【技术实现步骤摘要】
一种卫星移动通信系统的信关站处理资源管理系统与方法
[0001]本专利技术属于卫星移动通信系统或信关站处理资源管理
，特别是一种卫星移动通信系统的信关站处理资源管理系统与方法。
技术介绍
[0002]卫星移动通信系统作为地面蜂窝移动通信的延伸和补充，多用于偏远地区的通信和应急通信，较好地解决了地面蜂窝移动通信系统在偏远地区以及海域中覆盖能力有限的问题。一般来说，典型卫星移动通信系统由多颗(不少于3颗)GEO卫星、地球移动站MES、信关站GW和运控系统等元素组成，可以为用户提供网内电话、短消息、上网、传真等业务，通过与PSTN、PLMN、Internet互联，实现全球范围内业务互联。图1所示给出了GMR
‑
1系统的元素组成图。
[0003]在卫星移动通信系统中，信关站可为数百万用户提供通信、管理、业务等服务功能，由于大部分通信卫星采用了透明转发器载荷，卫星功能相对简单，复杂的协议处理、资源管理、网络运维、业务服务等由地面信关站实现。另外，移动通信卫星往往配置数百个点波束，而每个信关站可以并行处理...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种卫星移动通信系统的信关站处理资源管理系统，其特征在于，构建支持计算资源动态调度的信关站网络，一个信关站网络由全网资源管理系统和多个信关站组成，其中每个信关站处理一颗或多颗移动通信卫星用户；每个信关站包括协议处理池、基带处理池、中频处理池、中频信号切换矩阵、天线射频，其中，协议处理池、基带处理池、中频处理池之间通过高速传输链路或网络相连，中频处理池与天线射频之间通过中频信号切换矩阵互联，信关站通过天线射频与卫星相连；每个信关站还配置多路时间频率同步系统，用于补偿信关站与卫星之间的星地时差及多普勒频移，多路时间频率同步系统为每颗卫星提供一套独立的时钟系统并实时跟踪卫星位置动态调整输出的收发定时及频差；全网资源管理系统包括中频资源管理模块、基带资源管理模块、协议资源管理模块、处理资源调度模块；全网资源管理系统对资源池进行状态监控及控制，通过处理资源调度为用户业务实时分配协议、基带、中频的处理通道或线程，实现跨站、跨星、跨波束的处理资源动态按需调度，并实现信关站网络中多个信关站的负载分担、故障备份。2.根据权利要求1所述的卫星移动通信系统的信关站处理资源管理系统，其特征在于，信关站中的协议处理池，具体如下：协议处理池包括主控单元和业务处理资源池；主控单元实现对卫星终端接入的高层协议处理、无线链路控制、资源池状态管控这些功能；业务处理资源池由多个业务处理单元堆叠而成，完成业务数据的分段重组、压缩解压缩、加解密、实时调度这些功能；业务处理单元采用基于CPU的通用处理板卡，量化用户数据处理任务与业务处理资源之间的关系，计算资源按用户业务级动态分配，不同的业务类型的数据处理方式不同，所需要的处理资源不同，同一类型的业务数据处理资源需求一样。3.根据权利要求1所述的卫星移动通信系统的信关站处理资源管理系统，其特征在于，信关站中的基带处理池，具体如下：基带处理池包括基带数据交换单元和信道处理资源池；信道处理资源池由多个基带信号处理单元堆叠而成，完成调制解调、编译码、链路控制等物理层信号处理这些工作；基带信号处理单元采用基于FPGA和CPU的定制处理板卡，量化用户信道处理任务与信道处理资源之间的关系，信道处理资源指的是通道，计算资源按用户业务级动态分配，用户信道处理任务映射到不同的通道上，每个通道上加载不同的通信模式；基带数据交换单元根据各波束业务量的不同动态分配信道处理资源，从而实现多波束处理资源的共享。4.根据权利要求1所述的卫星移动通信系统的信关站处理资源管理系统，其特征在于，信关站中的中频处理池，具体如下：中频处理池由多个中频信号处理单元堆叠而成，实现多个波束的宽带射频信号收发、数字上下变频、数字信道滤波这些功能；中频信号处理单元采用基于ADC/DAC与FPGA的计算板卡，一个板卡处理一个或多个卫星点波束中频信号，处理资源支持波束级调度；此外，中频信号处理单元外接全网多路时间频率同步系统，并通过与基带信号处理单元之间的高速数据传输通道为基带信号处理单元提供时钟参考，根据波束所在的卫星切换不同的时钟信
