一种二维环状自组织星间链路信道接入控制方法技术

本发明专利技术公开了一种二维环状自组织星间链路信道接入控制方法，外同步主要采用北斗/GPS授时，内同步主要采用双向同步方式；在信道接入控制策略设计时，采用控制平面和数据平面分离的思路，将低速控制链路和高速任务数据链路信道接入控制策略分开设计；为保证传输时效性，控制平面采用基于TDMA的固定时隙分配方法，低速链路工作在TDD模式，只有发送和接收两种状态，在分配到的时隙进行发送，在未分配时隙进行接收；为满足任务数据传输网络上下行业务的不对称传输需要，数据平面信道接入接入控制方案采用基于TDMA的动态时隙分配技术，支持上下行链路时隙资源的可变分配。本发明专利技术提高了信道资源利用率，提高了二维环状星间链路的网络容量，降低了网络传输时延。降低了网络传输时延。降低了网络传输时延。

【技术实现步骤摘要】
一种二维环状自组织星间链路信道接入控制方法


[0001]本专利技术涉及卫星
，更具体地说，特别涉及一种二维环状星间链路信道接入控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，航天技术飞速发展，在经历了单星应用与星座应用两个阶段之后，卫星领域已逐步向网络化迈进。星间链路是卫星之间建立起来的通信链路，是卫星之间进行信息数据传输的基础。受限于我国的国土面积，无法通过地面站转发实现全球卫星组网，在地面站严格受限的情况下，星间链路的建立就成了星间组网的最重要的必要条件之一。
[0003]卫星之间通过星间链路建立连接之后，卫星就不再是孤立的个体，可以突破单星资源的限制，从只能完成特定单一任务发展为可以完成大量复杂任务的星座、星群或卫星编队。在一个良好的星间链路网络下，卫星不仅功能更强大，其鲁棒性与抗干扰性等也得到了大幅的增强。
[0004]国内目前的卫星组网信道接入控制一般基于提前规划，卫星的路由和时隙分配都是提前设计的，这些组网方案对构型较为稳定的大型星座，如导航星座是十分有优势的。但是不适用于低轨卫星星座组网，因为低轨卫星的结构单一、成本较低、寿命比较短，常常有卫星节点入网离网，切网络拓扑关系变化较快，对网络的灵活性要求较高。而且网络实现的功能需求比较多样，所需传输的信息量较大，对网络的时延、吞吐量、可靠性要求比较苛刻。传统的固定时隙分配方案带来的信道资源浪费降低了网络性能，无法满足业务需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种二维环状星间链路信道接入控制方法，以克服现有技术所存在的缺陷。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种二维环状星间链路信道接入控制方法，包括以下步骤：
[0008]S1、确定时间同步方式为内同步和外同步相结合的方式，每个节点向一跳范围内同步级别高于自身同步级别的所有节点发送时间同步申请，并根据返回的时间信息进行时间同步；
[0009]S2、判断所述外同步是否可用，若是则采用内同步的时间对外同步的时间进行检核，否则采用内同步进行时间同步；
[0010]S3、设定所述信道接入控制方法采用控制平面和数据平面分离的方法，分开设计低速控制数据信道接入策略和高速任务数据信道接入策略；
[0011]S4、确定所述低速控制数据信道接入策略为：每颗卫星维持n+m条低速链路，所述低速链路包括是n条长时同轨链路和m条长时异轨链路，构建由长时低速链路组成的基本网络结构，n、m均为正整数；
[0012]S5、设计所述长时同轨链路和长时异轨链路采用两个不同的频率，采用基于固定
时隙分配方法使所述低速链路工作在TDD模式，只有发送和接收两种状态，在分配到的时隙进行发送，在未分配时隙进行接收；
[0013]S6、在所述低速链路的广播信令的控制下，确定所述高速任务数据信道接入策略为：根据任务协同要求建立任务群组，高速链路的接入建链在所述任务群组内实现；
[0014]S7、在所述任务群组内划分任务主星、任务从星、备份星，通过指令指定所述任务主星；
[0015]S8、通过分布式算法生成一套以所述任务主星为中心的多条组播路由，所述多条组播路由用于高速链路建链和业务传输，并按照预设的优先级顺序进行建链；
[0016]S9、采用基于TDMA的高速星间链路的动态时隙分配策略，以支持上下行链路时隙资源的可变分配，主节点按照上下行业务的不对称传输需要确定所述主节点和从节点的时隙分配比例。
[0017]进一步地，所述步骤S1中采用北斗/GPS授时实现外同步，采用双向同步方式实现内同步。
[0018]进一步地，所述步骤S4中还包括：在时间同步完成后，利用预设的低速链路承载控制平面信令实现组网运行。
[0019]进一步地，所述预设的低速链路的建链策略包括：
[0020]S41、每颗卫星利用相控阵天线产生的同轨低速链路波束，指向并跟踪n颗相邻的同轨卫星，实现n路同轨低速链路的建链；
