通信卫星星间路由方法、通信卫星和控制装置与流程

本发明涉及卫星通信
技术领域：
，尤其是一种通信卫星星间路由方法、通信卫星和控制装置。
背景技术：
：当前出现了“6g＝5g+卫星网络”的技术概念，即通过卫星移动网络和5g移动网络结合来实现6g网络，其技术思想是利用低轨卫星移动网络的优点弥补5g等移动网络的不足，比如让移动通信信号覆盖空中、海洋、森林、沙漠地区及其他地广人稀的区域，实现真正的全球通信。但是，卫星移动网络也存在着一些列的缺点，如通信距离、功率密度、多天线部署等，这使得卫星移动网络通信受到较多限制，卫星通信的频谱效率远低于同期的蜂窝移动通信系统。因此，把地面移动网络和卫星移动网络结合起来可以充分利用卫星移动网络的优点，减少卫星移动网络缺点的影响。但是，把地面移动网络和卫星移动网络结合起来后，也会遇到一系列与地面移动网络通信上不同的问题，如低轨卫星的运动不像地面移动网络的基站相对于地面是静止的，会随着时间推移位于地球不同地点的上空，以及低轨卫星相对于中轨和高轨卫星覆盖面有限，当低轨卫星移动到一些还没有或者没有条件铺设地面卫星信号接收站的地方，如太平洋上，则需要星间传输与路由终端与地面移动核心网数据。星间路由的内容是确定移动终端与核心网之间的数据传输所经过的通信卫星路径。现有技术中，通常需要多个通信卫星之间相互交换参数并执行路由算法，确定通信路径，这样将会占用通信卫星的资源，降低通信卫星的工作效率，而且，也容易导致不必要的过长路径或者在低轨卫星的星间路由中引入了高轨卫星等情况，从而增加数据传输的时延。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种通信卫星星间路由方法、通信卫星和控制装置。一方面，本发明实施例中包括一种通信卫星星间路由方法，包括以下步骤：第一通信卫星获取通信数据；所述通信数据的起始地为移动终端，目的地为核心网；所述第一通信卫星确定所述核心网所在的第一空间位置；所述第一通信卫星根据所述第一空间位置选定第二通信卫星；所述第一通信卫星以所述第二通信卫星作为下一路由节点，通过所述第二通信卫星将所述通信数据直接或间接转发至所述核心网。进一步地，所述第一通信卫星获取通信数据，包括：所述第一通信卫星直接接收所述移动终端发送的所述通信数据；或所述第一通信卫星以第三通信卫星作为上一路由节点，接收所述第三通信卫星直接或间接转发的所述通信数据。进一步地，所述第一通信卫星确定所述核心网所在的第一空间位置，包括：当所述第一通信卫星经过所述核心网所在位置的上空，所述第一通信卫星测定所述第一空间位置；当所述通信数据中包括所述第一空间位置，所述第一通信卫星从所述通信数据中提取所述第一空间位置。进一步地，当所述通信数据中不包括所述第一空间位置，所述第一通信卫星在测定所述第一空间位置后，将所述第一空间位置封装至所述通信数据中。进一步地，所述第一通信卫星根据所述第一空间位置选定第二通信卫星，包括：所述第一通信卫星根据自身所在的空间位置以及所述第一空间位置确定连线；所述第一通信卫星搜索距离所述连线最近且可连接的通信卫星作为所述第二通信卫星。进一步地，所述第一通信卫星根据所述第一空间位置选定第二通信卫星，包括：所述第一通信卫星根据自身所在的空间位置以及所述第一空间位置确定连线；所述第一通信卫星在一段时间内所述连线扫过的空间附近搜索，当搜索到距离所述连线扫出的平面或者曲面最近且可连接的通信卫星，以搜索到的通信卫星作为所述第二通信卫星。进一步地，通信卫星星间路由方法还包括：当所述核心网在所述第一通信卫星的信号覆盖范围内，所述第一通信卫星将所述通信数据直接发送至所述核心网；当所述第一通信卫星不能选定所述第二通信卫星，所述第一通信卫星以第四通信卫星作为下一路由节点，通过所述第四通信卫星将所述通信数据直接或间接转发至所述核心网；所述第四通信卫星为距离所述第一通信卫星最近的一个或多个通信卫星。另一方面，本发明实施例中还包括一种通信卫星星间路由方法，包括：第一通信卫星获取通信数据；所述通信数据的起始地为核心网，目的地为移动终端；所述第一通信卫星确定所述移动终端所在的第二空间位置；所述第一通信卫星根据所述第二空间位置选定第二通信卫星；所述第一通信卫星以所述第二通信卫星作为下一路由节点，通过所述第二通信卫星将所述通信数据直接或间接转发至所述移动终端。另一方面，本发明实施例中还包括一种通信卫星，所述通信卫星作为第一通信卫星执行实施例中的通信卫星星间路由方法。