(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010727531.6
(22)申请日 2020.07.27
(71)申请人 昆宇蓝程（北京）科技有限责任公司
地址 100089 北京市海淀区翠湖南环路13
号院1号楼3层310室
申请人 昆宇蓝程（西安）信息技术有限公司
(72)发明人 吉旭东
(74)专利代理机构 北京贵都专利代理事务所
(普通合伙) 11649
代理人 李新锋
(51)Int.Cl.
H04B 7/185(2006.01)
H04L 29/06(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种卫星互联网随遇接入系
统，其特征在于，包括卫星网管系统、汇聚交换
调器；所述卫星网管系统通过本地有线网络连接
汇聚交换机；所述汇聚交换机通过本地有线网络
连接若干台接入交换机；所述接入交换机通过本
地有线网络连接若干台主站调制解调器；所述主
站调制解调器通过卫星无线链路连接若干台远
固定驻留或者弹性驻留方式实现控制信道全空
域覆盖；接入节点通过激活M个阵元形成返向全
景固定波束，用于承载接入申请消息、寻呼响应
消息、业务申请消息等，利用多个返向全景固定
波束实现控制信道同时全空域覆盖。权利要求书1页 说明书3页CN 111884707 A 2020.11.03
C N 111884707
A
1.卫星互联网随遇接入系统，其特征在于，包括卫星网管系统、汇聚交换机、接入交换机、主站调制解调器、远端站调制解调器；所述卫星网管系统通过本地有线网络连接汇聚交换机；所述汇聚交换机通过本地有线网络连接若干台接入交换机；所述接入交换机通过本地有线网络连接若干台主站调制解调器；所述主站调制解调器通过卫星无线链路连接若干台远端站调制解调器；工作时，首先远端站调制解调器开机；步骤二：远端站调制解调器内嵌的网管代理软件通过网管信道向网管系统发起设备接入认证请求；步骤三：网管系统查询本地数据库，比对远端站调制解调器预先注册登记过的身份信息
进行身份认证；步骤四：若认证失败，则判断该远端站调制解调器为非法设备，禁止入网，通信过程终止，转步骤十一；步骤五：若认证通过，网管系统为远端站调制解调器分配卫星频点资源和主站调制解调器，并分别向主站调制解调器和远端站调制解调器下发通信参数；步骤六：主站调制解调器和远端站调制解调器接收参数，进行参数校验，然后进行参数配置；步骤七：远端站调制解调器和关口站调制解调器开始建立业务链路；步骤八：网管系统向对应的接入交换机发送ACL流过滤策略和流重定向命令；步骤九：业务数据传输；步骤十：通信结束，网管系统回收通信资源；步骤十一：流程结束。
2.根据权利要求1所述的卫星互联网随遇接入系统，其特征在于，所述卫星网管系统作为接入节点的全空域多目标测控通信系统，利用数字波束形成原理，分别形成增益低、覆盖广的全景固定波束或者增益高、波束宽度较窄的扫描波束；接入节点采用前向多波束扫描+返向全景固定波束接入模式，即接入节点通过激活N个阵元形成前向扫描波束，每个扫描波束按照扫描图案扫描各自区域，共利用多个前向扫描波束分区扫描实现全空域覆盖，同时接入节点通过激活M个阵元形成返向全景波束，每个全景固定波束覆盖一定空域，利用多个返向全景固定波束实现同时全空域覆盖。
3.根据权利要求1所述的卫星互联网随遇接入系统，其特征在于，所述前向扫描波束用于承载广播消息、接入响应消息、寻呼消息和身份认证消息，返
向全景固定波束用于承载接入申请消息、寻呼响应消息和业务申请消息。
4.根据权利要求1所述的卫星互联网随遇接入系统，其特征在于，所述扫描波束的驻留方式分为固定驻留和弹性驻留两种，固定驻留方式即前向扫描波束驻留时间为定值，弹性驻留方式即前向扫描波束根据接入卫星数量动态调整驻留时间。
5.根据权利要求1所述的卫星互联网随遇接入系统，其特征在于，所述链路连接建立后，接入节点基于返向全景波束接收卫星基本状态信息，完成卫星基本状态管理；在用户中心发起的业务接入阶段，接入节点基于业务服务策略，通过前向扫描波束发起寻呼申请，通过返向全景波束接收卫星发起的业务应答消息；在卫星自主发起的业务接入阶段，接入节点通过返向全景波束接收卫星发起的业务申请消息，通过前向扫描波束分配业务信道资源，完成业务接入。
权 利 要 求 书1/1页CN 111884707 A
卫星互联网随遇接入系统
技术领域
