时隙复用因子的程度。
[0013]一种TDMA卫星通信系统资源分配方法，利用TDMA卫星通信系统帧结构进行，对控制时隙进行调整；对控制时隙进行调整，包括主站设备上线后进行控制时隙预分配，以便端站登录鉴权通过后在登录响应结果中快速指定分配结果：计算控制时隙数预分配数量；从超帧的空闲时隙中标识控制时隙资源；将控制时隙预分配表通过周期广播发送给端站。
[0014]进一步，对控制时隙进行调整，还包括控制时隙分配端站动态调整：统计空闲时隙的资源情况，空闲时隙是指在超帧内未分配的时隙；统计在线端站规模，分析已登录入网的在线端站数量；判断是否启动控制时隙分配间隔的自适应调整：
若当前空闲时隙资源占比＞空闲时隙占比阈值，在下一个超帧周期根据基于资源弹性区间动态调整控制时隙分配，若在线端站数量增多，则增大控制时隙分配间隔；若在线端站数量减少，则缩短控制时隙分配间隔；当然控制时隙的分配不管如何分配均要满足校正周期的要求。
[0015]若当前空闲时隙资源数占比≤空闲时隙占比阈值，在下一个超帧周期按保证同步指标的最大同步时间间隔来分配控制时隙间隔。
[0016]一种TDMA卫星通信系统资源分配方法，利用TDMA卫星通信系统帧结构，在端站从无业务传输切换到有业务传输时，使业务时隙申请信令在控制时隙中携带；在端站其他情况时，将业务时隙带宽请求信令封装于业务时隙中进行承载，或在业务时隙切片报文中间插入业务速率字段。
[0017]一种电子通信设备，包括：至少一个处理器和存储器；其中，存储器存储有计算机执行指令；在至少一个处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得至少一个处理器执行前文描述的任一种TDMA卫星通信系统资源分配方法。
[0018]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，在计算机程序被处理器运行时控制存储介质所在设备执行前文描述的任一种TDMA卫星通信系统资源分配方法。
[0019]本专利技术有益效果在于：1、帧由控制时隙、业务时隙、登录时隙、空闲时隙构成，全动态分配与调整，信道资源的总体利用率更高；2、登录时隙根据在网端站规模、时隙资源的空闲情况动态调整，大大提升了并发登录效率；3、控制时隙周期分配间隔支持根据时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TDMA卫星通信系统帧结构，其特征在于，包括：若干个超帧；每个超帧包括多个帧；每个帧包括N1个登录时隙、N2个控制时隙、N3个业务时隙、N4个空闲时隙，其中，N1、N2、N3、N4均为≥0的整数；登录时隙用于端站以时隙ALOHA方式发起入网登录请求；控制时隙用于维护端站的频率与时间同步关系，并用于承载最基本的卫星链路控制类的底层信令，所述最基本的卫星链路控制类的底层信令包括：接收信号质量上报、端站运行状态上报、端站告警上报、有业务传输触发的业务时隙申请；业务时隙用于承载业务数据报文；空闲时隙为未分配的时隙资源，用于端站新增业务时隙申请使用，和/或用于弹性增加控制时隙或调整登录时隙。2.根据权利要求1所述的TDMA卫星通信系统帧结构，其特征在于，控制时隙和登录时隙分别位于帧的两端，业务时隙和空闲时隙位于控制时隙和登录时隙之间；超帧的类型相同或者不同，超帧持续周期可配置；帧的类型可以相同或者不同，帧持续周期可变化。3.一种TDMA卫星通信系统资源分配方法，其特征在于，利用权利要求1或2所述的TDMA卫星通信系统帧结构，对登录时隙进行动态自适应调整；对登录时隙进行动态自适应调整，包括登录时隙初始化预分配：在主站设备上线后启动登录时隙分配初始化，计算超帧持续周期内允许的最大登录时隙数，统计网络中注册的端站规模，计算登录时隙分配初始值，按登录时隙分配初始值初始化分配超帧包含的登录时隙数；其中，最大登录时隙数=超帧持续周期/登录时隙长度；登录时隙分配初始值=Min{最大登录时隙数*（1
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空闲时隙占比阈值）/2，网络注册端站数
÷
登录时隙复用因子}，登录时隙复用因子指单个登录时隙被多个端站登录的复用次数，根据全网登录总时长的要求确定，空闲时隙占比阈值指用户设定的空闲时隙数占超帧总时隙数的百分比门限值。4.根据权利要求3所述的TDMA卫星通信系统资源分配方法，其特征在于，对登录时隙进行动态自适应调整，还包括在控制时隙或业务时隙分配有变化时触发登录时隙调整：统计超帧持续周期内的当前空闲时隙数、空闲时隙占比，空闲时隙占比=空闲时隙数/超帧等效总时隙数；将当前空闲时隙占比与设定的阈值进行比较：若空闲时隙占比≥空闲时隙占比阈值，则登录时隙分配数不做调整，本次调整结束；若空闲时隙占比＜空闲时隙占比阈值，则在下一个超帧周期中减少登录时隙分配，使登录时隙数一直调整减少到最小登录时隙设定数为止，本次调整结束。5.根据权利要求3或4所述的TDMA卫星通信系统资源...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪波，
申请(专利权)人：四川安迪科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：