Tdma星狀網(wǎng)綜合業(yè)務中心交換與信道分配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種TDMA星狀網(wǎng)綜合業(yè)務中心交換與信道分配方法，它涉及TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)星狀組網(wǎng)條件下綜合業(yè)務傳輸實現(xiàn)方法，能有效解決星狀網(wǎng)下中心站與小站間、各小站間業(yè)務數(shù)據(jù)并存互通的問題。本發(fā)明通過中心站轉發(fā)和雙向業(yè)務分配，實現(xiàn)了星狀網(wǎng)全網(wǎng)業(yè)務互通，并針對實時和非實時類業(yè)務，靈活分配信道資源，進一步實現(xiàn)了區(qū)別化的傳輸服務。本發(fā)明實現(xiàn)主要基于業(yè)務流劃分與標記、雙向時隙申請分配、業(yè)務流中心轉發(fā)三個主要過程。具有實現(xiàn)簡單、應用靈活、具有一定服務保障能力等特點，特別適合應用于TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)的星狀組網(wǎng)下綜合業(yè)務傳輸過程。
【專利說明】TDMA星狀網(wǎng)綜合業(yè)務中心交換與信道分配方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及TDMA (時分多址)衛(wèi)星通信領域中基于星狀組網(wǎng)的綜合業(yè)務傳輸和資源分配方法，并通過業(yè)務流分類進一步實現(xiàn)了一定程度的傳輸服務質量保證功能。特別適用于基于TDM/TDMA體制的星狀組網(wǎng)應用中綜合業(yè)務的傳輸過程。
【背景技術】
[0002]TDMA星狀組網(wǎng)技術脫胎于MF-TDMA (多頻時分多址)體制衛(wèi)星通信技術，是為了適應中心與大量低速站點通信的應用需求而發(fā)展起來的一種星狀組網(wǎng)通信體制。它將MF-TDMA系統(tǒng)中心站的發(fā)送載波特例化為一條TDM載波，由中心站獨享，其他所有小站接收。而所有小站發(fā)送的多條低速返向業(yè)務載波組，由中心站采用多載波并行解調技術統(tǒng)一接收，返向載波組內仍采用TDMA體制，一條低速載波可供多個分時小站共享。這種上下行體制充分利用了中心站和各小站的收發(fā)能力，可以在實現(xiàn)中心站高速的廣播發(fā)送的同時，保持TDMA體制綜合業(yè)務傳輸?shù)膬?yōu)點。
[0003]在星狀網(wǎng)組網(wǎng)應用下，TDMA系統(tǒng)內的所有小站均只和中心站互通，為了滿足小站間互通的需要，中心站需要對小站間的業(yè)務數(shù)據(jù)進行轉發(fā)。這一轉發(fā)過程如果由業(yè)務系統(tǒng)中心來進行，一方面提高了業(yè)務系統(tǒng)的復雜性，另一方面增加了業(yè)務系統(tǒng)與衛(wèi)通系統(tǒng)間的交互，降低了應用靈活性。反之，業(yè)務轉發(fā)過程在通信系統(tǒng)內部完成時，則需要一個簡單可靠業(yè)務數(shù)據(jù)中心交換的實現(xiàn)方式，并考慮轉發(fā)業(yè)務數(shù)據(jù)和中心站自身業(yè)務數(shù)據(jù)在前向信道資源上的分配關系，以及需要轉發(fā)的業(yè)務數(shù)據(jù)返向與前向信道資源的匹配性。另外，如何實現(xiàn)綜合業(yè)務接入中不同業(yè)務的服務質量要求，也需要在業(yè)務交換和資源申請分配中進行統(tǒng)一考慮。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服上述【背景技術】中的應用難點而提供一種由衛(wèi)星通信系統(tǒng)內部自行完成中心交換的業(yè)務傳輸和資源分配方法。