卫星通信方法、装置及卫星通信系统与流程

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种卫星通信方法、装置及卫星通信系统。

背景技术：

我国的卫星通信系统主要采用的是地球同步轨道卫星(Geosynchronous orbit，简称为GEO)，只能覆盖我国领土及周边地区，通过卫星在轨机动和星载可移动点波束天线，覆盖可以进一步扩大到非洲和欧洲的部分地区，但并不具备全球卫星通信的能力。由于中地球轨道(Medium Earth Orbit，简称为MEO)系统可以在提供全球覆盖的同时在所有纬度上提供高仰角覆盖，还可以随着部分星座的形成即可开始提供业务，并随着卫星的增加获得用户通信的更高仰角、提高覆盖能力、发展多种类的通信业务，满足用户对卫星通信较低的业务资费、较小的时间延迟、高利用率、高质量和高可靠性的要求，因此是发展卫星通信事业的一条有效途径。国外对MEO卫星移动通信系统的研究起步较早，最具代表性的系统即O3b宽带卫星通信星座系统等。我国目前没有自己的MEO全球通信星座系统。

O3b系统采用星上透明转发体制，该系统的卫星仅仅对信号进行简单的滤波、变频和放大，是传统意义上“弯管”卫星，意在对信号进行增强。卫星对信息不做任何处理，也不具备任何信息交换能力。因此，O3b系统的地面信关站承担了系统全部的信息处理、路由及交换的功能，系统必须通过“双跳”(卫星终端——卫星——信关站——卫星——卫星终端)的方式来完成卫星终端之间的信息交换。由于我国缺乏境外信关站，同时出于对系统安全性的考虑，需要采用星上交换体制且相邻卫星间存在星间链路，使卫星用户终端间的业务通信不必经由地面的信关站，仅仅通过“单跳”(卫星终端——卫星——卫星终端)的方式来完成，使得卫星系统信息传输更加安全、灵活、高效。目前未见采用星上交换体制的MEO星座宽带卫星通信系统及通信方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种卫星通信方法、装置及卫星通信系统，以解决现有技术中MEO星座宽带卫星通信系统不能采用星上信道化交换体制完成卫星通信的问题。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

本发明的第一方面，提供了一种卫星通信方法，应用于网络运行控制中心，包括：从源卫星终端和与所述源卫星终端对应的目的卫星终端分别接收探测消息；其中，所述探测消息包括用于标识所述源卫星终端和所述目的卫星终端的信息；根据所述探测消息获取为所述源卫星终端和所述目的卫星终端服务的一个或者多个MEO卫星的标识信息；根据所述标识信息配置星上信道化交换路径，并将所述星上信道化交换路径发送至所述一个或者多个MEO卫星，以使得所述一个或者多个MEO卫星根据所述星上信道化交换路径将数据由所述源卫星终端发送至所述目的卫星终端。

结合本发明第一方面，本发明第一方面第一实施方式中，所述星上信道化交换路径还用于指示将从MEO卫星的指定入信道接收的数据发送至对应的指定出信道。

结合本发明第一方面，本发明第一方面第二实施方式中，或者结合本发明第一方面第一实施方式，在本发明第一方面第三实施方式中，所述方法还包括：从所述源卫星终端接收资源分配请求信息；根据所述资源分配请求信息为所述源卫星终端分配资源，以使得所述源卫星终端使用分配的资源传输数据。

本发明第二方面，还提供了一种卫星通信方法，包括：从网络运行控制中心接收星上信道化交换路径；根据所述星上信道化交换路径将从源卫星终端接收到的数据发送至与所述源卫星终端对应的目的卫星终端。

