一种提高卫星通信速率的系统和方法与流程

本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及提高卫星通信速率的系统和方法。

背景技术：

“天通卫星通信系统”是我国自主研制建设的卫星系统，天通一号卫星于2016年8月发射，2018年6月民用运营商中国电信正式放号商用。该卫星通信系统提供2.4～384千字每秒(kbps，一种评估数据传输速率的单位)的信息速率且支持话音、短信业务。由于天通卫星通信采用的是窄带通信方式，信息速率有限。此外，在卫星通信领域，如天通卫星单向信号延迟时间约为200毫秒，使用tcp(transmissioncontrolprotocol传输控制协议)进行数据传输交互引起的时延较长、信道利用率不高，又因ip(internetprotocol网络之间互连的协议)使用报文头需要占用一定的信道容量，使信道本来就不宽裕的卫星通信系统容量更加低效。一些如高清视频传输、大数据信息采集等需要高信息速率的应用无法通过天通卫星移动通信系统满足需求。

现有提高信息速率方法及其优缺点如下：

专利名称：一种无线多链路带宽聚合的系统；申请号：cn201611225550.9。其公开了将多个链路数据通过多个虚拟局域网汇入到业务服务器中。但是此方法只能针对单一应用进行信息速率叠加，无法满足所有网络应用的聚合使用，另外虚拟局域网技术目前受国家管控，使用审批过程复杂。

专利名称：一种带宽叠加的无线上网系统和方法，申请号：cn201210101917.1。其公开了将数据分配到多个网卡后重新聚合，但是该方法仅适用于带有网卡的设备。

专利名称：一种无线上网方法、装置和系统，申请号：cn200910241339.x，该方法仅对文件进行拆分，且必须使用一条通道进行告知对端服务如何拆分，信道使用效率不高。

综上，行业内急需一种能够克服上述不足且能提高卫星通信信息速率的方法或者装置。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了提高卫星通信速率的系统。

本发明的另一目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了提高卫星通信速率的方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种提高卫星通信速率的系统，包括：第一提升业务处理机和第二提升业务处理机；所述第一提升业务处理机数据连接在客户业务端和卫星信道设备的接收端之间，所述卫星信道设备的数量为n个，n≥2；所述卫星信道设备的发射端和设置在地面上空的通信卫星无线连接，所述通信卫星还和卫星信关站的一端连接；所述卫星信关站的另一端和第二提升业务处理机连接，所述第二提升业务处理机还和互联网设备连接；所述第一提升业务处理机，用于接收客户业务端发送的上行ip数据流，将ip数据流处理成上行业务数据包，为每个上行业务数据包分配传输信道，并将上行业务数据包按照分配的传输信道发送至卫星信道设备；所述第二提升业务处理机，用于将互联网设备向客户业务端发送的下行ip数据流处理成下行业务数据包，为每个下行业务数据包分配传输信道，并将下行业务数据包发送至卫星信关站。

优选地，所述第一提升业务处理机包括：第一提升业务交互处理单元、上行tcp协议数据包加速单元、上行ip数据包报文头压缩单元、上行数据分割编号单元、下行数据合成单元和下行ip数据还原单元；所述上行tcp协议数据包加速单元的输入端和客户业务端数据连接，所述上行tcp协议数据包加速单元的输出端和上行ip数据包报文头压缩单元的输入端连接，所述上行ip数据包报文头压缩单元的输出端和上行数据分割编号单元的输入端连接，所述上行数据分割编号单元的输出端和第一提升业务交互处理单元的第一端口连接，所述第一提升业务交互处理单元的第二端口和下行数据合成单元的输入端连接，所述下行数据合成单元的输出端和下行ip数据还原单元的输入端连接，所述下行ip数据还原单元的输出端和客户业务端连接，所述第一提升业务交互处理单元的第三端口和卫星信道设备连接。

