[发明专利]一种隐蔽可重构的卫星测运控网络装置及部署方法

权利要求书

1.一种隐蔽可重构的卫星测运控网络装置，其特征在于，网络化射频前端是负责对卫星信号的收发，分布式云基带进行调制解调、并发计算；所述网络化射频前端和分布式云基带分别通过光纤接入外部通用光纤交换机；其中：

所述网络化射频前端包含模拟前端模块、模数转换模块、光口逻辑模块，三个模块设计在一块电路板上，模拟前端模块电路上直接与模数转换模块相连，模数转换模块电路上直接与光口逻辑模块相连，光口逻辑模块通过光纤与外部通用光纤交换机相连；

网络化射频前端中的模拟前端模块，负责收发卫星无线信号；发送卫星无线信号时，将模数转模块发来的模拟数据进行频率搬移后，输出到天线；接收卫星无线信号时，将天线传输的空口卫星无线信号依次进行频率搬移、带通滤波放大至信号可采样区间后，输出到模数转换模块；

网络化射频前端中的模数转换模块，实现模拟信号与数字信号间的相互转换；模拟信号的收发端口为模拟前端模块，数字信号的收发端口为光口逻辑模块；

网络化射频前端中的光口逻辑模块，实现数字信号与网络数据包格式的相互转换；数字信号的收发端口为模数转换模块，网络数据包的收发通过光纤与外部通用光纤交换机进行；

所述分布式云基带包含FPGA加速单元和虚拟设施软件平台，FPGA加速单元通过PCIe接口接入分布式云基带，虚拟设施软件平台运行在分布式云基带的操作系统中；

分布式云基带中的FPGA加速单元，实现网络数据包与原始数据的转换；网络数据包的收发通过光纤与外部通用光纤交换机进行，原始数据的收发端口为上层应用；网络数据包转换为原始数据的步骤为：提取数字信号、下变频、基带解调、同步译码，原始数据转换为网络数据包的步骤为：同步编码、基带调制、上变频、打包为网络数据包；

分布式云基带中的虚拟设施软件平台完成对FPGA计算单元的硬件计算的调度，为上层应用提供加速处理高并发、低时延的数据流的软件接口。

2.根据权利要求1所述装置的一种隐蔽可重构的卫星测运控网络部署方法，其特征在于，采用网络状态匹配组网方式的模式，为不同网络状态划分资源调度等级，分布式云基带可通过光纤网络实时改变调度网络化射频前端的策略；该网络部署方法的步骤包括如下：

步骤1，部署网络射频前端：

根据卫星测运控网络的规模确定待部署的网络化射频前端数量，将等量的网络化射频前端部署在地面具有供电和光纤网络的不同基础设施中，网络化射频前端启动后在光纤网络中周期性地扩散表明自身在网的网络心跳包；

步骤2，部署分布式云基带：

根据卫星测运控网络的规模确定待部署的分布式云基带数量，将等量的分布式云基带部署在地面具有供电和光纤网络的室内机房中；

步骤3，建立网络化射频前端与分布式云基带的卫星测运控网络连接：

步骤3.1，分布式云基带在光纤网络中寻找所有满足在网且点对点传播时延较低条件的网络化射频前端；

步骤3.2，所有分布式云基带都会与满足条件的网络化射频前端建立卫星测运控网络连接，并获取网络化射频前端的经纬度位置信息，再将该网络化射频前端加入到自己维护的前端集合S中；

步骤4，接收卫星信号：

步骤4.1，分布式云基带给前端集合S中所有网络化射频前端下发接收卫星测控信号的指令，收到指令的网络化射频前端开始接收卫星信号；

步骤4.2，网络化射频前端的模拟前端模块将天线接收的空口卫星无线信号，依次进行频率搬移、带通滤波放大至信号可采样区间后的模拟信号输出到模数转换模块；

步骤4.3，模数转换模块将采样区间内的模拟信号转换为数字信号后的数字信号，输出到光口逻辑模块；

步骤4.4，光口逻辑模块将数字信号打包为网络数据包后，通过光纤网络接口输出到通用光纤交换机，由光纤网络转发到下发接收卫星无线信号指令的分布式云基带中；

步骤5，恢复原始数据：

分布式云基带中的FPGA加速单元，将网络数据包中的数字信号经过下变频、基带解调、同步译码计算后，恢复出原始数据供上层应用使用；

步骤6，判断网络化射频的网络数据包是否能恢复出原始数据，若是，分布式云基带将该网络化射频前端加入到自己维护的有效集合V，执行步骤8；否则，分布式云基带将该网络化射频前端从无效集合W，执行步骤7；

步骤7，关闭无法恢复出原始数据的网络化射频前端：

分布式云基带给无效集合W中所有网络化射频前端下发停止接收卫星信号的指令，收到停止接收指令的网络化射频前端停止对卫星无线信号的接收；

步骤8，捕获卫星信号：

利用分布式云基带中的虚拟设施软件平台的加速计算能力，分布式云基带提取所有有效原始数据，并行比对计算，得到在轨卫星当前信息；分布式云基带结合有效集合V中所有网络化射频前端的经纬度，构建网络化射频前端和卫星轨道位置的空间拓扑图；

步骤9，追踪卫星信号：

当卫星信号变化时，卫星测运控网络后端总部只开启空间位置上和卫星运动轨迹相关的分布式云基带和网络化射频前端，实时捕捉卫星信号，完成卫星测运控网络的构建；

步骤10，建立卫星测运控网络状态与组网方式的映射关系：

步骤10.1，当在轨卫星的信号状态固定时，设定卫星测运控网络状态为常态，组网方式为固定组网；

步骤10.2，当在轨卫星的信号状态实时变化时，设定卫星测运控网络状态为变换态，组网方式为选择组网；

步骤10.3，当外部无线环境处于监控或大范围干扰时，设定卫星测运控网络状态为对抗态，组网方式为随机组网。