一种多低轨卫星最优路由选择方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及卫星通信技术领域，特别是指一种多低轨卫星最优路由选择方法及系统，方法包括：终端设备与地面基站建立数据连接，终端设备向地面基站发送第一通信请求；地面基站进行星历计算，向低轨卫星发送第二通信请求；低轨卫星通过测距通信一体化模块进行星间测距，根据测距结果进行拓扑更新和路由计算，将更新后的星座拓扑信息和路由计算后的结果发回给地面基站；地面基站评估低轨卫星的拥塞概率，选择出一条拥塞概率小且路径长度较短的低轨卫星通信路径；终端设备按照地面基站选择好的通信链路进行通信。这样，可以在LEO星座网络中星间链路变化导致用户通信链路变换时，地面用户能够快速选择最优通信路径。能够快速选择最优通信路径。能够快速选择最优通信路径。

【技术实现步骤摘要】
一种多低轨卫星最优路由选择方法及系统


[0001]本专利技术涉及卫星通信
，特别是指一种多低轨卫星最优路由选择方法及系统。

技术介绍

[0002]随着5G、6G网络的发展，新一代网络与低轨卫星通信网络的融合势不可挡。LEO(Low Earth Orbit,低轨)卫星通信系统作为低轨卫星通信中的一种重要通信手段，具有传输时延低、通信带宽大、信号损耗小、覆盖性广的特点，利用低轨卫星通信系统能够实现远距离传输，满足移动宽带服务。低轨星座低轨卫星系统的研究是国内外的热门领域，5G与低轨卫星网络的结合体现在互联互通，是地面移动网络和低轨卫星通信网络的联合通信，而6G的目标，是实现空天地一体化融合网络，互联网、移动网和天基网相互融合，低轨星座的重点研究将会为未来移动网络的发展提供很大的发展前景。
[0003]LEO星座低轨卫星系统常见的组网方式有“天星地网”和“天基组网”两种方式。“天星地网”的组网方式是采用透明转发的方式，低轨卫星需要借助地面信关站实现低轨卫星间的通信；“天基组网”的组网方式是采用处理转发器的工作方式，低轨卫星之间建立星间链路达到全球通信的目的。天地混合组网的方式具有透明转发和星上处理的能力，在实际部署中更符合通信业务的需求。
[0004]但是，由于低轨星座低轨卫星相对地面用户在做高速运动，对地面用户来说低轨卫星处于频繁切换的状态，通信链路也在不停地变换，加上目前硬件限制和性能的不成熟，LEO星座低轨卫星的通信难以保障。用户分布不均，易导致某些地区的通信拥塞较大，如何减小星地跳数和通信延迟，获取高质量的通信业务和流畅的通信体验，是现在亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中用户终端设备需要频繁地在不同的卫星之间切换导致通信业务终端的问题，本专利技术实施例提供了一种多低轨卫星最优路由选择方法及系统。所述技术方案如下：
[0006]一方面，提供了一种多低轨卫星最优路由选择方法，该方法由多低轨卫星最优路由选择系统实现，所述多低轨卫星最优路由选择系统包括用户的终端设备、地面基站以及低轨卫星，该方法包括：
[0007]S1、所述终端设备与所述地面基站建立数据连接，所述终端设备向所述地面基站发送第一通信请求；
[0008]S2、所述地面基站接收到第一通信请求之后，进行星历计算；所述地面基站向处于波束覆盖区域内且能够提供业务服务的低轨卫星发送第二通信请求；
[0009]S3、所述低轨卫星接收到第二通信请求之后，通过测距通信一体化模块进行星间测距，根据测距结果进行拓扑更新和路由计算，获取更新后的星座拓扑信息和路由计算后
的结果；
[0010]S4、所述低轨卫星将更新后的星座拓扑信息和路由计算后的结果发回给所述地面基站；
[0011]S5、所述地面基站根据实时跟踪的低轨卫星中的业务量，评估低轨卫星的拥塞概率；
[0012]S6、所述地面基站根据计算所得的低轨卫星的拥塞概率、低轨卫星发回的星座拓扑信息和路由计算后的结果，选择出一条拥塞概率小且路径长度较短的低轨卫星通信路径；
[0013]S7、所述终端设备按照所述地面基站选择好的低轨卫星通信路径进行通信。
[0014]可选地，所述第一通信请求中至少包括设备身份信息、时间戳、安全校验位和通信请求。
[0015]可选地，所述S2的所述地面基站接收到第一通信请求之后，进行星历计算，包括：
[0016]所述地面基站接收到第一通信请求之后，进行星历计算，得到低轨卫星的状态信息、低轨卫星的波束参数以及低轨卫星的资源信息，其中，所述低轨卫星的状态信息包括低轨卫星过顶切换的时刻、过顶低轨卫星和切换低轨卫星的身份信息以及切换校验信息，所述低轨卫星的资源信息包括通信速率、通信编码、发射功率和接收功率。
[0017]可选地，所述S3中的根据测距结果进行拓扑更新和路由计算，包括：
[0018]根据测距结果，所述低轨卫星的拓扑结构根据距离远近和方位进行排布，更新替换旧的拓扑，生成多条星间通信路径。
[0019]可选地，所述S6中的所述地面基站根据计算所得的低轨卫星的拥塞概率、低轨卫星发回的星座拓扑信息和路由计算后的结果，选择出一条拥塞概率小且路径长度较短的低轨卫星通信路径，包括：
[0020]所述地面基站按照拥塞概率从大到小的顺序，对低轨卫星进行排序；
[0021]获取预设的拥塞概率阈值，将所述拥塞概率大于或等于所述拥塞概率阈值的低轨卫星排除；