优选地，所述第二提升业务处理机包括：第二提升业务交互处理单元、下行tcp协议数据包加速单元、下行ip数据包报文头压缩单元、下行数据分割编号单元、上行数据合成单元和上行ip数据还原单元；所述第二提升业务交互处理单元的第一端和卫星信关站连接，所述第二提升业务交互处理单元的第二端和上行数据合成单元的输入端连接，所述上行数据合成单元的输出端和上行ip数据还原单元的输入端连接，所述上行ip数据还原单元的输出端连接至互联网设备；所述下行tcp协议数据包加速单元的输入端连接至互联网设备，所述下行tcp协议数据包加速单元的输出端和下行ip数据包报文头压缩单元的输入端连接，所述下行ip数据包报文头压缩单元的输出端和下行数据分割编号单元的输入端连接，所述下行数据分割编号单元的输出端和第二提升业务交互处理单元的第三端连接。

本发明的另一目的通过以下的技术方案实现：

一种提高卫星通信速率的方法，其特征在于，包括：第一提升业务处理机接收客户业务端发送的上行ip数据流，并将上行ip数据流按照分配的传输信道发送至卫星信道设备；第二提升业务处理机接收互联网设备向客户业务端发送的下行ip数据流，为每个下行业务数据包分配传输信道，并将下行业务数据包发送至卫星信关站。