本發(fā)明通過業(yè)務流分類和標記，統(tǒng)一的雙向資源申請分配和中心按標記交換的控制過程，完成了星狀網(wǎng)中心交換傳輸，實現(xiàn)了業(yè)務數(shù)據(jù)的全網(wǎng)互通和廣播，更在此基礎上完成了前向和返向信道資源的按需分配，實現(xiàn)了一定程度上的業(yè)務服務質量保證能力。本發(fā)明具有控制方法簡單易于實現(xiàn)、應用方式靈活、具備一定服務質量保證能力的優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，包括以下步驟:
[0006]( I)各站收到業(yè)務數(shù)據(jù)后，首先將根據(jù)自身站類型、業(yè)務數(shù)據(jù)類型和目的地址劃分為六種業(yè)務數(shù)據(jù)流進行分類緩存，具體六種類型為:小站發(fā)往小站的實時數(shù)據(jù)、小站發(fā)往小站的非實時數(shù)據(jù)、小站發(fā)往中心站的實時數(shù)據(jù)、小站發(fā)往中心站的非實時數(shù)據(jù)、中心站發(fā)往小站的實時數(shù)據(jù)和中心站發(fā)往小站的非實時數(shù)據(jù)；
[0007](2)在每個業(yè)務數(shù)據(jù)包進行TDMA組包過程中，通過在分組頭內記錄源、目的站地址來標記每一個業(yè)務數(shù)據(jù)包；其中，各站要發(fā)送的廣播數(shù)據(jù)按照小站發(fā)往小站或中心站發(fā)往小站的數(shù)據(jù)進行緩存處理，目的地址標識為廣播地址；
[0008](3)各站將收到的六類數(shù)據(jù)分隊列緩存后根據(jù)TDMA系統(tǒng)基本時隙申請方法計算六類數(shù)據(jù)的信道資源需求，具體計算方法為:實時類業(yè)務流根據(jù)實時業(yè)務的參數(shù)配置計算TDMA時隙申請量，非實時類業(yè)務流根據(jù)緩存區(qū)內的緩存量進行TDMA時隙申請量計算；
[0009](4)各站申請計算完畢后，小站將其所產(chǎn)生的四類申請即:小站發(fā)往小站的實時數(shù)據(jù)申請、小站發(fā)往小站的非實時數(shù)據(jù)申請、小站發(fā)往中心站的非實時數(shù)據(jù)申請和小站發(fā)往中心站的實時數(shù)據(jù)申請，發(fā)送到中心站；
[0010](5)將中心站自身業(yè)務產(chǎn)生的兩類申請信息，即中心站發(fā)往小站的實時數(shù)據(jù)申請和中心站發(fā)往小站的非實時數(shù)據(jù)申請，直接通過中心站內部數(shù)據(jù)變量進行記錄；
[0011](6)中心站將所有小站和自身各類時隙申請匯總統(tǒng)計后，按照設定的分配規(guī)則對時隙進行分配；
[0012](7)中心站完成分配后，將返向信道資源分配形成TDMA幀計劃，發(fā)往小站，其中包含小站需要的四種時隙，供小站的四類業(yè)務發(fā)送數(shù)據(jù)時按對應類別使用；
[0013](8)小站按照返向信道幀計劃發(fā)送各類業(yè)務數(shù)據(jù)到中心站后，中心站讀取數(shù)據(jù)分組中標記的實際目的站地址；
[0014](9)中心站將突發(fā)數(shù)據(jù)分組中實際目的地址為中心站自身的，直接送往接入處理并輸出；將實際目的站地址為小站的，轉發(fā)回前向信道，廣播給小站接收；將實際目的站為廣播地址的，同時進行以上操作，實現(xiàn)全網(wǎng)廣播；
[0015](10)小站接收前向載波，接收來自于中心站的轉發(fā)或直接發(fā)送的業(yè)務數(shù)據(jù)，并提取突發(fā)數(shù)據(jù)分組中標記的真實源地址；