[0001]本发明涉及卫星技术领域，更具体的说是涉及卫星互联网随遇接入系统。
背景技术
[0002]随着航天技术的快速发展，立方星等小型卫星得到快速发展与部署，以商业、侦察等用途为主的中小型航天器系统多采用星座部署式的系统架构，空间操控管理对象急剧增多。传统的地面主导计划接入模式将面临巨大压力，暴露出工作效率低、实时性不强、故障发现和应急抢救不及时等方面的问题，严重影响到网络的运行效率。在该应用场景下，需建立一种适应大航天时代的灵活接入模式，提升测控通信网络运行效率。
[0003]此外，随着新型智能用户平台的技术发展，卫星平台将会向在轨自主管理的方向发展(如0.3m分辨率光学成像卫星)，催生出天地协同任务驱动模式。在该模式下，星上自主判断卫星运行是否正常，出现异常后卫星主动发起回传，实时向用户中心提供平台运行的综合态势信息，以减少地面人工判断和管理的工作量；除了星上自主健康管理，卫星亦可根据侦察、遥感等数据量承载情况，主动发起业务服务申请，将数据及时卸载并回传至用户中心；用户除了为自身数据传输任务需求直接提出数据传输使用申请，也可实现多个用户目标协同应用，即由某一个用户目标提出其他用户目标协同工作的使用需求，通过测控通信系统向相应协同工作用户目标发送任务计划，调用数传资源支持其业务数据的传输。但是，目前传统计划接入并不支持天地协同任务驱动模式。
[0004]因此，如何提供一种可以解决上述问题的卫星互联网随遇接入系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种卫星互联网随遇接入系统，其不仅可以降低星载设备复杂度，还能提高接入实时性。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007]卫星互联网随遇接入系统，其特征在于，包括卫星网管系统、汇聚交换机、接入交换机、主站调制解调器、远端站调制解调器；所述卫星网管系统通过本地有线网络连接汇聚交换机；所述汇聚交换机通过本地有线网络连接若干台接入交换机；所述接入交换机通过本地有线网络连接若干台主站调制解调器；所述主站调制解调器通过卫星无线链路连接若干台远端站调制解调器；工作时，首先远端站调制解调器开机；步骤二：远端站调制解调器内嵌的网管代理软件通过网管信道向网管系统发起设备接入认证请求；步骤三：网管系统查询本地数据库，比对远端站调制解调器预先注册登记过的身份信息进行身份认证；步骤四：若认证失败，则判断该远端站调制解调器为非法设备，禁止入网，通信过程终止，转步骤十一；步骤五：若认证通过，网管系统为远端站调制解调器分配卫星频点资源和主站调制解调器，并分别向主站调制解调器和远端站调制解调器下发通信参数；步骤六：主站调制解调器和远端站调制解调器接收参数，进行参数校验，然后进行参数配置；步骤七：远端站调制
解调器和关口站调制解调器开始建立业务链路；步骤八：网管系统向对应的接入交换机发送ACL流过滤策略和流重定向命令；步骤九：业务数据传输；步骤十：通信结束，网管系统回收通信资源；步骤十一：流程结束。
[0008]优选的，在上述一种卫星互联网随遇接入系统中，所述卫星网管系统作为接入节点的全空域多目标测控通信系统，利用数字波束形成原理，分别形成增益低、覆盖广的全景固定波束或者增益高、波束宽度较窄的扫描波束；接入节点采用前向多波束扫描+返向全景固定波束接入模式，即接入节点通过激活N个阵元形成前向扫描波束，每个扫描波束按照扫描图案扫描各自区域，共利用多个前向扫描波束分区扫描实现全空域覆盖，同时接入节点通过激活M个阵元形成返向全景波束，每个全景固定波束覆盖一定空域，利用多个返向全景固定波束实现同时全空域覆盖。
[0009]优选的，在上述一种卫星互联网随遇接入系统中，所述前向扫描波束用于承载广播消息、接入响应消息、寻呼消息和身份认证消息，返向全景固定波束用于承载接入申请消息、寻呼响应消息和业务申请消息。
[0010]优选的，在上述一种卫星互联网随遇接入系统中，所述扫描波束的驻留方式分为固定驻留和弹性驻留两种，固定驻留方式即前向扫描波束驻留时间为定值，弹性驻留方式即前向扫描波束根据接入卫星数量动态调整驻留时间。
[0011]优选的，在上述一种卫星互联网随遇接入系统中，所述链路连接建立后，接入节点基于返向全景波束接收卫星基本状态信息，完成卫星基本状态管理；在用户中心发起的业务接入阶段，接入节点基于业务服务策略，通过前向扫描波束发起寻呼申请，通过返向全景波束接收卫星发起的业务应答消
