专利汇可以提供基于单路单载波时分多址的卫星通信系统的工作方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种基于单路单载波时分多址的卫星通信系统的工作方法,操作步骤如下:(1)卫星通信网络初始建立时,所有地面基站竞争临时中心基站;临时中心基站则用点名方式获取网络各地面基站信息,进行点名时,各地面基站用竞争方式完成点名响应;(2)临时中心基站根据网络中所有地面基站信息,选举当前网络的最优中心基站;(3)临时中心基站将控制权转交给中心基站,同时一并转交各地面基站的信息;(4)中心基站管理整个卫星网络的 时空 链路资源,控制网络正常运行:中心基站先分配TDMA 帧 时隙,且每隔设定时间,它与普通地面基站都执行各自的保活控制,中心基站还要执行包括数据时隙的分配、新地面基站的加入和地面基站的离开的各项控制操作。,下面是基于单路单载波时分多址的卫星通信系统的工作方法专利的具体信息内容。
1.一种基于单路单载波时分多址的卫星通信系统的工作方法,实施该方法的卫星通信系统设有:同步卫星、多个地面基站以及卫星与各个地面基站之间的星地链路,并采用自组织网络的“单跳”通信方式;其特征在于,所述方法包括下述操作步骤:
(1)卫星通信网络初始建立时,网络中的所有地面基站竞争临时中心基站;然后,临时中心基站用点名方式获取网络内所有地面基站信息:临时中心基站发出点名请求,各个地面基站接收到点名请求后,通过竞争方式完成点名响应;
(2)临时中心基站根据收集到的该网络中所有地面基站信息,执行中心基站选举算法,选举出当前网络中的最优中心基站;
(3)临时中心基站将控制权转交给中心基站,即将其收集到的所有地面基站信息都通知中心基站;此时,除去中心基站的其他地面基站都被称为普通地面基站;
(4)中心基站调度和管理整个卫星网络的时空链路资源,控制网络正常运行:中心基站先执行包括控制时隙和数据时隙的TDMA帧时隙分配操作,然后,每隔设定时间,中心基站与普通地面基站都执行各自基站的保活控制操作,中心基站还要执行包括数据时隙的分配、新地面基站的加入和地面基站的离开的各项控制操作。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤(1)进一步包括下列操作内容:
(11)网络初始建立时,每个地面基站发送竞争临时中心基站消息;
(12)根据载波检测多路访问CSMA与冲突检测CD协议执行竞争流程操作:在每个地面基站的监听和退避过程中,如果某个地面基站接收到另一个地面基站的载波,且在此后该信道的最大单程端到端传输时延τ的时长内没有检测到碰撞,则认为临时中心基站已经产生,该某个地面基站就不再发送载波并退出竞争;如果某个地面基站在发送载波后的2τ时长内,没有检测到碰撞,则认为该地面基站自身发送的载波已被其他所有地面基站正确接收,则该发送载波的地面基站就成为临时中心基站;此时,除去临时中心基站以外的其他地面基站都被称为普通地面基站;
(13)临时中心基站一旦选出,就开始执行点名请求:临时中心基站每隔设定时间广播点名请求消息,该消息经由卫星转发被网络中的所有普通地面基站接收;
(14)普通地面基站接收到点名请求消息后,采用CSMA与CD协议返回点名响应消息;
(15)临时中心基站成功接收到某个地面基站的点名响应消息后,保存该地面基站信息,然后发送点名确认消息,告知点名结果;此后,该地面基站就不再响应临时中心基站的点名消息;
(16)临时中心基站按照上述步骤(13)~(15)继续对其他普通地面基站执行点名请求,如果临时中心基站在发送点名消息后的设定时间内没有检测到卫星信道“忙”,则认为该系统已经没有未被点名的地面基站,结束点名流程。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述设定时间是该卫星通信网内可容纳的最大上星基站数n与信道上最大单程端到端传输时延τ的乘积:n×τ:,其中,τ的经验数值为250ms。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤(2)进一步包括下列操作内容:
(21)经过临时中心基站的点名过程,临时中心基站获知网络内所有地面基站的各种信息,包括每个地面基站的优先级和GPS位置;
(22)临时中心基站先任意取出两个地面基站信息并比较其优先级,若两个地面基站的优先级不同,则选出优先级较高的地面基站作为该次比较的优胜基站;否则,根据GPS信息,计算所有其他地面基站分别到达该两个基站的距离和,从中选出距离和最小的地面基站作为该次比较的优胜基站;
(23)再取出下一个地面基站信息,重复执行上述步骤(22)的比较操作,直至选择出当前网络中的最优中心基站。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤(4)进一步包括下列选择执行的操作内容:
(41)中心基站执行TDMA帧时隙的分配操作:为所有地面基站和自己分配控制时隙、竞争时隙和数据时隙,以便以后所有地面基站都在各自的控制时隙内发送控制消息;
(42)分配控制时隙后,中心基站每隔设定时间在自己的控制时隙内发送保活消息,以便该中心基站退出或失效时,卫星通信网络的普通地面基站能及时获取该信息;若普通地面基站在设定时间内未收到中心基站的保活消息,则认为中心基站已经离开网络;然后,留存的所有地面基站执行步骤(1)和(2)的竞争临时中心基站、点名和选举最优中心基站的操作,尽快选举新的中心基站来取代失效基站,由新的中心基站维持系统的正常通信;