[0022]将排除后剩下的低轨卫星按照星座拓扑信息和路由计算后的结果判断星间链路的路径长短，并按照路径由短到长对星间链路进行排序；
[0023]选择重新排序后路径最短的星间链路作为低轨卫星通信路径。
[0024]另一方面，提供了一种多低轨卫星最优路由选择系统，该系统应用于多低轨卫星最优路由选择方法，该系统包括：
[0025]所述系统包括用户的终端设备、地面基站以及低轨卫星；其中：
[0026]所述终端设备，用于所述地面基站建立数据连接，向所述地面基站发送第一通信请求；按照所述地面基站选择好的通信链路进行通信。
[0027]所述地面基站，用于接收到第一通信请求之后，进行星历计算；向处于波束覆盖区域内且能够提供业务服务的低轨卫星发送第二通信请求；根据实时跟踪的低轨卫星中的业务量，评估低轨卫星的拥塞概率；根据计算所得的低轨卫星的拥塞概率、低轨卫星发回的星座拓扑信息和路由计算后的结果，选择出一条拥塞概率小且路径长度较短的低轨卫星通信路径；
[0028]所述低轨卫星，用于接收到第二通信请求之后，通过测距通信一体化模块进行星
间测距，根据测距结果进行拓扑更新和路由计算，获取更新后的星座拓扑信息和路由计算后的结果；将更新后的星座拓扑信息和路由计算后的结果发回给所述地面基站。
[0029]可选地，所述第一通信请求中至少包括设备身份信息、时间戳、安全校验位和通信请求。
[0030]可选地，所述地面基站，进一步用于：
[0031]所述地面基站接收到第一通信请求之后，进行星历计算，得到低轨卫星的状态信息、低轨卫星的波束参数以及低轨卫星的资源信息，其中，所述低轨卫星的状态信息包括低轨卫星过顶切换的时刻、过顶低轨卫星和切换低轨卫星的身份信息以及切换校验信息，所述低轨卫星的资源信息包括通信速率、通信编码、发射功率和接收功率。
[0032]可选地，所述低轨卫星，进一步用于：
[0033]根据测距结果，所述低轨卫星的拓扑结构根据距离远近和方位进行排布，更新替换旧的拓扑，生成多条星间通信路径。
[0034]可选地，所述地面基站，进一步用于：
[0035]所述地面基站按照拥塞概率从大到小的顺序，对低轨卫星进行排序；
[0036]获取预设的拥塞概率阈值，将所述拥塞概率大于或等于所述拥塞概率阈值的低轨卫星排除；
[0037]将排除后剩下的低轨卫星按照星座拓扑信息和路由计算后的结果判断星间链路的路径长短，并按照路径由短到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多低轨卫星最优路由选择方法，其特征在于，所述多低轨卫星最优路由选择方法由多低轨卫星最优路由选择系统实现，所述多低轨卫星最优路由选择系统包括用户的终端设备、地面基站以及低轨卫星；所述方法包括：S1、所述终端设备与所述地面基站建立数据连接，所述终端设备向所述地面基站发送第一通信请求；S2、所述地面基站接收到第一通信请求之后，进行星历计算；所述地面基站向处于波束覆盖区域内且能够提供业务服务的低轨卫星发送第二通信请求；S3、所述低轨卫星接收到第二通信请求之后，通过测距通信一体化模块进行星间测距，根据测距结果进行拓扑更新和路由计算，获取更新后的星座拓扑信息和路由计算后的结果；S4、所述低轨卫星将更新后的星座拓扑信息和路由计算后的结果发回给所述地面基站；S5、所述地面基站根据实时跟踪的低轨卫星中的业务量，评估低轨卫星的拥塞概率；S6、所述地面基站根据计算所得的低轨卫星的拥塞概率、低轨卫星发回的星座拓扑信息和路由计算后的结果，选择出一条拥塞概率小且路径长度较短的低轨卫星通信路径；S7、所述终端设备按照所述地面基站选择好的低轨卫星通信路径进行通信。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一通信请求中至少包括设备身份信息、时间戳、安全校验位和通信请求。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2的所述地面基站接收到第一通信请求之后，进行星历计算，包括：所述地面基站接收到第一通信请求之后，进行星历计算，得到低轨卫星的状态信息、低轨卫星的波束参数以及低轨卫星的资源信息，其中，所述低轨卫星的状态信息包括低轨卫星过顶切换的时刻、过顶低轨卫星和切换低轨卫星的身份信息以及切换校验信息，所述低轨卫星的资源信息包括通信速率、通信编码、发射功率和接收功率。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中的根据测距结果进行拓扑更新和路由计算，包括：根据测距结果，所述低轨卫星的拓扑结构根据距离远近和方位进行排布，更新替换旧的拓扑，生成多条星间通信路径。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S6中的所述地面基站根据计算所得的低轨卫星的拥塞概率、低轨卫星发回的星座拓扑信息和路由计算后的结果，选择出一条拥塞概率小且路径长度较短的低轨卫星通信路径，包括：所述地面基站按照拥塞概率从大到小的顺序，对低轨卫星进行排序；获取预设的拥塞概率阈值，将所述拥塞概率大于或等于所述拥塞概率阈值的低轨卫星排除；将排除后...

【专利技术属性】
技术研发人员：许海涛，李源，徐佳康，杨仁金，
申请(专利权)人：北京鹏鹄物宇科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：