[发明专利]基于全局业务分布的馈电链路切换方法

说明书

本发明提供了一种基于全局业务分布的馈电链路切换方法，包括：在进行馈电链路分配时，根据地面已有业务分布，将所有地面站按照所在区域的业务量进行排序，按照优先级依次为地面站的多个天线分配落地星；在为地面站分配落地星时，根据卫星可视时间、馈电链路速率、星上负载量三个参数，在优化星地间网络容量的同时，最大程度的将星上需要落地的数据进行下传，以提高馈电链路利用率。

技术领域

本发明涉及LEO卫星技术领域，特别涉及一种基于全局业务分布的馈电链路切换方法。

背景技术

低轨道卫星网络可以覆盖全球，作为地面通信网络的绝佳补充，为世界所有地区提供互联网接入服务，是下一代空天地集成通信系统的关键部分。但是卫星与地面信关站之间的馈电链路会由于卫星相对地面的高速移动以及卫星覆盖范围的变化而频繁切换。在传统的低轨卫星网络中，由于技术与应用范围的限制，卫星数量与地面站数量有限，卫星在选择地面站时通常选择距离最近的地面站作为落地信关站。随着各类巨型低轨卫星星座的提出，地面站的数量也随之增加，如Starlink的巨型星座未来将需要超过10000个信关站作为空间信息网的地面支撑。为了实现全球无间隙覆盖，低轨卫星网络中卫星间的轨迹区域通常存在重叠，这种情况在极轨道网络的中高纬度地区更加明显。地面站的密集部署与卫星间重叠覆盖使得卫星在同一时间内与多个地面信关站可见，而信关站也同时可与多个卫星可见，在这种情况下如何为卫星合理选择落地信关站，使得空间信息网与地面信关站之间的网络容量最大，且各信关站间承载的流量均衡不阻塞亟待研究。

在星地融合网络中，卫星与地面间的切换主要分为卫星与地面固定信关站间的馈电链路切换、以及卫星与地面移动用户之间的用户链路切换，而由于现有低轨卫星星座地面信关站数量有限，故大多数研究都围绕用户链路的切换而展开。现有技术中没有研究星间链路的低轨卫星星座馈电链路切换，当卫星间可通过星间链路卸载数据、地面站数量增加、地面站可同时连接多个卫星时，现有技术没有提出较好的解决方案。

低轨卫星星座主要分布在距离地面500-1500千米的低空轨道上，与 GEO卫星相比，LEO卫星具有较低的传输时延和较弱的信号衰减，可以有效降低发射功率，控制成本，因此低轨卫星网络在通信系统的未来发展中占有重要地位。另一方面，LEO卫星质量、尺寸与覆盖面积都更小，建设巨型低轨卫星星座是主要的发展趋势，这样可以降低生产成本，也可以通过多星覆盖增加网络容量。在LEO网络中，当地面信关站离开卫星的星下覆盖区域，卫星与地面站间的馈电链路将断开，此时信关站必须切换到另一个(或几个)可见范围内的卫星，确保星地之间的馈电链路连接。随着LEO卫星通信系统的普及，LEO网络中卫星节点的数量与地面信关站的数量都在增加，且低轨卫星相对地面在做高速运动，卫星与地面信关站间馈电链路切换的选择更加重要。而现有技术中的上述问题导致现有的巨型极轨道LEO卫星网络馈电链路切换频繁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于全局业务分布的馈电链路切换方法，以解决现有的巨型极轨道LEO卫星网络馈电链路切换频繁的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于全局业务分布的馈电链路切换方法，包括：

在进行馈电链路分配时，根据地面已有业务分布，将所有地面站按照所在区域的业务量进行排序，按照优先级依次为地面站的多个天线分配落地星；以及

在为地面站分配落地星时，根据卫星可视时间、馈电链路速率、星上负载量三个参数，在优化星地间网络容量的同时，最大程度的将星上需要落地的数据进行下传，以提高馈电链路利用率。

可选的，在所述的基于全局业务分布的馈电链路切换方法中，还包括：

在卫星工具包中建立低轨卫星网络模型与地面站模型，观测地面站与低轨卫星网络卫星节点之间的切换关系，并统计某时间段内地面信关站的可视卫星及可视时间；

以信关站部署密集的区域分布为主，并在其他陆地边缘部署地面站；