一种基于网络编码和调制反射的卫星通信方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于网络编码和调制反射的卫星通信方法及系统，包括：构建基于调制反射的卫星通信网络，并基于所述卫星通信网络，构建多个通过预设网络编码方式进行卫星通信的预设基础结构；基于多个预设基础结构，并对卫星通信网络进行结构拆分，得到至少一种包含至少一个卫星网络基础结构的第一拆分方式，并基于预设网络编码方式，获取每种第一拆分方式中所有的预设基础结构进行卫星数据传输的总传输时长；在所有的总传输时长中，将满足预设条件的总传输时长所对应的第一拆分方式确定为目标拆分方式，以通过目标拆分方式对应的每个预设基础结构进行卫星数据传输。本发明专利技术提高了卫星通信系统的吞吐量。高了卫星通信系统的吞吐量。高了卫星通信系统的吞吐量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于网络编码和调制反射的卫星通信方法及系统


[0001]本专利技术涉及卫星通信
，尤其涉及一种基于网络编码和调制反射的卫星通信方法及系统。

技术介绍

[0002]在激光通信中，逆向调制反射技术是一种非对称激光通信链路，与传统激光通信不同的是，调制反射器(Modulated
‑
Retro Reflector，MRR)仅需要一端的瞄准捕获跟踪(Pointing，Acquisition and Tracking，PAT)，另一端是角反射器或具有猫眼效应的调制反射系统。调制反射器较传统激光通信终端具有更低的SWaP值，适合在微小卫星平台上使用。当两颗卫星相距较远而无法进行直接通信时，可以借助中继卫星对信号进行转发。在网络编码技术中，特别是物理层网络编码(physical layer network coding，PNC)技术能够在中继节点对接收的叠加信号进行映射，从而降低双向中继系统的通信时间。在基于MRR的卫星网络中使用PNC技术，有望提高网络的吞吐量等性能。
[0003]在现有技术中，
①
仅针对传统的微波通信系统进行了设计，只考虑了地面通信系统以及单个中继的方案。
②
没有考虑如何在更多节点的网络系统中使用PNC，不适用于多点卫星组网，且没有考虑网络层的网络编码方案。
③
仅针对使用MRR的卫星网络中的通信协议进行了设计，没有考虑使用PNC技术来对网络系统的性能进行提升。
[0004]因此，亟需提供一种技术方案解决上述技术问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于网络编码和调制反射的卫星通信方法及系统。
[0006]本专利技术的一种基于网络编码和调制反射的卫星通信方法的技术方案如下：
[0007]构建包含多个作为骨干网络层的第一卫星和多个作为数据采集层的第二卫星的卫星通信网络，并基于所述卫星通信网络，构建多个通过预设网络编码方式进行卫星通信的预设基础结构；其中，任一第一卫星上设置一个调制反射器、两个发射机和一个接收机，任一第二卫星上设置一个调制反射器和一个接收机；
[0008]基于多个预设基础结构，对所述卫星通信网络进行结构拆分，得到至少一种包含至少一个卫星网络基础结构的第一拆分方式，并基于所述预设网络编码方式，获取每种第一拆分方式中所有的预设基础结构进行卫星数据传输的总传输时长；其中，任一预设基础结构包括：至少一个中继节点、至少两个端节点和多个预设数据流，任一端节点通过该端节点对应卫星上所设置的调制反射器发射卫星数据；任一中继节点为第一卫星，任一端节点为第一卫星或第二卫星；
[0009]在所有的总传输时长中，将满足预设条件的总传输时长所对应的第一拆分方式确定为目标拆分方式，以通过所述目标拆分方式对应的每个预设基础结构进行卫星数据传输。