[0016](11)小站通過實際源地址區(qū)分所收到的突發(fā)數(shù)據(jù)中哪些是來自于主站轉發(fā)，哪些是來自于別的小站發(fā)送，并將這一信息連同數(shù)據(jù)包本身送往接入處理進行輸出，完成整個方法全過程。
[0017]其中，步驟(6)中心站按照設定的分配規(guī)則對時隙進行分配具體包括以下步驟:
[0018](601)中心站按照設定的分配規(guī)則，對六種業(yè)務申請依次分配，默認的分配規(guī)則包括以下三條:實時類申請優(yōu)先于非實時類申請、主站自身的申請優(yōu)先于小站的申請、小站發(fā)往小站申請優(yōu)先于小站發(fā)往主站申請；
[0019](602)每種業(yè)務申請分配時，按照對前向和返向信道的使用情況以及業(yè)務流性質，將六種申請各自分解為對前向和返向兩種信道資源的實時和非實時時隙需求，在兩種信道資源內各自獨立分配；
[0020](603)分解到前向或返向信道內實時類申請分配過程中，采用先到先服務原則進行分配；而非實時類申請則采用加權平均的方式，各站公平競爭實時時隙分配完畢后的剩余時隙。
[0021]本發(fā)明相比【背景技術】具有如下優(yōu)點:
[0022]1、本發(fā)明采用的基于業(yè)務流分類和標記的中心交換方法及雙向信道資源申請和分配方法簡單可靠，易于實現(xiàn)。
[0023]2、本發(fā)明可對衛(wèi)星鏈路上傳輸?shù)木C合業(yè)務數(shù)據(jù)提供一定程度的服務質量保證能力，滿足不同應用需求?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明控制過程的流程圖。
[0025]圖2是本發(fā)明的雙向信道申請分配原理示意圖。
【具體實施方式】
[0026]在TDMA基本通信原理中，衛(wèi)星信道資源按時間被分為TDMA幀、時隙兩級結構。其中每個TDMA幀為資源分配的周期，而時隙則是信道資源的基本申請分配單位。TDMA星狀網(wǎng)內存在兩種信道資源，按照與中心站的關系，一種為小站發(fā)往中心站的載波組資源，稱為返向信道；另一種為中心站發(fā)往小站的載波資源，稱為前向信道。返向TDMA系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)送是通過小站提出業(yè)務申請，中心站根據(jù)申請分配信道資源后，在參考中下發(fā)時隙分配計劃(TDMA幀計劃)，最后由小站執(zhí)行該幀計劃，在各自分配的時隙段內收發(fā)突發(fā)數(shù)據(jù)完成。中心站收到返向信道數(shù)據(jù)后，接收本站數(shù)據(jù)的同時，將返向數(shù)據(jù)中需要轉發(fā)的數(shù)據(jù)和自身的業(yè)務數(shù)據(jù)發(fā)往前向信道。前向信道雖然完全由中心站使用，但其中為了實現(xiàn)小站間業(yè)務互通和小站廣播，需要在信道資源分配時，統(tǒng)一分配，將部分前向時隙資源用于轉發(fā)小站的業(yè)務數(shù)據(jù)，實現(xiàn)前向數(shù)據(jù)發(fā)送。
[0027]根據(jù)以上TDMA星狀網(wǎng)系統(tǒng)的基本原理，參照圖1、圖2，對本發(fā)明作進一步說明:
[0028]( I)各站收到業(yè)務數(shù)據(jù)后，首先將根據(jù)自身站類型、業(yè)務數(shù)據(jù)類型和目的地址劃分為六種業(yè)務數(shù)據(jù)流進行分類緩存，具體六種類型為:小站發(fā)往小站的實時數(shù)據(jù)、小站發(fā)往小站的非實時數(shù)據(jù)、小站發(fā)往中心站的實時數(shù)據(jù)、小站發(fā)往中心站的非實時數(shù)據(jù)、中心站發(fā)往小站的實時數(shù)據(jù)和中心站發(fā)往小站的非實時數(shù)據(jù)；