结合本发明第二方面，本发明第二方面第一实施方式中，所述方法还包括：根据所述星上信道化交换路径将从MEO卫星的指定入信道接收的数据发送至对应的指定出信道。

本发明第三方面，还提供了一种卫星通信装置，应用于网络运行控制中心，包括：第一接收模块，用于从源卫星终端和与所述源卫星终端对应的目的卫星终端分别接收探测消息；其中，所述探测消息包括用于标识所述源卫星终端和所述目的卫星终端的信息；获取模块，用于根据所述探测消息获取为所述源卫星终端和所述目的卫星终端服务的一个或者多个MEO卫星的标识信息；配置模块，用于根据所述标识信息配置星上信道化交换路径，并将所述星上信道化交换路径发送至所述一个或者多个MEO卫星，以使得所述一个或者多个MEO卫星根据所述星上信道化交换路径将数据由所述源卫星终端发送至所述目的卫星终端。

结合本发明第三方面，本发明第三方面第一实施方式中，所述星上信道化交换路径还用于指示将从MEO卫星的指定入信道接收的数据发送至对应的指定出信道。

结合本发明第三方面，本发明第三方面第二实施方式中，或者结合本发明第三方面第一实施方式，本发明第三方面第三实施方式中，所述装置还包括：第二接收模块，用于从所述源卫星终端接收资源分配请求信息；分配模块，用于根据所述资源分配请求信息为所述源卫星终端分配资源，以使得所述源卫星终端使用分配的资源传输数据。

本发明第四方面，还提供了一种卫星通信装置，应用于MEO卫星，包括：接收模块，用于从网络运行控制中心接收星上信道化交换路径；第一发送模块，用于根据所述星上信道化交换路径将从源卫星终端接收到的数据发送至与所述源卫星终端对应的目的卫星终端。

结合本发明第四方面，本发明第四方面第一实施方式中，所述装置还包括：第二发送模块，用于根据所述星上信道化交换路径将从MEO卫星的指定入信道接收的数据发送至对应的指定出信道。

本发明第五方面，提供了一种卫星通信系统，包括：网络运行控制中心以及一个或者多个MEO卫星；所述网络运行控制中心从源卫星终端和与所述源卫星终端对应的目的卫星终端分别接收探测消息；其中，所述探测消息包括用于标识所述源卫星终端和所述目的卫星终端的信息；所述网络运行控制中心根据所述探测消息获取为所述源卫星终端和与所述源卫星终端对应的目的卫星终端服务的一个或者多个MEO卫星的标识信息；所述网络运行控制中心根据所述标识信息配置星上信道化交换路径，并将所述星上信道化交换路径发送至所述一个或者多个MEO卫星；所述一个或者多个MEO卫星根据所述星上信道化交换路径将数据由所述源卫星终端发送至所述目的卫星终端。

本发明实施例技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供了一种卫星通信方法、装置及卫星通信系统。从源卫星终端和与所述源卫星终端对应的目的卫星终端分别接收探测消息；其中，探测消息包括用于标识源卫星终端和所述目的卫星终端的信息；根据探测消息获取为源卫星终端和与源卫星终端对应的目的卫星终端服务的一个或者多个MEO卫星的标识信息，根据标识信息配置星上信道化交换路径，并将星上信道化交换路径发送至一个或者多个MEO卫星，以使得一个或者多个MEO卫星根据星上信道化交换路径将数据由源卫星终端发送至目的卫星终端，通过网络运行控制中心向MEO卫星发送星上信道化交换路径，可以实现卫星终端之间的单挑通信，无需信关站的参与，解决了现有技术中MEO星座宽带卫星通信系统不能采用星上信道化交换体制完成卫星通信的问题，星上仅完成模数转换、数字信道化及子信道交换，星上处理相对简单、可靠性高、对通信体制适应性强，降低了卫星复杂度，减少了地面站建设和维护的费用和占有的资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的卫星通信方法的一个流程图；