[0010]本专利技术的一种基于网络编码和调制反射的卫星通信方法的有益效果如下：
[0011]本专利技术的方法通过在卫星通信中采用网络编码和调制反射技术，并根据卫星网络通信中的数据流对卫星网络结构进行拆分，提高了卫星通信系统的吞吐量。
[0012]在上述方案的基础上，本专利技术的一种基于网络编码和调制反射的卫星通信方法还可以做如下改进。
[0013]进一步，当所述预设网络编码方式为物理层网络编码方式时，基于所述预设网络编码方式，获取任一第一拆分方式中所有的预设基础结构进行卫星数据传输的总传输时长的步骤，包括：
[0014]基于所述物理层网络编码方式，获取所述任一第一拆分方式中的每个预设基础结构进行卫星数据传输所用的第一传输时长，并将该第一拆分方式对应的所有的第一传输时长的总和确定为该第一拆分方式中的总传输时长。
[0015]进一步，通过物理层网络编码方式进行卫星数据传输的过程为：
[0016]基于任一预设数据流的传输方向，通过该预设数据流对应的预设基础结构的两个端节点同时向该预设基础结构的中继节点发射卫星数据，以使该中继节点对两个端节点所发送的卫星数据的叠加值进行映射处理，得到目标映射数据，并将所述第一异或数据分别发送至每个端节点，以使每个端节点根据所述目标映射数据和该端节点所发送的卫星数据得到该预设数据流对应的卫星传输数据；其中，映射处理方式包括：数据异或处理和数据叠加放大处理；当所述映射方式为所述数据异或处理时，所述目标映射数据为：目标异或数据；当所述映射方式为所述数据叠加放大处理，所述目标映射数据为：目标叠加数据。
[0017]进一步，当所述预设网络编码方式为网络层网络编码方式时，基于所述预设网络编码方式，获取任一第一拆分方式中所有的预设基础结构进行卫星数据传输的总传输时长的步骤，包括：
[0018]基于所述网络层网络编码方式，获取所述任一第一拆分方式中的每个预设基础结构进行卫星数据传输所用的第二传输时长，并将该第一拆分方式对应的所有的第二传输时长的总和确定为该第一拆分方式中的总传输时长。
[0019]进一步，通过网络层网络编码方式进行卫星数据传输的过程为：
[0020]基于任一预设数据流的传输方向，通过该预设数据流对应的预设基础结构的一个端节点向该预设基础结构的中继节点发射第一卫星数据，并通过该预设基础结构的另一端节点向该中继节点发射第二卫星数据，以使该中继节点将所述第一卫星数据和所述第二卫星数据进行异或处理，得到并将第一异或数据分别发送至该预设基础结构的两个端节点，以使该预设基础结构的每个端节点根据所述第一异或数据和该端节点所发送的卫星数据得到该预设数据流对应的卫星传输数据。
[0021]进一步，所述预设条件为：传输时长最短。
[0022]本专利技术的一种基于网络编码和调制反射的卫星通信系统的技术方案如下：
[0023]包括：构建模块、处理模块和运行模块；
[0024]所述构建模块用于：构建包含多个作为骨干网络层的第一卫星和多个作为数据采集层的第二卫星的卫星通信网络，并基于所述卫星通信网络，构建多个通过预设网络编码方式进行卫星通信的预设基础结构；其中，任一第一卫星上设置一个调制反射器、两个发射机和一个接收机，任一第二卫星上设置一个调制反射器和一个接收机；
[0025]所述处理模块用于：基于多个预设基础结构，对所述卫星通信网络进行结构拆分，得到至少一种包含至少一个卫星网络基础结构的第一拆分方式，并基于所述预设网络编码方式，获取每种第一拆分方式中所有的预设基础结构进行卫星数据传输的总传输时长；其中，任一预设基础结构包括：至少一个中继节点、至少两个端节点和多个预设数据流，任一端节点通过该端节点对应卫星上所设置的调制反射器发射卫星数据；任一中继节点为第一卫星，任一端节点为第一卫星或第二卫星；
