一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法及系统与流程

本发明涉及卫星通信领域，更具体地说，它涉及一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法及系统。

背景技术：

1、现有技术中卫星的转发器带宽有限，用户每次使用卫星链路之前，往往需要手动向中心网管申请转发；然而，中心网管也需要人工处理申请需求，降低了分配和调度带宽资源的时效性；因此，在应急通信环境下，必须先人工申请卫星链路，之后才能使用通信业务，浪费了应急救援时间。

2、由此，本发明提供了一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法及系统，改善了上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法及系统，解决了现有技术中卫星的转发器带宽有限，需要手动向中心网管申请转发，降低了分配和调度带宽资源的时效性的技术问题。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法及系统，包括用于最优转发的调制解调器和中心网管设备；步骤如下：

3、s1、调制解调器实时获取ip报文业务类型值t，并根据获取的业务类型值t计算所需申请带宽 b；

4、s2、调制解调器与窄带连接，中心网管设备通过窄带获取申请带宽b；

5、s3、中心网管设备计算星上剩余带宽b，并将星上剩余带宽b与申请带宽b进行比较；

6、s4、中心网管设备判定符合转发的条件，并生成转发参数下发至调制解调器，完成最优转发。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述中心网管设备包括：剩余带宽计算单元、转发参数生成单元、窄带控制链路通信单元、最优转发失败告警器；所述剩余带宽计算单元用于向中心网管设备输出剩余带宽b的值；所述转发参数生成单元用于向中心网管设备输出转发参数频点f和带宽w；所述窄带控制链路通信单元用于向调制解调器下发和接收最优转发的相关控制信息；所述最优转发失败告警器用于发出最优转发失败警报。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述业务类型值t的具体值，通过ip报文的协议头来确定并由调制解调器计算；

9、所述调制解调器转发每一帧ip报文，均复制该帧具体内容并分析出协议头的数据；

10、所述调制解调器设立协议数据库，并将获取的该帧协议头数据与数据库中的协议值进行比对；

11、若比对成功，确定当前使用协议，给出业务类型值t的具体值，则t>0；

12、若比对失败，无对应业务类型值t的具体值，则t=0。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述调制解调器基于机器学习算法计算所需申请带宽 b；所述机器学习算法以预测带宽误差为因变量；以每次实占用带宽与申请带宽的差值为自变量变量 x；以为修正变量；则带宽误差的公式为：；

14、根据n次申请记录，用表示第i次记录x的值，由最小二乘法得到一个代价函数

15、。

16、作为本发明的一种优选技术方案，所述值为最小时，得到值，进而得到最优化的值，则所需申请带宽 b的值为，其中m为迭代次数，则本次上报的带宽。

17、作为本发明的一种优选技术方案，所述最优转发的条件包括：确定剩余带宽b的值，b>b；进而调制解调器业务感知的t>0，则最优转发执行成功；

18、确定剩余带宽b的值， b<b,循环执行所需带宽b的迭代训练；当b>b，则最优转发执行成功。

19、作为本发明的一种优选技术方案，最优转发执行成功后，中心网管设备生成卫星通信转发参数，参数是通信频点f和带宽w，中心网管设备通过窄带控制信道转发参数给通信双方的调制解调器设备；

20、最优转发执行失败后，调制解调器记录失败后的迭代训练次数n，当n>10时，调制解调器向中心网管设备发出最优转发失败警报。

21、作为本发明的一种优选技术方案，所述最优转发的调制解调器用于业务感知并得到t的值，t>0则通过机器学习计算出所需带宽b，并将b的值通过窄带控制接口发给中心网管设备。

22、一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发系统，所述系统包括ip报文截获复制处理器、业务类型感知识别单元、机器学习处理单元、窄带控制链路通信单元、窄带控制链路通信接口、业务数据接口；所述ip报文截获复制处理器用于向调制解调器输出截获的ip报文；所述业务类型感知识别单元用于向调制解调器输出业务类型t的值；所述机器学习处理单元用于向调制解调器输出所需带宽b的值；所述窄带控制链路通信单元用于向中心网管设备上报和接收最优转发的相关控制信息；所述窄带控制链路通信接口用于向中心网管设备发送最优转发控制信息；所述业务数据接口用于连接ip报文截获复制处理器并用于接收和转发用户的业务信息。