(43)中心基站分配控制时隙后,所有普通地面基站都每隔设定时间分别在各自的控制时隙内发送保活消息,以向其他地面基站告知自己处于工作状态;如果在设定时间内,其他地面基站没有接收到某个普通地面基站的保活消息,就认为该普通地面基站已经离开系统,然后其他地面基站执行资源删除的处理:在下一个帧的开始时间,删除该普通地面基站信息;
(44)当普通地面基站之间需要进行数据通信时,先向中心基站请求数据时隙;中心基站接到请求后,采用数据时隙分配方法为请求基站分配数据时隙,以供完成数据传输;或
(45)在卫星通信网络当前运行正常的情况下,如果有新基站加入时,新基站在当前网络的竞争时隙内向中心基站发送接入请求;新基站接入后,中心基站与新基站执行中心基站选举算法,重新选举最优中心基站,并且由新的中心基站负责调度和管理整个时空链路资源;或
(46)在卫星通信网络当前正常运行的情况下,如果有地面基站离开时,该地面基站先在自己的控制时隙内向中心基站发送离开请求,在得到中心基站的允许后,该地面基站方可安全离开系统。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述步骤(41)中,中心基站对TDMA帧时隙的分配包括下列操作内容:中心基站将卫星链路资源划分为多个均分的时隙,再让所有地面基站以每个帧长为周期的时分多址方式复用信道:将每个帧长划分为控制时隙和数据时隙,其中用于发送控制信息的控制时隙,又按照不同功能细分为中心基站的控制时隙、普通地面基站的控制时隙和竞争时隙;中心基站的控制时隙也分为两部分:用于发送中心基站的保活信息并含有控制时隙分配信息的第一控制时隙,以及用于包括新基站的接入确认、基站的离开确认、数据时隙分配信息或其它信息的第二控制时隙;普通地面基站的控制时隙用于发送各个地面基站包括数据时隙申请、基站的离开请求、基站的保活信息的相关信息;竞争时隙用于新加入基站发送其接入请求信息;数据时隙用于各个上星地面基站的数据发送。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述步骤(42)和(43)中,设定时间是TDMA帧的一个帧长。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述数据时隙分配方法为:中心基站先将总的数据时隙根据不同类型的通信业务划分为设定数量的实时业务时隙和设定数量的非实时业务时隙,再对每种业务时隙采用下述分配策略;
(441)实时业务时隙的分配,即流时隙的分配方法是:
若普通地面基站本次申请的流时隙数大于原来分配给该地面基站的流时隙数时,则原来分配给该地面基站的流时隙数保持不变,然后在全部流时隙中未使用的剩余空闲时隙中,分配该地面基站所需求的申请数,即其申请的流时隙数与原来分配的流时隙数的差;若剩余空闲时隙数小于该地面基站所需求的申请数,则先将全部剩余空闲时隙数都分配给该地面基站后,再分配非实时业务时隙来满足其中还欠缺的部分申请数;
若申请的流时隙数等于原来分配的流时隙数时,则将原来分配的流时隙数作为本次分配结果;
若申请的流时隙数小于原来分配的流时隙数时,则先给该地面基站分配其申请的流时隙数,再把原来分配的流时隙数与本次分配的流时隙数的差都添加到流时隙的剩余空闲时隙中;
(442)非实时业务的时隙分配,即非流时隙的分配方法是:先记录已分配非流时隙的基站数,将非流时隙全部清零;再对所有申请非流时隙的基站执行均分;然后将均分后剩余的非流时隙重点分配给缺口大的地面基站;具体过程为:设全部非流时隙数为X,所有申请非流时隙的基站数为Y,每个地面基站申请的非流时隙数为N,则平均分配非流时隙后,每个地面基站得到的非流时隙数为Z=X/Y,此时出现下述三种情况:
若N=Z时,则该地面基站接受均分结果的Z个时隙;
若N>Z时,则对该地面基站做数据量大的标志,因已给其分配Z个时隙,该地面基站未能满足的非流时隙数ni=N-Z,式中,自然数下标i是数据量大的地面基站的序号;这样,均分后的所有地面基站未能满足的非流时隙总数为SUM=∑ni;
若N<Z时,则给该地面基站分配申请数N个时隙,再将全部非流时隙分配后的剩余非流时隙数M汇总,以供重点分配给数据缺口大的地面基站;即每个数据量大的地面基站分配到的时隙数为依次给每个数据缺口大的地面基站进行分配,直到分完为止。
9.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述步骤(45)进一步包括下列操作内容:
(451)要求加入网络的新地面基站在当前网络的竞争时隙内向中心基站发送接入请求;
(452)中心基站收到新地面基站的接入请求后,先记录该地面基站信息,然后执行最优中心基站选举算法选举当前最优的中心基站;若中心基站仍为当前最优,则执行后续步骤(453);否则,跳转执行步骤(454);
(453)中心基站为该新加入地面基站分配控制时隙,并将接入确认消息及控制时隙分配信息通知该新加入地面基站后,网络继续正常运行;
(454)当前中心基站将控制权转交给该新加入地面基站,由该新加入地面基站作为最优中心基站控制网络的运行。
10.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述步骤(46)进一步包括下列操作内容:
(461)要求主动离开的某个地面基站在其控制时隙内发送离开通知;
(462)其他普通地面基站接收到该地面基站的离开通知后,删除该地面基站信息;
(463)中心基站收到该地面基站的离开通知后,收回其占用的控制时隙和数据时隙,然后向该基站发送离开确认响应;这样该要求主动离开的地面基站就能够安全离开系统了。
本发明涉及一种基于单路单载波时分多址的卫星通信系统的工作方法,属于卫星通信技术领域。
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