一种卫星通信系统出站资源优化管理方法

本发明涉及卫星通信算法领域，具体的涉及一种卫星通信系统出站资源优化管理方法。

背景技术：

卫星通信系统指由地面中心站收发信号，以卫星作为中继，从而达到中心站与中心站、手持终端与手持终端、中心站与手持终端之间的通信。其主要目的是实现对地面的“无缝隙”覆盖，目前被广泛应用于航海海空、港口交通检测、水文监测、灾难救援及测报等多个领域。随着卫星通信成本的逐步降低，各行业对于卫星通信的需求增加，5g时代的到来等，卫星通信以及全球天地一体化的概念必将成为今后通信发展的新趋势。

为了适应日益增加的行业需求与用户数量，为了能够以更高的效率服务用户，卫星通信系统也在逐步发展壮大，通过多颗卫星、每颗卫星多条链路对系统进行增强与扩容。同时由于用户数量的增加，系统的负载也越来越大。由于受到大量的用户数据、不同服务的优先级高低，以及每个用户可使用的卫星链路等众多因素的影响，往往会因为没有使用适当的出站资源优化管理方法，从而导致出站数据响应时间过长，无法达到既定指标，或者因为对于各个链路使用情况判断的不足，导致部分链路数据拥堵，而另一部分链路却又十分空闲，无法充分的利用卫星资源。此时就需要通过出站资源优化管理来保证系统稳定高效的运行。

目前普遍的做法是通过业务优先级排队算法来进行解决，此种方法的原理是先处理高优先级队列中的数据，只有当高优先级队列处理完成后，才为低优先级数据服务，并且在发送长帧(多帧出站)时，必须采用固定链路的方式进行出站。这种调度算法虽然简单易行，但没有考虑其他因素对系统整体性能所造成的影响，包括链路状态、业务类型、用户类型、系统时延要求等。在大量用户并发的时候会造成系统资源分配不均的问题，严重时还可能会产生链路数据挤压，出站排队堵塞，从而使低优先级数据无法按照规定的响应时间及时出站的问题。那么在大量用户数据入站的情况下，如何平衡卫星链路资源与服务请求优先级，如何在尽量短的时间内为用户提供更优质快捷的服务，是地面中心站急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种卫星通信系统出站资源优化管理方法，能够平衡卫星链路资源与服务请求优先级，在尽量短的时间内为用户提供更优质快捷的服务。

根据本发明实施例的一种卫星通信系统出站资源优化管理方法，包括：数据优先级管理和出站链路资源调度两部分。

数据优先级管理的具体步骤为：

s1、创建优先级队列：中心站根据目前已知的用户级别和数据业务类型，在系统中开辟出固定的优先级队列，将接收到的入站数据按照优先级进行划分并存储；

s2、各优先级队列权重的分配：对已创建好的优先级队列，根据优先从高至低依次分配权重值，如系统创建了优先级高、中、低三个队列，可以根据实际情况按照优先级从高至低将队列分配权重值依次为20、10、5，该权重值即为后续步骤中从此队列中每次获取数据数量的依据。

s3、用户数据优先级的判断及存储：接收到用户数据后，根据用户级别和数据业务类型综合判断出数据的优先级别，并将数据按优先级存入预先创建好的优先级队列；

出站链路资源调度的具体步骤为：

s4、优先级队列数据提取：从已经创建好的优先级队列中，按照已分配好的队列权重进行数据提取；

s5、链路选择：根据提取到每一条数得到该数据所有可以使用的出站链路状态；如果该数据只有单一链路可用时，则立即选定此条链路；如果该数据有多个链路可用时，则将可用链路当前的负载值相加求和后除以可用链路个数得到可用链路的平均负载，在低于平均负载的可用链路中判断是否满足其不分帧即可出站的链路，若有则选择该链路，若没有则进行步骤s6；

s6、数据分帧处理：如果该帧数据超过了其链路选择时确定的链路可传输的最大长度，则对该帧数据进行分帧，剩余帧重复步骤s5，直至剩余帧长度小于链路选择确定的链路可传输的最大长度；

s7、帧数据存储：将帧数据进行存储。

根据本发明实施例的一种卫星通信系统出站资源优化管理方法，至少具有如下技术效果：本方法可根据用户数据与卫星链路的状态进行综合调度管理，极大的降低了服务相应时间，提高了系统服务质量；本方法对于出站链路的动态选择，充分利用了系统资源，极大程度的增加了系统的使用率，避免了系统资源分配不均的问题。能够根据用户数据的优先级和出站链路资源状态的动态变化调整出站链路的资源分配策略，从而保证系统能够高性能运转，最大程度的增加系统使用率，在行业需求与用户数量快速增长的趋势下，提供高质量的通信服务。