优选地，所述第一提升业务处理机接收客户业务端发送的上行ip数据流，并将上行ip数据流按照分配的传输信道发送至卫星信道设备包括：

上行tcp协议数据包加速单元接收来自客户业务端的上行ip数据流，并判断所述上行ip数据流是否为tcp协议数据包；

若是，则上行tcp协议数据包加速单元将所述上行ip数据流进行tcp加速，并将加速后的上行ip数据流发送至上行ip数据包报文头压缩单元；

上行ip数据包报文头压缩单元将加速后的上行ip数据流的报文头根据预设上行数据报文头压缩规则进行压缩，并将压缩后的上行ip数据流发送至上行数据分割编号单元；

上行数据分割编号单元将压缩后的上行ip数据流按照预设的数据长度进行处理成上行业务数据包，并将上行业务数据包发送至第一提升业务交互处理单元；

第一提升业务交互处理单元检测可用通信信道的数量，为每个上行业务数据包分配传输信道，并将上行业务数据包按照分配的传输信道发送至卫星信道设备。

优选地，所述提高卫星通信速率的方法还包括：

卫星信关站将上行业务数据包发送至第二提升业务交互处理单元；

第二提升业务交互处理单元将上行业务数据包发送至上行数据合成单元；

上行数据合成单元按照预设编号规则将上行业务数据包合成为经过报文头压缩的上行ip业务数据流，并将上行ip业务数据流发送至上行ip数据还原单元；

上行ip数据还原单元将上行ip业务数据流根据预设上行数据报文头压缩规则还原成上行ip数据流，并上行至互联网设备完成信息交互。

优选地，所述上行数据分割编号单元将压缩后的上行ip数据流按照预设的数据长度进行处理成上行业务数据包包括：

上行数据分割编号单元将压缩后的上行ip数据流按照预设的数据长度进行分割；

上行数据分割编号单元将分割后的上行ip数据流进行编号打包，得到使用udp协议的上行业务数据包。

优选地，所述第二提升业务处理机接收互联网设备向客户业务端发送的下行ip数据流，为每个下行业务数据包分配传输信道，并将下行业务数据包发送至卫星信关站包括：

下行tcp协议数据包加速单元接收互联网设备发送的下行ip数据流，并判断是否为tcp协议数据包；

若是，下行tcp协议数据包加速单元对下行ip数据流进行tcp加速，并将加速后的下行ip数据流发送至下行ip数据包报文头压缩单元；

下行ip数据包报文头压缩单元将下行ip数据流的报文头进行压缩，并将压缩后的下行ip数据流发送至下行数据分割编号单元；

下行数据分割编号单元将压缩后的下行ip数据流按照预设的数据长度进行处理成下行业务数据包，并将下行业务数据包发送至第二提升业务交互处理单元；

第二提升业务交互处理单元检测可用通信信道的数量，为每个下行业务数据包分配传输信道，并将下行业务数据包发送至卫星信关站。

优选地，所述提高卫星通信速率的方法还包括：

第一提升业务交互处理单元接收下行业务数据包，并将下行业务数据包发送至下行数据合成单元；

下行数据合成单元将下行业务数据包按照预设编号规则合成为经过报文头压缩的下行ip业务数据流，并将报文头压缩后的下行ip业务数据流发送至下行ip数据还原单元；

下行ip数据还原单元将报文头压缩后的下行ip业务数据流根据预设下行数据报文头压缩规则还原成下行ip数据流，并下发至客户业务端。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

客户端向卫星通信发送上行ip数据流时,所述第一提升业务处理机将ip数据流重新打包成业务数据包，检测可用的通信信道，并根据检测的卫星信道的通信性能为每个上行业务数据包分配传输信道，当互联网设备向客户业务端发送下行ip数据流时，所述第二提升业务处理机将下行ip数据流处理成下行业务数据包，检测可用的通信信道，为每个下行业务数据包分配传输信道，并告知第一提升业务处理机分配的通信信道的数量、性能，并将下行业务数据包发送至卫星信关站。这样通过第一提升业务处理机和第二提升业务处理机检测可用信道及其质量，为上下业务数据包分配不同卫星信道，达成负载均衡，信道信息速率提升的功能。在提升信息速率的同时，也解决了信息速率提升需要使用vpn隧道通信、只针对单一应用又或者效率不高以及tcp协议数据延时交互时间长的问题。

附图说明

图1是本发明的提高卫星通信速率的系统的示意图。

图2是本发明的第一提升业务处理机的结构框图。

图3是本发明的第二提升业务处理机的第一结构框图。

图4是本发明的第一提升业务处理机的第二结构框图。

图5是本发明的第一提升业务处理机的处理上行ip数据流的流程图。

图6是本发明的第二提升业务处理机的处理下行ip数据流的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参见图1、一种提高卫星通信速率的系统，包括：第一提升业务处理机和第二提升业务处理机；所述第一提升业务处理机数据连接在客户业务端和卫星信道设备的接收端之间，所述卫星信道设备的数量为n个，n≥2；所述卫星信道设备的发射端和设置在地面上空的通信卫星无线连接，所述通信卫星还和卫星信关站的一端连接；所述卫星信关站的另一端和第二提升业务处理机连接，所述第二提升业务处理机还和互联网设备连接；所述第一提升业务处理机，用于接收客户业务端发送的上行ip数据流，将ip数据流处理成上行业务数据包，为每个上行业务数据包分配传输信道，并将上行业务数据包按照分配的传输信道发送至卫星信道设备；所述第二提升业务处理机，用于将互联网设备向客户业务端发送的下行ip数据流处理成下行业务数据包，为每个下行业务数据包分配传输信道，并将下行业务数据包发送至卫星信关站。

参见图2，所述第一提升业务处理机包括：第一提升业务交互处理单元、上行tcp协议数据包加速单元、上行ip数据包报文头压缩单元、上行数据分割编号单元、下行数据合成单元和下行ip数据还原单元；所述上行tcp协议数据包加速单元的输入端和客户业务端数据连接，所述上行tcp协议数据包加速单元的输出端和上行ip数据包报文头压缩单元的输入端连接，所述上行ip数据包报文头压缩单元的输出端和上行数据分割编号单元的输入端连接，所述上行数据分割编号单元的输出端和第一提升业务交互处理单元的第一端口连接，所述第一提升业务交互处理单元的第二端口和下行数据合成单元的输入端连接，所述下行数据合成单元的输出端和下行ip数据还原单元的输入端连接，所述下行ip数据还原单元的输出端和客户业务端连接，所述第一提升业务交互处理单元的第三端口和卫星信道设备连接。