图2是根据本发明实施例的MEO卫星内部数据传输示意图；

图3是根据本发明实施例的卫星通信方法的另一个流程图；

图4是根据本发明实施例的卫星通信方法的再一个流程图；

图5是根据本发明实施例的卫星通信装置的一个结构框图；

图6是根据本发明实施例的卫星通信装置的另一个结构框图；

图7是根据本发明实施例的卫星通信系统示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在本实施例中提供了一种卫星通信方法，应用于网络运行控制中心，图1是根据本发明实施例的卫星通信方法的一个流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S101，从源卫星终端和与源卫星终端对应的目的卫星终端分别接收探测消息；其中，该探测消息包括用于标识该源卫星终端和目的卫星终端的信息；具体地，在此之前卫星终端以随机接入的方式通过公共信令信道向网络运行控制中心发送入网注册请求；网络运行控制中心接收到卫星终端的入网注册请求后，对卫星终端进行鉴权认证，认证通过后，向卫星终端反馈确认信息；卫星终端周期性地通过公共信令信道向网络运行控制中心发送探测消息；卫星终端有业务数据需要发送时，向网络运行控制中心发送资源分配请求信息，包括待发送的业务量或需要的业务速率、目的卫星终端号等；网络运行控制中心根据请求的业务量或需要的业务速率为源卫星终端分配时频资源，并反馈资源分配信息给源卫星终端，也就是说，从源卫星终端接收资源分配请求信息，根据资源分配请求信息为该源卫星终端分配资源，以使得源卫星终端使用分配的资源传输数据。

步骤S102，根据探测消息获取为源卫星终端和与该源卫星终端对应的目的卫星终端服务的一个或者多个MEO卫星的标识信息；

步骤S103，根据标识信息配置星上信道化交换路径，并将该星上信道化交换路径发送至该一个或者多个MEO卫星，以使得一个或者多个MEO卫星根据星上信道化交换路径将数据由源卫星终端发送至目的卫星终端。即，MEO卫星根据信道化交换配置信息完成星上交换，可通过卫星实现两个卫星终端之间或两颗MEO卫星之间的通信，无需信关站的参与。

通过上述步骤，采用网络运行控制中心为各个MEO卫星分配星上信道化交换路径，控制各个MEO卫星对由源卫星终端发出业务数据进行传输，直至最终将业务数据转发给目的卫星终端，具有适中的卫星数量、技术复杂度及通信性能。采用星上数字信道化交换的方式，利用星间链路使处于同一轨道面的卫星独立组网，星上仅完成模数转换、数字信道化及子信道交换，星上处理相对简单、可靠性高、对通信体制适应性强，降低了卫星复杂度，减少了地面站建设和维护的费用和占有的资源。

在上述星上信道化交换路径将从源卫星终端发送的数据路由至目的卫星终端的过程中，星上信道化交换路径还用于指示将从MEO卫星的指定入信道接收的数据发送至对应的指定出信道。网络运行控制中心根据当前为源卫星终端和目的卫星终端服务的MEO卫星信息，完成星上信道化交换路径规划，并反馈星上信道化交换配置信息至相关MEO卫星。具体流程可参考如下：假设MEO卫星星座由5颗MEO卫星组成，相邻MEO卫星有星间链路，为源卫星终端服务的卫星为星座中的MEO5，为目的卫星终端服务的卫星为星座中的MEO2。如图2所示。

当源卫星终端有业务需要发送至目的卫星终端时，网络运行控制中心根据MEO5与MEO2的连接关系，完成星上信道化交换路径规划，即经MEO5入信道1交换至MEO5出信道18，经MEO1入信道18交换至MEO1出信道18，经MEO2入信道18交换至MEO2出信道1。如图2中折线所示。

网络运行控制中心将MEO5、MEO1、MEO2三颗卫星的上述星上信道化交换配置信息分别发送至相应卫星。星载信道化交换载荷接收到来自入信道的信号后，会按照交换配置信息，将其交换至相应的出信道，即MEO5会将接收到的来自入信道1的信号，交换至出信道18，MEO1会将接收到的来自入信道18的信号，交换至出信道18，MEO2会将接收到的来自入信道18的信号，交换至出信道1。源卫星终端发送的信号经上述星上信道化交换后，最终被目的卫星终端接收。

在本实施例中提供了另一种卫星通信方法，应用于MEO卫星，图3是根据本发明实施例的卫星通信方法的另一个流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：