[0021]S42、每颗卫星利用相控阵天线产生的异轨低速链路波束，指向并跟踪m颗相邻的异轨同向运动卫星，实现m路异轨低速链路的建链；
[0022]S43、在跟踪一颗异轨同向运动卫星的基础上，利用另外两个相控阵天线的异轨低速链路波束能力，在相邻的其余异轨卫星中再选择一颗卫星进行建链。
[0023]进一步地，所述步骤S7中在后续过程中根据任务情况进行任务主星的自动切换。
[0024]进一步地，所述S8所述预设的优先级顺序为：首先选择同轨卫星进行建链、然后选择有长时异轨链路关系的异轨卫星进行建链，最后选择有短时异轨链路关系的异轨卫星进行建链。
[0025]进一步地，所述步骤S8中：在任务群组内，以低速链路形成的路由表为基础，结合任务群组内卫星的拓扑关系，通过分布式算法生成一套以任务主星为中心的多条组播路由。
[0026]进一步地，所述步骤S8中的高速链路建链接入以任务主星为中心，在第一条链路中，任务主星作为主节点，其一跳节点作为从节点接入。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术提高了二维环状星间链路的信道资源利用率，相对于传统的基于固定时隙分配的信道接入控制方法，无法应对突发业务流量需求，本专利技术在固定时隙分配中引入动态机制，提高了信道资源利用率，提高了二维环状星间链路的网络容量，降低了网络传输时延。同时采用控制面和数据面分离的思想，保证控制数据链路的高可靠低延时和任务数据链路的高带宽高容量。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本专利技术实施例中二维环状星座拓扑结构图；
[0030]图2是本专利技术实施例中初始网络建链流程图；
[0031]图3是本专利技术实施例中低轨二维星座时频同步流程示意图；
[0032]图4是本专利技术实施例中基本网络结构(节点10为簇首)；
[0033]图5是本专利技术实施例中增强网络结构(节点10为簇首)；
[0034]图6是本专利技术实施例中同轨低速链路MAC时隙结构图；
[0035]图7是本专利技术实施例中异轨低速链路MAC时隙结构图；
[0036]图8是本专利技术实施例中任务群组高速链路建链关系示意图；
[0037]图9是本专利技术实施例中任务主星回传地面的多跳路由建链示意图；
[0038]图10是本专利技术实施例中高速链路的MAC时隙分配结构；
[0039]图11是本专利技术二维环状星间链路信道接入控制方法的控制策略图。
具体实施方式
[0040]下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维环状自组织星间链路信道接入控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、确定时间同步方式为内同步和外同步相结合的方式，每个节点向一跳范围内同步级别高于自身同步级别的所有节点发送时间同步申请，并根据返回的时间信息进行时间同步；S2、判断所述外同步是否可用，若是则采用内同步的时间对外同步的时间进行检核，否则采用内同步进行时间同步；S3、设定所述信道接入控制方法采用控制平面和数据平面分离的方法，分开设计低速控制数据信道接入策略和高速任务数据信道接入策略；S4、确定低速控制数据信道接入策略为：每颗卫星维持n+m条低速链路，所述低速链路包括是n条长时同轨链路和m条长时异轨链路，构建由长时低速链路组成的基本网络结构，n、m均为正整数；S5、设计所述长时同轨链路和长时异轨链路采用两个不同的频率，采用基于固定时隙分配方法使所述低速链路工作在TDD模式，在分配到的时隙进行发送，在未分配时隙进行接收；S6、在所述低速链路的广播信令的控制下，确定所述高速任务数据信道接入策略为：根据任务协同要求建立任务群组，高速链路的接入建链在所述任务群组内实现；S7、在所述任务群组内划分任务主星、任务从星、备份星，通过指令指定所述任务主星；S8、通过分布式算法生成一套以所述任务主星为中心的多条组播路由，所述多条组播路由用于高速链路建链和业务传输，并按照预设的优先级顺序进行建链；S9、采用基于TDMA的高速星间链路的动态时隙分配策略，以支持上下行链路时隙资源的可变分配，主节点按照上下行业务的不对称传输需要确定所述主节点和从节点的时隙分配比例。2.根据权利要求1所述的二维环状自组织星间链路信道接入控制方法，其特征在于，所述步骤S1中采用北斗/GPS授时实现外同步，采用双向...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘思力，陈建云，吕蓉，杨志玺，厉俊男，张煜锋，崔璨，叶淦华，谢世珺，陆锐敏，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：