参见图3，所述第二提升业务处理机包括：第二提升业务交互处理单元、下行tcp协议数据包加速单元、下行ip数据包报文头压缩单元、下行数据分割编号单元、上行数据合成单元和上行ip数据还原单元；所述第二提升业务交互处理单元的第一端和卫星信关站连接，所述第二提升业务交互处理单元的第二端和上行数据合成单元的输入端连接，所述上行数据合成单元的输出端和上行ip数据还原单元的输入端连接，所述上行ip数据还原单元的输出端连接至互联网设备；所述下行tcp协议数据包加速单元的输入端连接至互联网设备，所述下行tcp协议数据包加速单元的输出端和下行ip数据包报文头压缩单元的输入端连接，所述下行ip数据包报文头压缩单元的输出端和下行数据分割编号单元的输入端连接，所述下行数据分割编号单元的输出端和第二提升业务交互处理单元的第三端连接。

图3所示，第二提升业务处理机的一端接入直接卫星信关站，即单个信关站进出口后面直接连接到第二提升业务处理服务机。这样应用只针对单个卫星多信道业务。第二提升业务处理机的另一端接入互联网设备。如图4所示，第二提升业务处理机的一端通过互联网与卫星信关站交互，这里不限于单个卫星信关站，卫星信关站可以是一个或者多个。所述互联网可以所有可用网络，包括有线网络、无线网络。wifi也可以。互联网上设备可以为路由器，在此不做具体限定。客户业务端是指需要上网的软件。比如qq、网页浏览器。

上述提高卫星通信速率的系统使用的提高卫星通信速率的方法，包括：第一提升业务处理机接收客户业务端发送的上行ip数据流，并将上行ip数据流按照分配的传输信道发送至卫星信道设备；第二提升业务处理机接收互联网设备向客户业务端发送的下行ip数据流，为每个下行业务数据包分配传输信道，并将下行业务数据包发送至卫星信关站。

其中，参见图5，所述第一提升业务处理机接收客户业务端发送的上行ip数据流，并将上行ip数据流按照分配的传输信道发送至卫星信道设备包括：

s11，上行tcp协议数据包加速单元接收来自客户业务端的上行ip数据流，并判断所述上行ip数据流是否为tcp协议数据包；若否，则直接将上行ip数据流发送至上行ip数据包报文头压缩单元；

s12，若是，则上行tcp协议数据包加速单元将所述上行ip数据流进行tcp加速，并将加速后的上行ip数据流发送至上行ip数据包报文头压缩单元；

s13，上行ip数据包报文头压缩单元将加速后的上行ip数据流的报文头根据预设上行数据报文头压缩规则进行压缩，并将压缩后的上行ip数据流发送至上行数据分割编号单元；

s14，上行数据分割编号单元将压缩后的上行ip数据流按照预设的数据长度进行处理成上行业务数据包，并将上行业务数据包发送至第一提升业务交互处理单元；

s15，第一提升业务交互处理单元检测可用通信信道的数量，为每个上行业务数据包分配传输信道，并将上行业务数据包按照分配的传输信道发送至卫星信道设备。之后，对应的卫星信道设备将上行业务数据发送至通信卫星，即上行业务数据沿着分配的传输信道传输至通信卫星。

卫星信道设备将上行业务数据包发送至设置在地面上空的通信卫星；通信卫星将上行业务数据包发送卫星信关站；之后，经第二提升业务处理机传输至互联网设备，其具体步骤如下：卫星信关站将上行业务数据包发送至第二提升业务交互处理单元；第二提升业务交互处理单元将上行业务数据包发送至上行数据合成单元；上行数据合成单元按照预设编号规则将上行业务数据包合成为经过报文头压缩的上行ip业务数据流，并将上行ip业务数据流发送至上行ip数据还原单元；上行ip数据还原单元将上行ip业务数据流根据预设上行数据报文头压缩规则还原成上行ip数据流，并上行至互联网设备完成信息交互。

