本发明主要涉及卫星通信,尤其涉及一种卫星网络通信系统及通信方法。
背景技术:
1、卫星通信是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个地球站之间的通信。卫星通信的主要目的是实现对地面的“无缝隙”覆盖,以及为全球通信提供可靠手段。其大致由空间分系统、通信地球站以及跟踪测控和卫星测控系统三大部分组成。随着科技的发展,卫星通信技术也在不断进步,现在的卫星通信系统可以提供更高的数据传输速率、更低的延迟、以及更稳定的连接。同时,新的卫星通信技术,如低轨卫星通信和5g卫星通信等,也在逐步发展和应用。
2、然而,随着空间任务的复杂化、多样化,需要卫星空间网络架构能够适应空间信息传输任务的多样性。例如,对于气象卫星、资源卫星等地球观测任务,空间网络架构需要支持大量的数据传输和实时处理,以便及时获取和分析地球表面的各种信息。此外,为了支持全球范围内的观测任务,还需要构建覆盖广泛、互联互通的空间网络。又如,在空间站、微重力实验室等平台上进行的科学实验任务,需要空间网络架构支持实时数据传输和远程控制。这些实验可能涉及生物学、物理学、化学等多个领域,对网络架构的灵活性和可配置性都提出了更高的要求。
3、为了适应这些多样化的空间信息传输任务,卫星空间网络架构需要不断创新和发展,以实现网络资源的灵活配置和动态调整。因此,提高数据传输效能可为太空探索和应用提供更加可靠和高效的支持。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是提供一种卫星网络通信系统及通信方法,实现高效的网络信息交互,网络资源一体化管控,传输业务数据更加高效可靠。
2、为解决上述技术问题,第一方面,本发明提供了一种卫星网络通信系统,包括:卫星网络业务层、卫星网络控制层和卫星网络传输层,其中,所述卫星网络业务层配置为:根据业务需要生成业务数据,将所述业务数据传输到卫星网络传输层,向所述卫星网络控制层发送信息和接收请求;所述卫星网络控制层配置为:监控所述卫星网络通信系统,控制所述业务数据转发;所述卫星网络传输层配置为:接收所述卫星网络业务层传输而来的业务数据,并接收所述卫星网络控制层的指令,流转所述业务数据。
3、可选地,所述卫星网络控制层通过微波星间链路内部组网,所述卫星网络传输层通过激光星间内部组网。
4、可选地,所述卫星网络控制层与所述卫星网络传输层之间通过微波链路连接,所述卫星网络业务层与所述卫星网络传输层通过激光星间链路连接,所述卫星网络业务层与所述卫星网络控制层通过微波星间链路连接。
5、可选地,所述卫星网络传输层配置为:具有多个壳层,不同壳层的卫星轨道高度不同,根据所述业务数据需求分层转发所述业务数据。
6、可选地,在同一个壳层中,采用分簇方式分组管理卫星,其中簇头卫星配置为:收集本簇内卫星的状态信息和链路状态,根据接收的转发指令,操作本簇其他卫星网络传输层中卫星节点传输所述业务数据。
7、可选地,所述状态信息至少包括以下信息之一:卫星可控性信息、缓存及cpu占用率信息、数据排队信息。
8、可选地,所述链路信息至少包括以下信息之一:链路通断信息、链路误码率信息、链路通信速率信息。
9、第二方面,本发明提供了一种卫星网络通信方法,应用于如第一方面所述的卫星网络通信系统,包括:卫星网络业务层的卫星节点根据需要传输的任务要求,提取任务关键信息,并将所述任务关键信息发送给卫星网络控制层;所述卫星网络控制层接收到所述卫星网络业务层的信息请求后,根据目前网络状态及转发任务特征计算路由,得到需要进行转发的卫星网络传输层的卫星节点,将转发指令发送给需要进行转发的卫星网络传输层的卫星节点;所述卫星网络传输层接收到所述卫星网络控制层的指令后,根据指令要求以及星历信息,进行业务数据的上载及转发。
