[发明专利]一种基于预先分配及按需预约的卫星信道混合接入方法

说明书

本发明提供了一种基于预先分配及按需预约的卫星信道混合接入方法，空中网络中的节点基于预先分配卫星信道及按需预约资源接入卫星信道、时分多址及频分多址的混合接入方式，面向任务需求和基于节点位置信息的空天网络接入策略，能够实现广域范围对空天网络全网成员的最优接入选择控制，节约网络资源；在空中节点进行远距离移动时能够实现网络的拓扑管理，有效的降低阻塞率和时延，保证各业务的服务质量以及提高信道利用率。

技术领域

本发明属于空天信息网络技术领域，主要涉及空中节点通过接入卫星进行跨子网远程通信，具体是一种基于预先分配卫星信道及按需预约资源接入卫星信道的混合接入技术，用于空天信息网络。

背景技术

空天信息网络是陆、海、空、天的一体化网络系统，具有自主的信息获取、储存、处理及分发能力。而接入控制技术是空天信息网络提供高效快速服务的前提，是空天接入的关键技术。空天接入系统是空天信息网络的关键组成部分，是空天信息网中直接与终端用户连接的关键所在。空天接入系统针对空天地信息网络终端各种接入的需求，解决空天信息网络通信过程中产生的切换，以及无线信道资源的动态调度与分配问题。

空天信息网络具有多重特点：网络复杂性，指网络体系庞大、结构复杂、整体性突出；高动态性，指用户终端与中转节点不停移动；事件突发性，指用户数量大、业务突发性高、通信时间短；性能不稳定，指传输时延长、高误码、上下行不对称、受环境影响大；网络结构异构性，指空天网络各层组网方式不同，层次内部以及层次之间存在异构性。根据上述特点及实际应用目标，空天信息网络的体系结构设计需求可以归纳为：大容量，要求网络系统容量大、超高速、超宽带；高安全性，要求网络整体安全系数高，抗干扰力强，具有良好的动态抗毁性和鲁棒性；网络高智能化特点，即具有自组织独立运行能力以及各类子系统之间相互沟通和协作能力，可以快速链接，无缝接入；拓扑重构性，能根据节点因损坏而减少以及因补发而增加进行网络快速重构。

我国现有的各个卫星系统(如侦测卫星和导航卫星)功能不尽相同，相互孤立，彼此互不通信；而且同一类卫星(如几颗侦察卫星)之间也比较独立，难以进行相互通信，进行协同传输。目前，我国的卫星侦察系统通常采用过顶传输将观测图像回传到地面，这样响应速度较慢，难以实现空中动态决策。而无人机机群之间往往可能因为高机动及距离等因素无法实现实时互联，导致行动难以协调一致，及时完成动态任务分配。因此，研究合理、高效的接入控制技术对空天信息网络以及国防建设具有重大的现实意义。

空天信息网络作为一种庞大、复杂、技术和性能要求高的通信网，针对其接入网络的研究不仅仅只以如何使得网络资源得到最大的利用率为目标，因此不能使用普通网络中的质量保障(QoS)概念来理解。空天信息网络接入系统研究的重点在于：技术上，不仅要考虑不同类型和要求的用户终端如何接入，特别是快速运动的终端接入，还要考虑各种地理位置的子接入系统和邻近空间接入飞行器如何有效地形成一个一体化的接入网络；策略上，传统的用户接入策略，比如基于固定分配的多址接入、随机接入、基于QoS的接入等不再直接适用，接入策略必须和决策单位根据应用场景的综合因素做出的统一策略相吻合，接入策略将具体体现在各个接入技术环节中。接入点(低轨星座、中轨星座、高轨星座)的一体化管理、高速飞行器的快速接入管理和高智能接入策略将是空天信息网络高动态智能接入系统研究的核心。空天信息网络高动态智能接入系统要求合法用户终端能够及时地、整体利益最大吻合程度地接入空天信息网络，从而获得相应的服务，这就是空天信息网络接入系统的研究目标。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种在大椭圆轨道卫星的星座体制下，空中网络中的节点基于预先分配卫星信道及按需预约资源接入卫星信道、时分多址及频分多址的混合接入方式，面向任务需求和基于节点位置信息的空天网络接入策略，能够实现广域范围对空天网络全网成员的最优接入选择控制，节约网络资源；在空中节点进行远距离移动时能够实现网络的拓扑管理，有效的降低阻塞率和时延，保证各业务的服务质量以及提高信道利用率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：