[发明专利]卫星对地链路快速建立方法

说明书

所属技术领域

本发明所属技术领域为卫星通信。本方法通过卫星对地信道分析的基础上，提出了卫星通信网络中的星地链路的快速建立方法，解决了目前主要采用直接发送数据方式易丢失数据的问题，适用于我国通信卫星和军用卫星系统中卫星-地面站的链路快速建立。

背景技术

卫星通信网络系统所能提供的业务的可行性与质量在很大程度上受到卫星与终端间链路特性的影响。目前国内主要在有关卫星资源规划中涉及到卫星地面站之间的链路研究，涉及到的卫星-地面站资源优化、任务调度等，以卫星与地面站确立链路建立成功且两者可见的前提下进行的，但没有对这两者之间的链路建立能否成功进行分析；部分文献虽然在卫星与地面站的时间窗口上进行了仿真，并得出了相应的结果，但模型过于简单，没有考虑卫星与地面站之间实际传输能力的影响因素进行相关的分析。同时，目前有关星地链路建立策略等研究较多，主要采用直接发送数据方式且易丢失数据，而链路建立方法设计研究很少。因此，卫星通信网络工作中，在许多情况下有通信请求时，需首先建立通信链路：某节点通信设备首次启动之后；长时间无数据传输通信设备处于休眠状态；链路质量达不到通信要求，数据停止传输。所谓链路建立技术，就是根据一定的规则，在两个节点之间建立连接。

目前计算机网络中的TCP连接建立方法已经较为成熟，主要是采用“三次握手”机制。通过“三次握手”机制，计算机之间的链路建立过程可解决三个问题：(1)使每一方能够确知对方的存在；(2)允许双方协商相关参数；(3)能够对运输实体相关资源进行分配。在卫星通信中，对于一个地球同步卫星而言，从地面到卫星再到地面会有0.25s的传播延时。因此，卫星网络中进行链路建立时若同样采用“三次握手”机制，势必会造很大的延时。另外，由于卫星的移动特性，卫星与地面站的通信只有在规定的时间窗口内才能进行。因此，这就要求卫星与地面站之间进行连接时，需采用一种与计算机网络不同的链路建立方式，该方式要具有较小的延时，较高的链路建立概率，在链路建立时具有快速性，稳定性。

发明内容

本发明针对目前主要采用直接发送数据方式易丢失数据的问题，提出了卫星通信网络中的星地链路的快速建立方法。围绕着该方法，在充分分析了卫星通信的空间环境的基础上，设计了相关的链路建立协议、基本的帧结构、单次/多次请求链路建立模式。最后，通过对星地链路传输时间和捕获时间的分析，对帧结构中伪随机序列最优长度给出了定性分析。通过仿真分析可知，该星地链路的快速建立方法具有广泛的适用性。

一种卫星对地链路快速建立方法，其特征在于各通信节点都分为4种状态，扫描状态、等待回复信号状态、等待确认信号状态和正常通信状态

扫描状态，当卫星网络中的节点设备刚启动、节点从中断中恢复或网络重构时，节点首先进入扫描状态，查询是否有来自于本节点管理系统的“发起链路建立请求”命令，检测是否有接收到来自于其它节点的“请求链路建立”信息，如查询检测不到任何命令或信息，节点保持在扫描状态；如果收到来自于本节点管理系统的“发起请求链路建立”命令，节点将发送“请求链路建立”信息，进入等待回复信号状态；如果检测到来自于其他节点的“请求链路建立”信息，节点将发送“收到请求链路建立”信息，进入等待确认信号状态；

等待回复状态，当节点处于等待确认信号状态时，如果没有收到回复信息并且等待不超时，或虽然收到回复信息但信息为“继续”，则节点保持现状继续等待；如果没有收到回复信息并且等待超时，或虽然收到回复信息但信息为“失败”，则返回扫描状态；当收到回复信号并且信息为“正确”时，建立链路，进入正常通信状态；

等待确认状态，当节点处于等待确认状态时，如果没有收到确认信息，则节点保持现状继续等待；如果没有收到确认信息并且等待超时则返回扫描状态；当收到确认信号时，建立链路，进入正常通信状态；

当节点处于正常通信状态时，如果没有收到其它通信中断命令，则节点一直保持正常通信状态；如果收到来自于管理系统的通信结束且断开链路命令，或收到链路异常中断命令，节点将退出正常通信状态，返回到扫描状态。

当节点在以上两个状态之间进行变化时，表示有节点开始请求建立链路，链路建立模式包括两种类型：单次请求建立链路模式和多次请求链路建立模式。

所述的单次请求链路建立模式中链路建立时间和链路建立成功的概率如下：