[0029](101)如果為中心站，則業(yè)務流均為發(fā)往小站的數(shù)據(jù)；然后根據(jù)話音、同異步數(shù)據(jù)對應實時業(yè)務、IP數(shù)據(jù)對應非實時業(yè)務的分類方式將業(yè)務流分為中心站發(fā)往小站的實時數(shù)據(jù)(RMTS)和中心站發(fā)往小站的非實時數(shù)據(jù)(NMTS)兩類；
[0030](102)如果為小站，則業(yè)務流可分為發(fā)往中心站的數(shù)據(jù)和發(fā)往小站的數(shù)據(jù)，再根據(jù)實時和非實時業(yè)務分類將業(yè)務流分為小站發(fā)往小站的實時數(shù)據(jù)(RSTS)、小站發(fā)往小站的非實時數(shù)據(jù)(NSTS)、小站發(fā)往中心站的實時數(shù)據(jù)(RSTM)和小站發(fā)往中心站的非實時數(shù)據(jù)(NSTM)四類；
[0031](2)在每個業(yè)務數(shù)據(jù)包進行TDMA組包過程中，通過在分組頭內記錄源、目的站地址來標記每一個業(yè)務數(shù)據(jù)包；其中，各站要發(fā)送的廣播數(shù)據(jù)按照小站發(fā)往小站或中心站發(fā)往小站的數(shù)據(jù)進行緩存處理，目的地址標識為廣播地址；
[0032](3)各站將收到的六類數(shù)據(jù)分隊列緩存后根據(jù)TDMA系統(tǒng)基本時隙申請方法計算六類數(shù)據(jù)的信道資源需求，具體計算方法為:實時類業(yè)務流根據(jù)實時業(yè)務的參數(shù)配置計算TDMA時隙申請量，非實時類業(yè)務流根據(jù)緩存區(qū)內的緩存量進行TDMA時隙申請量計算；
[0033](4)各站申請計算完畢后，小站將其所產(chǎn)生的四類申請即:小站發(fā)往小站的實時數(shù)據(jù)申請、小站發(fā)往小站的非實時數(shù)據(jù)申請、小站發(fā)往中心站的非實時數(shù)據(jù)申請和小站發(fā)往中心站的實時數(shù)據(jù)申請，發(fā)送到中心站；
[0034](5)將中心站自身業(yè)務產(chǎn)生的兩類申請信息，即中心站發(fā)往小站的實時數(shù)據(jù)申請和中心站發(fā)往小站的非實時數(shù)據(jù)申請，直接通過中心站內部數(shù)據(jù)變量進行記錄；
[0035](6)中心站將所有小站和自身各類時隙申請匯總統(tǒng)計后，按照設定的分配規(guī)則對時隙進行分配；
[0036](7)中心站完成分配后，將返向信道資源分配形成TDMA幀計劃，發(fā)往小站，其中包含小站需要的四種時隙，供小站的四類業(yè)務發(fā)送數(shù)據(jù)時按對應類別使用；
[0037](8)小站按照返向信道幀計劃發(fā)送各類業(yè)務數(shù)據(jù)到中心站后，中心站讀取數(shù)據(jù)分組中標記的實際目的站地址； [0038](9)中心站將突發(fā)數(shù)據(jù)分組中實際目的地址為中心站自身的，直接送往接入處理并輸出；將實際目的站地址為小站的，轉發(fā)回前向信道，廣播給小站接收；將實際目的站為廣播地址的，同時進行以上操作，實現(xiàn)全網(wǎng)廣播；
[0039](10)小站接收前向載波，接收來自于中心站的轉發(fā)或直接發(fā)送的業(yè)務數(shù)據(jù)，并提取突發(fā)數(shù)據(jù)分組中標記的真實源地址；
[0040](11)小站通過實際源地址區(qū)分所收到的突發(fā)數(shù)據(jù)中哪些是來自于主站轉發(fā)，哪些是來自于別的小站發(fā)送，并將這一信息連同數(shù)據(jù)包本身送往接入處理進行輸出，完成整個方法全過程。