在本实施例，所述上行数据分割编号单元将压缩后的上行ip数据流按照预设的数据长度进行处理成上行业务数据包包括：上行数据分割编号单元将压缩后的上行ip数据流按照预设的数据长度进行分割；上行数据分割编号单元将分割后的上行ip数据流进行编号打包，得到使用udp协议的上行业务数据包。

其中，参见图6，所述第二提升业务处理机接收互联网设备向客户业务端发送的下行ip数据流，为每个下行业务数据包分配传输信道，并将下行业务数据包发送至卫星信关站包括：

s21，下行tcp协议数据包加速单元接收互联网设备发送的下行ip数据流，并判断是否为tcp协议数据包；若否，则直接将上行ip数据流发送至上行ip数据包报文头压缩单元；

s22，若是，下行tcp协议数据包加速单元对下行ip数据流进行tcp加速，并将加速后的下行ip数据流发送至下行ip数据包报文头压缩单元；

s23，下行ip数据包报文头压缩单元将下行ip数据流的报文头进行压缩，并将压缩后的下行ip数据流发送至下行数据分割编号单元；

s24，下行数据分割编号单元将压缩后的下行ip数据流按照预设的数据长度进行处理成下行业务数据包，并将下行业务数据包发送至第二提升业务交互处理单元；

s25，第二提升业务交互处理单元检测可用通信信道的数量，为每个下行业务数据包分配传输信道，并将下行业务数据包发送至卫星信关站。

卫星信关站将下行业务数据包发送至通讯卫星，通信卫星按照第二提升业务交互处理单元为每个下行业务数据包分配的信道将下行业务数据包发送至卫星信道设备，卫星信道设备将下行业务数据包发送至第二提升业务处理机，第二提升业务处理机将下行业务数据包发送至客户业务端。其中第二提升业务处理机将下行业务数据包发送至客户业务端的具体步骤包括：第一提升业务交互处理单元接收下行业务数据包，并将下行业务数据包发送至下行数据合成单元；下行数据合成单元将下行业务数据包按照预设编号规则合成为经过报文头压缩的下行ip业务数据流，并将报文头压缩后的下行ip业务数据流发送至下行ip数据还原单元；下行ip数据还原单元将报文头压缩后的下行ip业务数据流根据预设下行数据报文头压缩规则还原成下行ip数据流，并下发至客户业务端。

本发明的方案相当于现有技术存在以下优点:

客户端向卫星通信发送上行ip数据流时,所述第一提升业务处理机将ip数据流重新打包成业务数据包，检测可用的通信信道，并根据检测的卫星信道的通信性能为每个上行业务数据包分配传输信道，并将上行业务数据包按照分配的传输信道发送至对应的卫星信道设备，卫星信道设备将上行业务数据包按照分配的传输信道发送至通信卫星。当互联网设备向客户业务端发送下行ip数据流时，所述第二提升业务处理机将下行ip数据流处理成下行业务数据包，检测可用的通信信道，为每个下行业务数据包分配传输信道，并告知第一提升业务处理机分配的通信信道的数量、性能，并将下行业务数据包发送至卫星信关站。在下行业务数据包到达通信卫星时，通信卫星根据第二提升业务处理机分配的传输信道将下行业务数据包发送至卫星信道设备，对应的卫星信道设备将下行业务数据发送至第一提升业务处理机，这样通过第一提升业务处理机和第二提升业务处理机检测可用信道及其质量，为上下业务数据包分配不同卫星信道，达成负载均衡，信道信息速率提升的功能。在提升信息速率的同时，也解决了信息速率提升需要使用vpn隧道通信、只针对单一应用又或者效率不高以及tcp协议数据延时交互时间长的问题。

此外，第一提升业务处理机包括下行tcp协议数据包加速单元、下行ip数据包报文头压缩单元，分别对上行ip数据流进行tcp加速、ip报文头压缩，使得需要上行的ip数据流体积减小。第二提升业务处理机包括下行tcp协议数据包加速单元、下行ip数据包报文头压缩单元，分别对下行ip数据流进行tcp加速、ip报文头压缩，使需要下行的ip数据流体积减小，这样也能提高通信速率。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。