另一方面，本发明实施例中还包括一种控制装置，所述控制装置用于控制通信卫星，使所述通信卫星作为第一通信卫星执行实施例中的通信卫星星间路由方法本发明的有益效果是：实施例中的通信卫星星间路由方法，通过根据核心网所在位置来确定路由的下一节点，整个过程无需多个通信卫星之间相互交换参数，从而避免多个通信卫星之间的交互过程占用通信卫星的资源，有助于提高通信卫星的工作效率，有助于避免出现过长路径，从而降低数据传输的时延。附图说明图1为应用实施例中通信卫星星间路由方法的通信系统的结构示意图；图2为通信卫星星间路由方法的第一种实施方式的原理图；图3为实施例中封装了第一空间位置的通信数据的结构示意；图4为实施例中第一通信卫星选定第四通信卫星的原理图；图5为通信卫星星间路由方法的第二种实施方式的原理图。具体实施方式本实施例中的通信卫星星间路由方法可用于如图1所示的地面移动网络和卫星移动网络结合的通信系统中。参照图1，太空中的一个或多个通信卫星与移动终端连接，相同或另外的一个或多个通信卫星通过卫星信号地面接收站与核心网连接，这些通信卫星之间可以进行星间通信，这里的核心网可以是5g通信网络或者更先进的通信网络的核心网，从而在移动终端和核心网之间建立了连接。具体地，数据的流向可以是从移动终端流向核心网或者从核心网流向移动终端，即可以是移动终端向核心网发送通信数据，也可以是核心网向移动终端发送通信数据，而本实施例中的通信卫星星间路由方法可以应用于这两个过程。以下首先以移动终端向核心网发送通信数据的过程为实施例，介绍通信卫星星间路由方法。在这个过程中，通信数据的起始地为移动终端，目的地为核心网，具体地，通信卫星星间路由方法包括以下步骤：s1a.第一通信卫星获取通信数据；s2a.第一通信卫星确定核心网所在的第一空间位置；s3a.第一通信卫星根据第一空间位置选定第二通信卫星；s4a.第一通信卫星以第二通信卫星作为下一路由节点，通过第二通信卫星将通信数据直接或间接转发至核心网。步骤s1a-s4a的原理如图2所示。图2所示的是移动终端不在第一通信卫星的卫星信号覆盖范围内，而是在第三通信卫星的卫星信号覆盖范围内的情况，此时由第三通信卫星与移动终端连接，从移动终端获取通信数据，第三通信卫星作为第一通信卫星的上一路由节点，向第一通信卫星转发通信数据，从而使得第一通信卫星获取到通信数据，这种情况是第三通信卫星直接转发通信数据的情况。也存在第三通信卫星获取其上一路由节点转发的通信数据，第三通信卫星再将通信数据转发给第一通信卫星，使得第一通信卫星获取到通信数据的情况，这种情况是第三通信卫星间接转发通信数据的情况。图2中的箭头表示通信数据的流向。如果移动终端在第一通信卫星的卫星信号覆盖范围内，那么可以由第一通信卫星与移动终端直接连接，从移动终端获取通信数据。步骤s2a中，第一通信卫星可以在空间轨道中运行至核心网所在位置的上空时，与核心网进行握手通信，获得核心网对应的位置信息，更新第一通信卫星所存储的核心网位置数据表。如果第一通信卫星所接收到的通信数据来自第三通信卫星等上一节点，而第三通信卫星等已在通信数据中封装了需要发送去往的核心网的位置信息，那么第一通信卫星可以从通信数据中提取出核心网对应的位置信息。无论是通过何种形式获得的核心网对应的位置信息，本实施例中称为第一空间位置。具体地，第一空间位置可以具有表1所示的形式。表1核心网名称网络地址位置信息corenetwork_110.10.10.2经度：113°30′26.99″，纬度：22°58′56.35″corenetwork_110.10.10.100经度：-42°32′31.95″，纬度：-22°2′28.284″本实施例中，位置信息是用经纬度表示的，也可以使用其他坐标形式表示。本实施例中，如果第一通信卫星接收到的通信数据中本身不包括第一空间位置，而是由第一通信卫星进行测量获得第一空间位置，那么第一通信卫星可以将第一空间位置以及移动终端标识、移动终端位置、核心网名字或标识等信息与通信数据封装在一起，具体地，可以参照图3，将第一空间位置以及移动终端标识、移动终端位置、核心网名字或标识等信息作为封装后的信息的消息头。当第一通信卫星将通信数据转发至第二通信卫星等下一节点以及更靠后的节点，后续节点可以直接从通信数据中解析出第一空间位置，无需再进行测量过程，从而提高效率。步骤s3a中，第一通信卫星在获得第一空间位置后，可以参照图2，根据第一通信卫星自身所在的空间位置以及第一空间位置确定一条连线，由于可以将卫星信号地面接收站的所在位置视为核心网的所在位置，因此图2中通过第一通信卫星与卫星信号地面接收站之间的灰色直线表示这条连线。第一通信卫星可以在这条连线附近搜索符合条件的通信卫星作为第二通信卫星。具体地，第一通信卫星以距离连线最近且可连接通信作为搜索目标，当搜索到满足条件的通信卫星，将该通信卫星选定为第二通信卫星。