阅读说明：本技术 一种软件定义的卫星传输链路在轨构建方法 (Software-defined satellite transmission link on-orbit construction method ) 是由 张正宇 邹永庆 周家喜 张靖 张霄 姚艳军 于 2021-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种软件定义的卫星传输链路在轨构建方法,业务波束通过一种工作模式在卫星网络中进行信息交换；网络控制中心根据用户业务需求和网络资源情况,实时通过软件控制切换每个业务波束的工作模式。本发明在卫星网络设计支持业务波束间的直接铰链、星上再生处理路由交换、馈电落地处理等工作模式；各种工作模式共享业务波束资源,各个业务波束可根据用户业务需要通过软件在轨实时切换；星上处理交换模式支持通过星间链路跨星路由,形成天地一体化的数字交换网络；在卫星节点载荷设计上,通过工作模式的相互备份替代传统单链路上的单机备份,在降低单机数量的同时,通过链路级备份提升系统级可靠性。(The invention discloses an in-orbit construction method of a software-defined satellite transmission link, wherein a service beam carries out information exchange in a satellite network through a working mode; and the network control center controls the working mode of each service beam to be switched in real time through software according to the service requirements of the users and the network resource conditions. The invention designs and supports the working modes of direct hinges among service beams, on-satellite regeneration processing route exchange, feed landing processing and the like in a satellite network; various working modes share service beam resources, and each service beam can be switched in real time in an on-orbit mode through software according to the service needs of users; the on-board processing exchange mode supports the cross-satellite routing through the inter-satellite link to form a heaven-earth integrated digital exchange network; in the aspect of satellite node load design, single machine backup on a traditional single link is replaced by mutual backup in a working mode, the number of single machines is reduced, and meanwhile, system level reliability is improved through link level backup.)

一种软件定义的卫星传输链路在轨构建方法

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种软件定义的卫星传输链路在轨构建方法。

背景技术

随着卫星网络的发展，基于卫星网络的应用越来越普遍。一般通信卫星上的有效载荷是根据特定用户群体的特定业务需求进行针对性设计，且通过不同的有效载荷来满足不同的用户应用需求。对于地球静止同步轨道的大型通信卫星，其设计寿命一般都超过15年，在卫星寿命期间，用户的业务需求会产生较大变化，就会产生卫星系统不能适应用户需求变化的情况，降低了通信卫星的使用效能。

为适应不断变化的用户需求，通信卫星有效载荷设计也在朝着增加灵活性发展，相对于传统的宽波束而言，跳波束高通量载荷可以通过设计不同的波束大小来对应不同区域通信容量的不同，且通过在波束间调配功率来适应用户业务量的变化。但是其波束覆盖区域在设计之初就已固定，且工作带宽难以在轨调整，虽然具备了一定的业务变化适应能力，但灵活性仍有欠缺。

目前，相控阵多波束载荷则具备波束工作带宽可软件定义，波束指向可灵活调整，波束覆盖区域可动态赋形、波束发射功率可在多个波束间共享调整等优势。对于通信卫星而言，可适应用户通信业务的长期动态变化，充分发挥灵活波束载荷的优势，可以适应波束业务量的动态变化。因此，如何对系统工作模式的多样化进行设计，以满足用户不同业务类型的需求，并且如何将灵活载荷与多工作模式一体化进行应用，成为通信网络中亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种软件定义的卫星传输链路在轨构建方法，以提高通信卫星的业务适配性和系统可靠性。

第一方面，本发明保护一种软件定义的卫星传输链路在轨构建方法，业务波束通过一种工作模式在卫星网络中进行信息交换；网络控制中心根据用户业务需求和网络资源情况，实时通过软件控制切换每个业务波束的工作模式。

进一步地，所述通过软件控制切换每个业务波束的工作模式，包括如下步骤：

步骤1：网络控制中心实时查询卫星系统状态，并判断业务波束资源是否可用；

步骤2：网络控制中心与用户终端进行信息交互；

步骤3：网络控制中心向卫星发送控制信息。

更进一步地，所述卫星系统状态包括卫星遥测信息、地面接收设备状态信息。

更进一步地，所述步骤2中，具体交互过程为：根据所述步骤1的判断结果，若业务波束资源可用，则不进行工作模式的切换；若业务波束资源不可用，网络控制中心会根据卫星系统状态和资源情况选择一种工作模式，并反馈给用户终端，用户终端在接收到反馈信息后，也会根据自身情况回复接受或拒绝消息，这一过程重复进行，直至用户回复接受消息或者达到预设的最大交互时长为止。

所述卫星传输链路包括用户终端、卫星节点、关口站。

其中，用户终端是通信的发起方或者接收方，支持业务波束间的多种工作模式；在载荷设计上，卫星节点通过不同工作模式的链路功能备份替代单条链路上单机备份；关口站由收发设备和服务器构成，信号能够通过馈电链路与关口站通信，在关口站进行信号处理；关口站还能够实时收集卫星及用户状态信息。

进一步地，所述工作模式包括业务波束间的直接铰链模式、星上再生处理路由交换模式、星地馈电模式。

其中，业务波束间的直接铰链模式：支持单颗卫星节点上业务波束间的直接交换处理，用于用户间的点到点通信，用户信息无需落地关口站，支持用户自建网络子系统实现专网通信模式；