息；在卫星自主发起的业务接入阶段，接入节点通过返向全景波束接收卫星发起的业务申请消息，通过前向扫描波束分配业务信道资源，完成业务接入。
[0012]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明对数据流的过滤既可以通过终端的MAC地址实现，也可以通过终端的IP地址来实现，过滤规则非常灵活，用户可以自定义流量过滤策略；2)采用卫星网管系统动态配置ACL列表，动态实现数据流的重定向，不需要操作员手工干预，降低操作复杂性，适合大规模组网应用，维护管理方便；3)可以通过调整ACL控制规则，灵活调整流量过滤策略，阻止无效报文的转发，有效节约卫星传输带宽资源；4)采用流重定向技术，可以防止广播报文的重复转发；5)基于卫星网管和ACL规则，可以灵活方便地实现终端设备的入网认证，杜绝非授权卫星终端的非法接入；
[0013]本发明采用的前向多波束扫描+返向全景固定波束接入模式可有效提高接入实时性。
具体实施方式
[0014]下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015]请参阅本发明公开的一种卫星互联网随遇接入系统，具体包括：
[0016]包括卫星网管系统、汇聚交换机、接入交换机、主站调制解调器、远端站调制解调
器；所述卫星网管系统通过本地有线网络连接汇聚交换机；所述汇聚交换机通过本地有线网络连接若干台接入交换机；所述接入交换机通过本地有线网络连接若干台主站调制解调器；所述主站调制解调器通过卫星无线链路连接若干台远端站调制解调器；工作时，首先远端站调制解调器开机；步骤二：远端站调制解调器内嵌的网管代理软件通过网管信道向网管系统发起设备接入认证请求；步骤三：网管系统查询本地数据库，比对远端站调制解调器预先注册登记过的身份信息进行身份认证；步骤四：若认证失败，则判断该远端站调制解调器为非法设备，禁止入网，通信过程终止，转步骤十一；步骤五：若认证通过，网管系统为远端站调制解调器分配卫星频点资源和主站调制解调器，并分别向主站调制解调器和远端站调制解调器下发通信参数；步骤六：主站调制解调器和远端站调制解调器接收参数，进行参数校验，然后进行参数配置；步骤七：远端站调制解调器和关口站调制解调器开始建立业务链路；步骤八：网管系统向对应的接入交换机发送ACL流过滤策略和流重定向命令；步骤九：业务数据传输；步骤十：通信结束，网管系统回收通信资源；步骤十一：流程结束。
[0017]为了进一步优化上述技术方案，所述卫星网管系统作为接入节点的全空域多目标测控通信系统，利用数字波束形成原理，分别形成增益低、覆盖广的全景固定波束或者增益高、波束宽度较窄的扫描波束；接入节点采用前向多波束扫描+返向全景固定波束接入模式，即接入节点通过激活N个阵元形成前向扫描波束，每个扫描波束按照扫描图案扫描各自区域，共利用多个前向扫描波束分区扫描实
现全空域覆盖，同时接入节点通过激活M个阵元形成返向全景波束，每个全景固定波束覆盖一定空域，利用多个返向全景固定波束实现同时全空域覆盖。
[0018]为了进一步优化上述技术方案，所述前向扫描波束用于承载广播消息、接入响应消息、寻呼消息和身份认证消息，返向全景固定波束用于承载接入申请消息、寻呼响应消息和业务申请消息。
[0019]为了进一步优化上述技术方案，所述扫描波束的驻留方式分为固定驻留和弹性驻留两种，固定驻留方式即前向扫描波束驻留时间为定值，弹性驻留方式即前向扫描波束根据接入卫星数量动态调整驻留时间。
[0020]为了进一步优化上述技术方案，所述链路连接建立后，接入节点基于返向全景波束接收卫星基本状态信息，完成卫星基本状态管理；在用户中心发起的业务接入阶段，接入节点基于业务服务策略，通过前向扫描波束发起寻呼申请，通过返向全景波束接收卫星发起的业务应答消息；在卫星自主发起的业务接入阶段，接入节点通过返向全景波束接收卫星发起的业务申请消息，通过前向扫描波束分配业务信道资源，完成业务接入
[0021]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0022]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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