当第一通信卫星将通信数据发送至第二通信卫星后，可以将第二通信卫星视作“第一通信卫星”看待，第二通信卫星所执行的搜索作为下一节点的“第二通信卫星”的过程与第一通信卫星相同，也就是以距离连线最近且可连接通信作为搜索目标，当搜索到满足条件的通信卫星，将该通信卫星选定为作为下一节点“第二通信卫星”。当每一节点都按照相同的方式搜索下一节点，能够使得实际参与传递通信数据的通信卫星在空间中的分布趋向于第一个节点与核心网之间的连线，从而使得整个通信路径的长度达到或者趋向于最小化，有助于降低通信时延和信号损耗，提高通信质量。步骤s3a中，当第一通信卫星在在轨速度较快，第一通信卫星在搜索第二通信卫星的过程中能够运行较远距离，也就是第一通信卫星与核心网之间的连线会在空间中扫出一个平面或曲面，此时可以对上述搜索方式进行推广，将距离该平面或曲面最近且可连接的通信卫星选定为第二通信卫星，同样能够取得使整个通信路径的长度达到或者趋向于最小化，有助于降低通信时延和信号损耗，提高通信质量的效果。步骤s4a中，第一通信卫星以第二通信卫星作为下一路由节点，通过第二通信卫星将通信数据直接或间接转发至核心网。当第一通信卫星将通信数据发送至第二通信卫星后，如果卫星信号地面接收站在第二通信卫星的信号覆盖范围内，第二通信卫星可以与卫星信号地面接收站直接连接，那么第二通信卫星可以将通信数据转发至核心网，这种情况属于第二通信卫星直接转发通信数据。如果卫星信号地面接收站不在第二通信卫星的信号覆盖范围内，第二通信卫星不能与卫星信号地面接收站直接连接，那么可以将第二通信卫星视为“第一通信卫星”，第二通信卫星可以执行与第一通信卫星相同的搜索节点的过程，搜索到满足条件的第三通信卫星后，第二通信卫星将通信数据发送至第三通信卫星，完成星间数据传送，直至通信数据被转发至核心网，这种情况属于第二通信卫星间接转发通信数据。本实施例中，如果核心网本身在第一通信卫星的信号覆盖范围内，那么第一通信卫星可以不再进行搜索第二通信卫星等过程，将通信数据直接发送至核心网。如果第一通信卫星执行步骤s2a和s3a等过程不能选定第二通信卫星，那么可以参照图4，第一通信卫星直接将距离自己最近的一个或多个通信卫星确定为第四通信卫星，以第四通信卫星作为下一路由节点，向第四通信卫星转发通信数据，使得第四通信卫星将通信数据直接或间接转发至核心网。其中，直接转发是指第四通信卫星的卫星信号能够覆盖地面接收站，第四通信卫星将通信数据直接发送至核心网；间接转发是指第四通信卫星的卫星信号不能覆盖地面接收站，第四通信卫星需要继续进行搜索下一节点的过程，在找到下一节点之后，将通信数据发送至下一节点，由下一节点或者更靠后的节点将通信数据转发至核心网。核心网向移动终端发送通信数据的过程与移动终端向核心网发送通信数据的过程相似，只是通信数据的起始地变为核心网，目的地变为移动终端。当应用于核心网向移动终端发送通信数据的过程时，通信卫星星间路由方法包括以下步骤：s1b.第一通信卫星获取通信数据；s2b.第一通信卫星确定移动终端所在的第二空间位置；s3b.第一通信卫星根据第二空间位置选定第二通信卫星；s4b.第一通信卫星以第二通信卫星作为下一路由节点，通过第二通信卫星将通信数据直接或间接转发至移动终端。步骤s1b-s4b的原理如图5所示，图5中的箭头表示通信数据的流向。由图5可以看出，步骤s1b-s4b的原理与步骤s1a-s4a的原理的相似，只是通信数据的流向相反，而第一通信卫星等获取通信数据、搜索下一节点、接收上一节点转发的通信数据等过程与步骤s1a-s4a的原理相同，因此可以参照上述对步骤s1a-s4a的说明理解步骤s1b-s4b。同样地，通过执行步骤s1b-s4b，能够取得与执行步骤s1a-s4a相同的技术效果。本实施例中，第一通信卫星、第二通信卫星中的“第一”、“第二”等只是用于区分特定场景下的不同通信卫星，实际上任一通信卫星视其任务都有可能成为第一通信卫星、第二通信卫星等。可以由作为第一通信卫星的通信卫星运行其集成的计算机程序来执行实施例中的通信卫星星间路由方法。也可以设置专门的控制装置，由控制装置来将多个特定的通信卫星分别设置为第一通信卫星、第二通信卫星等，并且控制这些通信卫星执行实施例中的通信卫星星间路由方法。需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读介质在计算机程序中实现，其中如此配置的介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像系统、装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。当前第1页12