[0026]所述运行模块用于：在所有的总传输时长中，将满足预设条件的总传输时长所对应的第一拆分方式确定为目标拆分方式，以通过所述目标拆分方式对应的每个预设基础结构进行卫星数据传输。
[0027]本专利技术的一种基于网络编码和调制反射的卫星通信系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于网络编码和调制反射的卫星通信方法，其特征在于，包括：构建包含多个作为骨干网络层的第一卫星和多个作为数据采集层的第二卫星的卫星通信网络，并基于所述卫星通信网络，构建多个通过预设网络编码方式进行卫星通信的预设基础结构；其中，任一第一卫星上设置一个调制反射器、两个发射机和一个接收机，任一第二卫星上设置一个调制反射器和一个接收机；基于多个预设基础结构，对所述卫星通信网络进行结构拆分，得到至少一种包含至少一个卫星网络基础结构的第一拆分方式，并基于所述预设网络编码方式，获取每种第一拆分方式中所有的预设基础结构进行卫星数据传输的总传输时长；其中，任一预设基础结构包括：至少一个中继节点、至少两个端节点和多个预设数据流，任一端节点通过该端节点对应卫星上所设置的调制反射器发射卫星数据；任一中继节点为第一卫星，任一端节点为第一卫星或第二卫星；在所有的总传输时长中，将满足预设条件的总传输时长所对应的第一拆分方式确定为目标拆分方式，以通过所述目标拆分方式对应的每个预设基础结构进行卫星数据传输。2.根据权利要求1所述的基于网络编码和调制反射的卫星通信方法，其特征在于，当所述预设网络编码方式为物理层网络编码方式时，基于所述预设网络编码方式，获取任一第一拆分方式中所有的预设基础结构进行卫星数据传输的总传输时长的步骤，包括：基于所述物理层网络编码方式，获取所述任一第一拆分方式中的每个预设基础结构进行卫星数据传输所用的第一传输时长，并将该第一拆分方式对应的所有的第一传输时长的总和确定为该第一拆分方式中的总传输时长。3.根据权利要求2所述的基于网络编码和调制反射的卫星通信方法，其特征在于，通过物理层网络编码方式进行卫星数据传输的过程为：基于任一预设数据流的传输方向，通过该预设数据流对应的预设基础结构的两个端节点同时向该预设基础结构的中继节点发射卫星数据，以使该中继节点对两个端节点所发送的卫星数据的叠加值进行映射处理，得到目标映射数据，并将所述第一异或数据分别发送至每个端节点，以使每个端节点根据所述目标映射数据和该端节点所发送的卫星数据得到该预设数据流对应的卫星传输数据；其中，映射处理方式包括：数据异或处理和数据叠加放大处理；当所述映射方式为所述数据异或处理时，所述目标映射数据为：目标异或数据；当所述映射方式为所述数据叠加放大处理，所述目标映射数据为：目标叠加数据。4.根据权利要求1所述的基于网络编码和调制反射的卫星通信方法，其特征在于，当所述预设网络编码方式为网络层网络编码方式时，基于所述预设网络编码方式，获取任一第一拆分方式中所有的预设基础结构进行卫星数据传输的总传输时长的步骤，包括：基于所述网络层网络编码方式，获取所述任一第一拆分方式中的每个预设基础结构进行卫星数据传输所用的第二传输时长，并将该第一拆分方式对应的所有的第二传输时长的总和确定为该第一拆分方式中的总传输时长。5.根据权利要求4所述的基于网络编码和调制反射的卫星通信方法，其特征在于，通过网络层网络编码方式进行卫星数据传输的过程为：基于任一预设数据流的传输方向，通过该预设数据流对应的预设基础结构的一个端节点向该预设基础结构的中继节点发射第一卫星数据，并通过该预设基础结构的另一端节点向该中继节点发射第二卫星数据，以使该...

【专利技术属性】
技术研发人员：路璐，申鹏飞，汉鹏武，贾艳梅，吕从民，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：