星上再生处理路由交换模式：卫星节点上的数字交换子系统对业务波束上的用户信息进行再生处理，并根据系统设定的路由交换策略进行转发，路由交换支持标签交换、IP路由等多种体制，多个卫星节点之间支持通过星间链路路由交换；

星地馈电模式：业务波束通过变频交换及放大处理，通过馈电链路到达地面关口站，在地面关口站进行再生处理，不同空间节点业务波束信息通过地面关口站实现路由交换。

第二方面，本发明保护一种软件定义的卫星传输链路在轨构建装置，包括：处理器，用于存储处理器可执行指令的存储器。

其中，所述处理器被配置成执行上述第一方面的软件定义的卫星传输链路在轨构建方法。

第三方面，本发明保护一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述第一方面的软件定义的卫星传输链路在轨构建方法。

本发明有益效果：1、本发明中的卫星网络设计支持业务波束间的直接铰链、星上再生处理路由交换、馈电落地处理等工作模式；各种工作模式共享业务波束资源，各个业务波束可根据用户业务需要通过软件在轨实时切换；星上处理交换模式支持通过星间链路跨星路由，形成天地一体化的数字交换网络；2、在卫星节点载荷设计上，通过工作模式的相互备份替代传统单链路上的单机备份，在降低单机数量的同时，通过链路级备份提升系统级可靠性；3、本发明将灵活载荷与多工作模式一体化应用，充分发挥在轨软件定义的优势，可极大提升卫星通信网络的业务适配灵活性，满足不同的用户业务需求。

附图说明

图1为实施例1中所述卫星传输链路在轨构建方法示意图；

图2为实施例1中软件定义的卫星传输链路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

实施例1

一种软件定义的卫星传输链路在轨构建方法，业务波束通过一种工作模式在卫星网络中进行信息交换；网络控制中心根据用户业务需求和网络资源情况，实时通过软件控制切换每个业务波束的工作模式。

具体地，如图1所示，所述通过软件控制切换每个业务波束的工作模式，包括如下步骤：

步骤1：网络控制中心实时查询卫星系统状态，并判断业务波束资源是否可用；

步骤2：网络控制中心与用户终端进行信息交互；

步骤3：网络控制中心向卫星发送控制信息。

更具体地，所述卫星系统状态包括卫星遥测信息、地面接收设备状态信息，可用于判断业务波束资源是否可用。

更具体地，所述步骤2中，具体交互过程为：根据所述步骤1的判断结果，若业务波束资源可用，则不进行工作模式的切换；若业务波束资源不可用，网络控制中心会根据卫星系统状态和资源情况选择一种工作模式，并反馈给用户终端，用户终端在接收到反馈信息后，也会根据自身情况回复接受或拒绝消息，这一过程重复进行，直至用户回复接受消息或者达到预设的最大交互时长为止。因此，卫星节点上的业务波束资源在不同工作模式间可以切换共享，在网络控制中心的统一控制调度下，可以根据当前用户业务需求，实时通过软件控制切换每个业务波束的工作模式。

如图2所示，所述卫星传输链路包括用户终端、卫星节点、关口站。

其中，用户终端是通信的发起方或者接收方，支持业务波束间的多种工作模式；

在载荷设计上，卫星节点通过不同工作模式的链路功能备份替代单条链路上单机备份，在降低单机数量的同时，通过链路级功能备份提升系统级使用可靠性。因此，多个业务波束的工作带宽可软件定义、波束指向可灵活调整，在空间及工作频率上，波束间可互相替代，卫星节点上的交换网络为多个业务波束共用，当某一种模式下的链路单机出现故障，可以将该业务波束设置为其它工作模式，降低每条链路上的单机备份，实现业务模式间的共享备份；

关口站由收发设备和服务器构成，信号能够通过馈电链路与关口站通信，在关口站进行信号处理；关口站还能够实时收集卫星及用户状态信息，实现控制器和路由交换功能。

具体地，所述工作模式包括业务波束间的直接铰链模式、星上再生处理路由交换模式、星地馈电模式。

其中，业务波束间的直接铰链模式：支持单颗卫星节点上业务波束间的直接交换处理，用于用户间的点到点通信，用户信息无需落地关口站，支持用户自建网络子系统实现专网通信模式；

星上再生处理路由交换模式：卫星节点上的数字交换子系统对业务波束上的用户信息进行再生处理，并根据系统设定的路由交换策略进行转发，路由交换支持标签交换、IP路由等多种体制，多个卫星节点之间支持通过星间链路路由交换；

星地馈电模式：业务波束通过变频交换及放大处理，通过馈电链路到达地面关口站，在地面关口站进行再生处理，不同空间节点业务波束信息通过地面关口站实现路由交换。

实施例2

与实施例1中一种软件定义的卫星传输链路在轨构建方法相对应，本发明实施例提供一种软件定义的卫星传输链路在轨构建装置，包括：处理器，用于存储处理器可执行指令的存储器。

其中，所述处理器被配置成执行上述实施例1中的一种软件定义的卫星传输链路在轨构建方法。

实施例3

本实施例提供一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述实施例1中的方法。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。