步骤S301，从网络运行控制中心接收星上信道化交换路径；

步骤S302，根据该星上信道化交换路径将从源卫星终端接收到的数据发送至与该源卫星终端对应的目的卫星终端。

通过上述步骤，采用网络运行控制中心为各个MEO卫星分配星上信道化交换路径，控制各个MEO卫星对由源卫星终端发出业务数据进行传输，直至最终将业务数据转发给目的卫星终端，具有适中的卫星数量、技术复杂度及通信性能。采用星上数字信道化交换的方式，利用星间链路使处于同一轨道面的卫星独立组网，星上仅完成模数转换、数字信道化及子信道交换，星上处理相对简单、可靠性高、对通信体制适应性强，降低了卫星复杂度，减少了地面站建设和维护的费用和占有的资源。

如图2所示，根据星上信道化交换路径将从MEO卫星的指定入信道接收的数据发送至对应的指定出信道。

下面结合一个完整的数据传输示意图进行详细说明，如图4所示：(1)卫星终端1和卫星终端2以随机接入的方式通过公共信令信道向网络运行控制中心发送入网注册请求；

(2)网络运行控制中心接收到卫星终端1和卫星终端2的入网注册请求后，对卫星终端1和卫星终端2进行鉴权认证，认证通过后，向卫星终端1和卫星终端2反馈确认信息；

(3)卫星终端1和卫星终端2周期性地通过公共信令信道向网络运行控制中心发送探测消息，该消息包含该卫星终端号；

(4)网络运行控制中心通过接收该消息确定当前为该卫星终端1和卫星终端2服务的MEO卫星；

(5)卫星终端1有业务数据需要发送时，向网络运行控制中心发送资源分配请求信息，包括待发送的业务量或需要的业务速率、目的卫星终端(相当于上述卫星终端2)号等；

(6)网络运行控制中心根据请求的业务量或需要的业务速率为源卫星终端分配时频资源，并反馈资源分配信息给源卫星终端；

(7)网络运行控制中心根据当前为源卫星终端和目的卫星终端服务的MEO卫星信息，完成星上信道化交换路径规划，并反馈星上信道化交换配置信息至相关MEO卫星；

(8)源卫星终端在分配的时频资源上发送业务数据；

(9)MEO卫星根据信道化交换配置信息完成星上交换，最终将业务数据转发给目的卫星终端。

在本实施例中还提供了一种卫星通信装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图5是根据本发明实施例的卫星通信装置的一个结构框图，应用于网络运行控制中心，如图5所示，包括：第一接收模块51，用于从源卫星终端和与源卫星终端对应的目的卫星终端分别接收探测消息；其中，该探测消息包括用于标识该源卫星终端和目的卫星终端的信息；获取模块52，用于根据该探测消息获取为该源卫星终端和与该源卫星终端对应的目的卫星终端服务的一个或者多个MEO卫星的标识信息；配置模块53，用于根据该标识信息配置星上信道化交换路径，并将该星上信道化交换路径发送至该一个或者多个MEO卫星，以使得该一个或者多个MEO卫星根据该星上信道化交换路径将数据由该源卫星终端发送至该目的卫星终端。

可选地，该星上信道化交换路径还用于指示将从MEO卫星的指定入信道接收的数据发送至对应的指定出信道。

可选地，该装置还包括：第二接收模块，用于从该源卫星终端接收资源分配请求信息；分配模块，用于根据该资源分配请求信息为该源卫星终端分配资源，以使得该源卫星终端使用分配的资源传输数据。

上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

在本实施例中还提供了另一种卫星通信装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图6是根据本发明实施例的卫星通信装置的另一个结构框图，应用于MEO卫星，如图6所示，包括：接收模块61，用于从网络运行控制中心接收星上信道化交换路径；第一发送模块62，用于根据该星上信道化交换路径将从源卫星终端接收到的数据发送至与该源卫星终端对应的目的卫星终端。

