基于帧头压缩的多协议星舰地一体化网关设计方法技术

本发明专利技术提出了基于帧头压缩的多协议星舰地一体化网关设计方法，能够使得不同协议体系的卫星间以及卫星和船舶间可以实现互联互通，且借助星间组网来构建空天地海一体化网络体系，实现多系统协同组网

【技术实现步骤摘要】
基于帧头压缩的多协议星舰地一体化网关设计方法


[0001]本专利技术涉及通信
，具体涉及一种基于帧头压缩的多协议星舰地一体化网关设计方法
。

技术介绍

[0002]现有的船舶
、
卫星以及地面通信体系所采用的编码方式
、
频段
、
协议各不相同，导致各系统间因为制式不兼容而无法进行数据交换，大大降低了通信资源的利用率
。
其次，同一制式下的卫星和终端设备间，如果终端设备与卫星距离太远，即超出卫星的覆盖范围，也将导致服务的中断
。
此外，因为数据间存在冗余信息，即相邻的数据间具有相关性，存在相同的信息
。
且数据内也存在冗余信息，比如一些重复出现或可推测其值的字段
。
所以可以对数据进行压缩处理以消除或减少信息传输的冗余度，从而更加高效的利用链路资源，减少通信的传输时延，使得空天地海一体化的多系统融合通信传输更加高效，使终端用户获得更佳的业务体验和服务效果
。
[0003]现有技术大多通过地面网关或地面设备来实现不同系统间的协议转换或互联互通，星地往返时延大大降低了通信效率
。
此外，现有的压缩技术大多针对
IP
数据包等上层协议，缺少对帧头进行压缩处理的方法
。
且大多是基于端到端的压缩和解压缩方法，对于多跳传输而言，只会增大链路开销和传输时延
。
现有技术中的问题如图1所示
。