根据本发明的一些实施例，所述步骤s1在系统初始化启动的时候完成。

根据本发明的一些实施例，所述步骤s1中优先级队列包括特级队列、高级队列、中级队列、普通队列和低级队列。

根据本发明的一些实施例，所述步骤s2在系统初始化启动的时候完成。

根据本发明的一些实施例，所述步骤s4中若优先级队列中数据数量少于权重值时，则将该队列取空后继续从下一优先级队列获提取据；若当前提取的优先级队列无数据时，则直接从下一优先级队列进行数据提取。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例中数据优先级管理的流程图；

图2为本发明实施例中出站链路资源调度的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明涉及一种卫星通信系统出站资源优化管理方法，其包括数据优先级管理和出站链路资源调度两部分

参考图1，数据优先级管理包括优先级队列的创建、各优先级队列权重的分配、对用户数据优先级的判断及存储这几个步骤。其中优先级队列的创建与权重的分配在系统启动后即可完成，其他步骤在中心站接收到用户数据后，可根据优先级进行数据分类存储，在数据提取时通过预置权重从高至低依次从个优先级队列中读取数据进行后续处理。

参考图2，出站链路资源调度包括由优先级队列数据提取、链路选择、数据分帧处理以及帧数据存储几个步骤。作用是获取到优先级队列中的数据后，根据各链路状态对数据帧进行链路选择，对数据长帧进行分帧处理后将后续帧重新进行链路选择，从而使得各个链路中的数据量能够达到动态平衡，能够更加均衡的使用系统资源。

本方法具体实施过程为

s1、地面中心站系统启动时，根据目前已知的用户级别和数据业务类型，在系统中创建出“特级”、“高级”、“中级”、“普通”、“低级”5个的优先级队列，用于将接收到的入站数据按照优先级进行划分并存储。

s2、在创建好5个优先级队列后，为每个优先级队列分配权重值，根据优先级从高至低将队列权重值依次分配为20、12、7、5、2，该权重值即为后续步骤中从此队列中获取数据的依据。

s3、在接收到用户数据后，根据用户级别和数据业务类型综合判断出数据的优先级别，并将数据按优先级存入预先创建好的优先级队列。

s4、从已经创建好的优先级队列中，按照已分配好的队列权重进行数据提取，即从“特级”队列提取20条数据，“高级”队列提取12条数据，“中级”队列提取7条数据，“普通”队列提取5条数据，“低级”队列提取2条数据。若优先级队列中数据数量少于权重值时，则将该队列取空后继续从下一优先级队列获提取据；若当前提取的优先级队列无数据时，则从下一优先级队列进行数据提取。

s5、根据提取到每一条数得到该数据所有可以使用的出站链路状态,即该数据可以从哪个卫星的哪个波束以哪种速率进行出站。如果该数据只有单一链路可用时，则立即确定此条链路；如果该数据有多个链路可用时，则将可用链路当前的负载值相加求和后除以可用链路个数得到可用链路的平均负载，在低于平均负载的可用链路中判断是否满足其不分帧即可出站的链路，若有则选择该链路，若没有则进行数据分帧处理。

s6、判断该数据帧长度是否超过了链路对单帧数据一次传输的数据长度的最大限制，如果该帧数据超过最大长度，则对该帧数据进行分帧，剩余帧重复上述步骤s5，直至剩余帧长度小于链路选择确定的链路可传输的最大长度。

s7、将帧数据进行存储。

综上所述，本发明方法可根据用户数据与卫星链路的状态进行综合调度管理，极大的降低了服务相应时间，提高了系统服务质量；本方法对于出站链路的动态选择，充分利用了系统资源，极大程度的增加了系统的使用率，避免了系统资源分配不均的问题。能够根据用户数据的优先级和出站链路资源状态的动态变化调整出站链路的资源分配策略，从而保证系统能够高性能运转，最大程度的增加系统使用率，在行业需求与用户数量快速增长的趋势下，提供高质量的通信服务。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。