号。5.根据权利要求1所述的卫星移动通信系统的信关站处理资源管理系统，其特征在于，信关站中的中频信号切换矩阵，具体如下：中频信号切换矩阵用于实现中频处理池中的中频信号处理单元与卫星所对应的天线射频之间的中频信号映射，将中频信号处理单元动态调配到任何一个波束上进行处理，支持一个用户波束的信号映射到多个中频信号处理单元上，也支持一个中频信号处理单元到多个点波束的信号映射，映射关系根据全网资源管理系统的配置动态改变。6.根据权利要求1所述的卫星移动通信系统的信关站处理资源管理系统，其特征在于，所述全网资源管理系统包括中频资源管理模块、基带资源管理模块、协议资源管理模块、处理资源调度模块，各模块功能具体如下：中频资源管理模块对下实现中频处理池中中频信号处理单元的启动/关闭、通道控制的参数配置，获取板卡的工作状态、可用通道数量、系统当前功耗这些系统信息；向上将中频处理池的系统信息汇报给全网资源管理系统，全网资源管理系统生成不同信关站中频处理池的资源上下文信息，解析全网资源管理系统下发的配置参数，生成中频信号处理单元的内部配置指令；基带资源管理模块对下实现基带处理池中基带信号处理单元的启动/关闭、通道控制的参数配置，获取板卡的工作状态、可用通道数量、系统当前功耗这些系统信息；向上将基带处理池的系统信息汇报给全网资源管理系统，全网资源管理系统生成不同信关站基带处理池的资源上下文信息，解析全网资源管理系统下发的配置参数，生成基带信号处理单元的内部配置指令；协议资源管理模块对下实现协议处理池中业务处理单元的启动/关闭、通道控制的参数配置，获取板卡的工作状态、业务处理通道数量、系统当前功耗这些系统信息；向上将协议处理池的系统信息汇报给全网资源管理系统，全网资源管理系统生成不同信关站协议处理池的资源上下文信息，解析全网资源管理系统下发的配置参数，生成业务处理单元的内部配置指令；处理资源调度模块基于信关站网络中各信关站的协议处理池、基带处理池、中频处理池的资源上下文信息，运行处理资源调度算法，根据资源上下文信息为用户业务实时分配协议、基带、中频的处理通道，并交由各资源管理模块执行。7.一种卫星移动通信系统的信关站处理资源管理方法，其特征在于，该方法基于权利要求1～6任一项所述的卫星移动通信系统的信关站处理资源管理系统，首先将处理资源抽象成可调度的资源块，对用户业务处理任务进行定义，建立处理资源组合模型，然后对用户业务数据处理资源动态分配进行定义，将信关站处理资源分配分解为中频、基带、高层协议三个独立的资源分配及资源回收过程；资源分配步骤如下：S1：全网资源管理系统从中频处理池、基带处理池、协议处理池的管理模块中获取全网可用处理资源信息，生成全网初始PIF资源矩阵{PIF
CIF
、PIF
CBP
、PIF
CPP
}；其中，PIF
CIF
表示中频处理池、PIF
CBP
表示基带处理池、PIF
CPP
表示协议处理池，PIF为由中频处理池PIF
CIF
、基带处理池PIF
CBP
、协议处理池PIF
CPP
构成的物理基础设施；S2：根据用户接入波束从中频处理池PIF
CIF
中选择最佳的中频信号处理单元集合，采用
如下分配过程计算中频处理分配矩阵C
CIF
集合：S21：判断中频处理池PIF
CIF
是否存在能够服务用户所在波束的中频信号处理单元：如果存在用户所在波束的中频信号处理单元，从中选择业务通道处理资源占用少的中频信号处理单元作为候选单元，并计算相应的分配矩阵；如果不存在或中频信号处理单元的通道无法支撑新业务接入，则从处于待机的机箱中获得中频信号处理单元作为候选单元，并计算相应的分配矩阵；S22：根据分配矩阵集合计算对应中频处理分配矩阵C
CIF
集合；S3：从基带处理池PIF
CBP
中选择最佳的基带信号处理单元，通过启发式算法获取最优的基带处理分配矩阵C
CBP
集合，具体过程如下：S31：从当前接入站点s的基带处理池中选择一个基带信号处理单元j，并生成基带处理分配矩阵C
CBP
；S32：计算用户业务处理任务u选用基带信号处理单元j所带来的功耗P
ju
；S33：根据基带处理分配矩阵C
CBP
，计算用户业务处理任务u接入站点s的负载比例load
s
，信关站网络的负载均衡比例因子load；S34：计算当前资源的分配因子A，A＝α*P
ju
+β*load，α，β分别为功耗因子和负载均衡因子；S35：遍历S31～S34，为用户穷举所有的中频处理分配矩阵，并根据中频处理分配矩阵计算分配因子A，从分配因子A中选择最小的10个中频处理分配矩阵作为候选中频处理分配矩阵；S4：从协议处理池PIFC
PP
中选择最佳的协议处理单元，采用与基带处理池一样的算法获取最优的高层协议...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁亚南，陆天爱，鲍峰，吕智勇，刘剑锋，
申请(专利权)人：中电防务科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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