10、可选地,根据目前网络状态及转发任务特征计算路由包括:根据目前网络状态及转发任务特征通过迪杰斯特拉算法计算路由。
11、可选地,在所述卫星网络控制层中,若无法直接转发指令给所述卫星网络传输层的卫星节点,则通过所述卫星网络传输层的其他控制节点进行指令转发。
12、可选地,在所述卫星网络传输层采用分簇方式分组管理卫星时,所述卫星网络传输层的簇头节点汇总本簇内卫星节点的状态信息以及链路信息,并上传给所述卫星网络控制层的卫星节点。
13、可选地,在根据指令要求以及星历信息,进行信息的上载及转发过程中,若出现异常情况,则所述卫星网络传输层将所述异常情况反馈给所述卫星网络控制层;其中所述异常情况包括至少以下情况之一:链路状态不稳定、流量异常、排队时间长。
14、与现有技术相比,本发明具有以下优点:通过卫星网络业务层、卫星网络控制层和卫星网络传输层三层网络,实现了高效的网络信息交互,网络资源能够一体化管控,传输业务数据更加高效可靠。
1.一种卫星网络通信系统,其特征在于,包括:卫星网络业务层、卫星网络控制层和卫星网络传输层,其中,
2.如权利要求1所述的卫星网络通信系统,其特征在于,所述卫星网络控制层通过微波星间链路内部组网,所述卫星网络传输层通过激光星间内部组网。
3.如权利要求2所述的卫星网络通信系统,其特征在于,所述卫星网络控制层与所述卫星网络传输层之间通过微波链路连接,所述卫星网络业务层与所述卫星网络传输层通过激光星间链路连接,所述卫星网络业务层与所述卫星网络控制层通过微波星间链路连接。
4.如权利要求1所述的卫星网络通信系统,其特征在于,所述卫星网络传输层配置为:具有多个壳层,不同壳层的卫星轨道高度不同,根据所述业务数据需求分层转发所述业务数据。
5.如权利要求4所述的卫星网络通信系统,其特征在于,在同一个壳层中,采用分簇方式分组管理卫星,其中簇头卫星配置为:收集本簇内卫星的状态信息和链路状态,根据接收的转发指令,操作本簇其他卫星网络传输层中卫星节点传输所述业务数据。
6.如权利要求5所述的卫星网络通信系统,其特征在于,所述状态信息至少包括以下信息之一:卫星可控性信息、缓存及cpu占用率信息、数据排队信息。
7.如权利要求5所述的卫星网络通信系统,其特征在于,所述链路信息至少包括以下信息之一:链路通断信息、链路误码率信息、链路通信速率信息。
8.一种卫星网络通信方法,应用于如权利要求1~7任一项所述的卫星网络通信系统,其特征在于,包括:
9.如权利要求8所述的卫星网络通信方法,其特征在于,根据目前网络状态及转发任务特征计算路由包括:根据目前网络状态及转发任务特征通过迪杰斯特拉算法计算路由。
10.如权利要求8所述的卫星网络通信方法,其特征在于,在所述卫星网络控制层中,若无法直接转发指令给所述卫星网络传输层的卫星节点,则通过所述卫星网络传输层的其他控制节点进行指令转发。
11.如权利要求8所述的卫星网络通信方法,其特征在于,在所述卫星网络传输层采用分簇方式分组管理卫星时,所述卫星网络传输层的簇头节点汇总本簇内卫星节点的状态信息以及链路信息,并上传给所述卫星网络控制层的卫星节点。
12.如权利要求8所述的卫星网络通信方法,其特征在于,在根据指令要求以及星历信息,进行信息的上载及转发过程中,若出现异常情况,则所述卫星网络传输层将所述异常情况反馈给所述卫星网络控制层;其中所述异常情况包括至少以下情况之一:链路状态不稳定、流量异常、排队时间长。