23、综上所述，本发明具有以下有益效果：

24、其一，本发明通过确定剩余带宽b的值，使得调制解调器业务感知的t>0，如果满足上述条件，则最优转发执行成功；确定所述实时剩余带宽b的值，若b<b；不满足最优转发条件,循环执行所需带宽b的迭代训练，，直至满足b>b，则最优转发执行成功；在应急通信环境下，无需人工申请卫星链路，就可以使用通信业务，减少了占用应急救援的时间。

25、其二，本发明最优转发方法执行成功后，中心网管设备会生成卫星通信转发参数，参数的包含通信频点f和带宽w，中心网管设备通过窄带控制信道下发转发参数给通信双方的调制解调器设备。

26、其三，本发明最优转发方法执行失败后，调制解调器会记录失败后的迭代训练次数n，当n>10时，调制解调器会向中心网管设备发出最优转发失败警报。便于中心网管设备报警，实现人工及时干预异常情况。

技术特征：

1.一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法，其特征在于，包括用于最优转发的调制解调器和中心网管设备；步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法，其特征在于：所述中心网管设备包括：剩余带宽计算单元、转发参数生成单元、窄带控制链路通信单元、最优转发失败告警器；所述剩余带宽计算单元用于向中心网管设备输出剩余带宽b的值；所述转发参数生成单元用于向中心网管设备输出转发参数频点f和带宽w；所述窄带控制链路通信单元用于向调制解调器下发和接收最优转发的相关控制信息；所述最优转发失败告警器用于发出最优转发失败警报。

3.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法，其特征在于：所述业务类型值t的具体值，通过ip报文的协议头来确定并由调制解调器计算；

4.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法，其特征在于：所述调制解调器基于机器学习算法计算所需申请带宽 b；所述机器学习算法以预测带宽误差为因变量；以每次实占用带宽与申请带宽的差值为自变量变量x；以为修正变量；则带宽误差的公式为：；

5.根据权利要求4所述的一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法，其特征在于：所述值为最小时，得到值，进而得到最优化的值，则所需申请带宽 b的值为，其中m为迭代次数，则本次上报的带宽。

6.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法，其特征在于：所述最优转发的条件包括：确定剩余带宽b的值，b>b；进而调制解调器业务感知的t>0，则最优转发执行成功；

7.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法，其特征在于：最优转发执行成功后，中心网管设备生成卫星通信转发参数，参数是通信频点f和带宽w，中心网管设备通过窄带控制信道转发参数给通信双方的调制解调器设备；

8.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法，其特征在于：所述最优转发的调制解调器用于业务感知并得到t的值，t>0则通过机器学习计算出所需带宽b，并将b的值通过窄带控制接口发给中心网管设备。

9.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发系统，其特征在于：所述系统用于实现权利要求1至7任意一项所述的基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法，所述系统包括ip报文截获复制处理器、业务类型感知识别单元、机器学习处理单元、窄带控制链路通信单元、窄带控制链路通信接口、业务数据接口；所述ip报文截获复制处理器用于向调制解调器输出截获的ip报文；所述业务类型感知识别单元用于向调制解调器输出业务类型t的值；所述机器学习处理单元用于向调制解调器输出所需带宽b的值；所述窄带控制链路通信单元用于向中心网管设备上报和接收最优转发的相关控制信息；所述窄带控制链路通信接口用于向中心网管设备发送最优转发控制信息；所述业务数据接口用于连接ip报文截获复制处理器并用于接收和转发用户的业务信息。

技术总结
本发明涉及卫星通信技术领域，公开了一种基于最小二乘法的卫星通信最优转发方法及系统，其技术方案要点是，包括用于最优转发的调制解调器和中心网管设备；具体步骤为：调制解调器实时获取IP报文业务类型值T，并根据获取的业务类型值T计算所需申请带宽B；调制解调器与窄带连接，中心网管设备通过窄带获取申请带宽B；中心网管设备计算星上剩余带宽b，并将星上剩余带宽b与申请带宽B进行比较；中心网管设备判定符合转发的条件，并生成转发参数下发至调制解调器，完成最优转发；进而在应急通信环境下，无需人工申请卫星链路，就可以使用通信业务，减少了占用应急救援的时间。

技术研发人员：李江华,齐东元,史焱,王继博
受保护的技术使用者：凯睿星通信息科技（南京）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15