技术实现思路
/>[0004]有鉴于此，本专利技术提出了基于帧头压缩的多协议星舰地一体化网关设计方法，能够使得不同协议体系的卫星间以及卫星和船舶间可以实现互联互通，且借助星间组网来构建空天地海一体化网络体系，实现多系统协同组网
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种基于帧头压缩的多协议星舰地一体化网关设计方法，通过互联网关，借助星间组网，构建舰载
5G
终端与
5G
核心网间的通信链路，实现
5G
与多系统卫星的融合一体化组网，具体如下：
[0007]舰载
5G
终端首先通过舰载互联网关实现
5G
终端协议与统一协议的转换，采用统一协议的帧格式进行封装；然后舰载
5G
通过临时中继卫星与
5G
卫星间建立组网，
5G
卫星接收到统一协议数据帧后通过星载互联网关实现星上协议转换，转换为
5G
协议；最后通过星载
gNB
与信关站建立通信链路，从而通过信关站接入
5G
核心网
。
[0008]其中，所述舰载互联网关包括接入层
、
处理层和控制层；其中接入层包括星地链路模块和星间链路模块；处理层包括协议转换模块和帧头压缩模块；控制层包括差错控制模块和路由转发模块；舰载互联网关没有星间链路模块和路由转发模块；通过星载互联网关实现星上协议转换，使采用不同协议体系的卫星间进行通信以及不同协议体系的船舶和卫星间实现通信
。
[0009]其中，传输过程中帧头压缩处理过程为：源端即为压缩方，对原始帧头进行压缩处
理和
CRC
校验，将压缩帧头和
CRC
值一起打包转发出去；中间节点通过提取和识别接收到的分组中的
FID
，仅进行转发处理，不需要压缩和解压缩；目的端即为解压方，对压缩帧头进行解压缩还原出原始帧头，并对其进行
CRC
校验，将得到的校验值与发送方发送的
CRC
进行比较，若相同则说明解压缩正确；
[0010]其中，采用对不同类型的数据采用不同的压缩处理方法：对帧头中不同的数据类型进行分类，分为固定属性类
、
推测确定类
、
规律变化类和无规律变化类
。
[0011]其中，舰载
5G
基于所述互联网关，通过不同协议体系的星间组网，从而接入
5G
核心网的流程具体如下：
[0012]第一步：建立星船链路：孤立舰载
5G
船通过舰载互联网关与上空非
5G
卫星建立星船链路，所述孤立舰载
5G
船为无法与附近海域
、
空域建立
5G
链路的船舶；
[0013]第二步：对数据进行处理并传输至卫星
:
孤立舰载
5G
船通过舰载互联网关对数据进行处理，包括协议转化和帧头压缩处理，向上空非
5G
卫星发送处理后的数据；
[0014]第三步：通过星间组网传输数据：临时中继卫星通过星载互联网关查找星间路由，与目的
5G
卫星通过星间组网建立传输链路，所述临时中继卫星为与孤立舰载
5G
船建立星船链路的上空非
5G
卫星；
[0015]第四步：对数据进行处理并转发：目的
5G
卫星接收数据后，通过星载互联网关对数据进行协议转换和解压缩处理，再通过星地链路将还原的数据发送至信关站，然后由信关站接入
5G
核心网
。
[0016]其中，
5G
核心网基于所述互联网关，通过不同协议体系的星间组网，从而将数据传输至舰载
5G
的流程具体如下：
[0017]第一步：对数据进行转发：信关站将来自
5G
核心网数据通过星地链路发送至目的
5G
卫星；
[0018]第二步：对数据进行处理：目的
5G
卫星通过星载互联网关将数据重新封装为统一的帧格式，并进行帧头压缩处理；
[0019]第三步：通过星间组网传输数据：目的
5G
卫星通过查找路由表以及链路状态信息，通过星载互联网关进行星间组网将数据转发至临时中继卫星；
[0020]第四步：建立星船链路并传输数据：临时中继卫星通过星间链路接收到数据，并通过建立的星船链路将数据转发至孤立舰载
5G
船；
[0021]第五步：对数据进行处理和接收：孤立舰载
5G
船通过舰载互联网关将接收到的数据进行协议转换和解压缩处理，还原出原始数据
。
[0022]有益效果：
[0023]1、
本专利技术通过星间组网，可以减小星地跳数和通信传输时延，而且通过星间链路传输的信号可有效避免大气和降雨衰减带来的影响
。
基于本专利技术所提出的互联网关，通过协议转换采用统一的通信制式，使得不同协议体系的卫星间以及卫星和船舶间可以实现互联互通，且借助星间组网来构建空天地海一体化网络体系，实现多系统协同组网，解决现有各通信体系因制式不兼容无法进行数据交换以及超出同一制式卫星覆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于帧头压缩的多协议星舰地一体化网关设计方法，其特征在于，通过互联网关，借助星间组网，构建舰载
5G
终端与
5G
核心网间的通信链路，实现
5G
与多系统卫星的融合一体化组网，具体如下：舰载
5G
终端首先通过舰载互联网关实现
5G
终端协议与统一协议的转换，采用统一协议的帧格式进行封装；然后舰载
5G
通过临时中继卫星与
5G
卫星间建立组网，
5G
卫星接收到统一协议数据帧后通过星载互联网关实现星上协议转换，转换为
5G
协议；最后通过星载
gNB
与信关站建立通信链路，从而通过信关站接入
5G
核心网
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述舰载互联网关包括接入层
、
处理层和控制层；其中接入层包括星地链路模块和星间链路模块；处理层包括协议转换模块和帧头压缩模块；控制层包括差错控制模块和路由转发模块；舰载互联网关没有星间链路模块和路由转发模块；通过星载互联网关实现星上协议转换，使采用不同协议体系的卫星间进行通信以及不同协议体系的船舶和卫星间实现通信
。3.
如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，传输过程中帧头压缩处理过程为：源端即为压缩方，对原始帧头进行压缩处理和
CRC
校验，将压缩帧头和
CRC
值一起打包转发出去；中间节点通过提取和识别接收到的分组中的
FID
，仅进行转发处理，不需要压缩和解压缩；目的端即为解压方，对压缩帧头进行解压缩还原出原始帧头，并对其进行
CRC
校验，将得到的校验值与发送方发送的
CRC
进行比较，若相同则说明解压缩正确；其中，采用对不同类型的数据采用不同的压缩处理方法：对帧头中不同的数据类型进行分类，分为固定属性类
、
推测确定类
、
规律变化类和无规律变化类
。4.
如权利要求3所述的方法，其特征在于，舰载
5G
基于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧新建，解嘉宇，张洪铭，彭木根，廖晶静，
申请(专利权)人：武汉船舶通信研究所中国船舶集团有限公司第七二二研究所，
类型：发明
国别省市：