可选地，第二发送模块，用于根据该星上信道化交换路径将从MEO卫星的指定入信道接收的数据发送至对应的指定出信道。

上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

在一个可选实施例中还提供了一种卫星通信系统，如图7所示，包括：MEO轨道宽带通信卫星星座、卫星控制中心、网络运行控制中心、信关站和卫星终端。MEO轨道宽带通信卫星星座由多颗工作在MEO轨道、实现全球覆盖，具备信道化交换载荷、星间链路使得轨道面卫星能够独立空间组网的宽带卫星构成；卫星控制中心是对在轨卫星进行监视与控制，实现接收卫星下行的遥测数据，以及产生遥控指令并向卫星发送；网络运行控制中心负责对整个卫星通信系统的网络管理和控制功能；信关站通过各种标准或专用的接口设备，完成卫星通信系统与地面网络的互联互通；卫星终端包括各种类型的专用宽带卫星通信用户终端。具体地，网络运行控制中心从源卫星终端和与源卫星终端对应的目的卫星终端分别接收探测消息；其中，该探测消息包括用于标识该源卫星终端和目的卫星终端的信息；网络运行控制中心根据该探测消息获取为源卫星终端和与源卫星终端对应的目的卫星终端服务的一个或者多个MEO卫星的标识信息；网络运行控制中心根据该标识信息配置星上信道化交换路径，并将星上信道化交换路径发送至该一个或者多个MEO卫星；一个或者多个MEO卫星根据该星上信道化交换路径将数据由该源卫星终端发送至该目的卫星终端。

通过上述卫星通信系统，采用网络运行控制中心为各个MEO卫星分配星上信道化交换路径，控制各个MEO卫星对由源卫星终端发出业务数据进行传输，直至最终将业务数据转发给目的卫星终端，具有适中的卫星数量、技术复杂度及通信性能。空间段采用多颗MEO卫星，覆盖全球，可以减少通信中断概率，同时满足个人宽带卫星通信对较低的业务资费、较小的时间延迟、高利用率、高质量和高可靠性等方面的要求。采用星上数字信道化交换的方式，利用星间链路使处于同一轨道面的卫星独立组网，星上仅完成模数转换、数字信道化及子信道交换，星上处理相对简单、可靠性高、对通信体制适应性强，降低了卫星复杂度，减少了地面站建设和维护的费用和占有的资源。

MEO轨道宽带通信卫星星座由多颗MEO轨道卫星组成，覆盖全球，覆盖区的用户在任何时间都可以从一颗卫星获得服务，减少通信中断的概率。通过广域多波束载荷实现与地面的通信连接。星上配置信道化交换载荷，卫星间具备星间链路，实现各自轨道面卫星的独立空间组网，满足空间组网国土落地的要求。

卫星控制中心通过收集卫星的电源电压、电流、温度、稳定性和其它运行特性的数据，调整卫星的轨道，维持星座分布，实现在轨运行星座的规划、管理和测控，进行星座建设阶段的星座部署和星座运行阶段的星座维持，以保证卫星及星座的正常工作。

网络运行控制中心用于实现集中管理，全网的运行控制功能在物理上除网络运行控制中心外，还分布于星载网控代理和终端网控代理，均与地面网络控制中心进行通信，响应来自网络运行控制中心的信息查询请求，收集数据发送给网络运行控制中心，并执行来自网络运行控制中心的配置命令。

信关站用于实现与地面网络的互联互通。

卫星终端为各种类型的专用宽带卫星通信用户终端，如固定终端、车载终端、船载终端、便携终端、数据采集终端等。

星上交换体制的MEO星座宽带通信卫星具有星上信道化交换能力，可通过卫星实现两个卫星终端之间或两颗MEO卫星之间的通信，无需信关站的参与。

星上交换体制的MEO星座宽带通信卫星系统采用DVB-RCS通信体制。

星上交换体制的MEO星座宽带通信卫星针对视频等较高速率业务传输需求，采用Ka频段资源。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。