[0041]其中，步驟(6)中心站按照設定的分配規(guī)則對時隙進行分配具體包括以下步驟:
[0042](601)中心站按照設定的分配規(guī)則，對六種業(yè)務申請依次分配，默認的分配規(guī)則包括以下三條:實時類申請優(yōu)先于非實時類申請、主站自身的申請優(yōu)先于小站的申請、小站發(fā)往小站申請優(yōu)先于小站發(fā)往主站申請；
[0043](6011)所有六類申請按照 RMTS — RSTS — RSTM — NMTS — NSTS — MSTM 的順序進行時隙分配；
[0044](602)每種業(yè)務申請分配時，按照對前向和返向信道的使用情況以及業(yè)務流性質，將六種申請各自分解為對前向和返向兩種信道資源的實時和非實時時隙需求，在兩種信道資源內各自獨立分配；
[0045](6021)時隙分配時，將各類時隙統(tǒng)一化對前向和返向兩種信道資源需求，對應關系如下:
[0046]? RMTS:統(tǒng)一化為對前向信道的實時申請；
[0047]? RSTS:統(tǒng)一化為對前向和返向信道的實時申請；
[0048]? RSTM:統(tǒng)一化為對返向信道的實時申請；
[0049]? NMTS:統(tǒng)一化為對前向信道的非實時申請；
[0050]? NSTS:統(tǒng)一化為對前向和返向信道的非實時申請；
[0051]? NSTM:統(tǒng)一化為對返向信道的非實時申請；
[0052](6023)前向信道和返向信道在六類申請的統(tǒng)一化處理后，各自獨立分配。但對RSTS和NSTS業(yè)務來說，返向信道分配時，需使用前向信道的分配結果，使得返向信道分配量不大于前向信道分配量，避免中心站轉發(fā)過程出現(xiàn)堵塞；
[0053](603)分解到前向或返向信道內實時類申請分配過程中，采用先到先服務原則進行分配；而非實時類申請則采用加權平均的方式，各站公平競爭實時時隙分配完畢后的剩余時隙。
[0054]通過以上具體步驟，在TDMA星狀網(wǎng)系統(tǒng)中實現(xiàn)了本發(fā)明的全過程。
【權利要求】
1.TDMA星狀網(wǎng)綜合業(yè)務中心交換與信道分配方法，其特征在于包括以下步驟: (1)各站收到業(yè)務數(shù)據(jù)后，首先將根據(jù)自身站類型、業(yè)務數(shù)據(jù)類型和目的地址劃分為六種業(yè)務數(shù)據(jù)流進行分類緩存，具體六種類型為:小站發(fā)往小站的實時數(shù)據(jù)、小站發(fā)往小站的非實時數(shù)據(jù)、小站發(fā)往中心站的實時數(shù)據(jù)、小站發(fā)往中心站的非實時數(shù)據(jù)、中心站發(fā)往小站的實時數(shù)據(jù)和中心站發(fā)往小站的非實時數(shù)據(jù)； (2)在每個業(yè)務數(shù)據(jù)包進行TDMA組包過程中，通過在分組頭內記錄源、目的站地址來標記每一個業(yè)務數(shù)據(jù)包；其中，各站要發(fā)送的廣播數(shù)據(jù)按照小站發(fā)往小站或中心站發(fā)往小站的數(shù)據(jù)進行緩存處理，目的地址標識為廣播地址； (3)各站將收到的六類數(shù)據(jù)分隊列緩存后根據(jù)TDMA系統(tǒng)基本時隙申請方法計算六類數(shù)據(jù)的信道資源需求，具體計算方法為:實時類業(yè)務流根據(jù)實時業(yè)務的參數(shù)配置計算TDMA時隙申請量，非實時類業(yè)務流根據(jù)緩存區(qū)內的緩存量進行TDMA時隙申請量計算； (4)各站申請計算完畢后，小站將其所產(chǎn)生的四類申請即:小站發(fā)往小站的實時數(shù)據(jù)申請、小站發(fā)往小站的非實時數(shù)據(jù)申請、小站發(fā)往中心站的非實時數(shù)據(jù)申請和小站發(fā)往中心站的實時數(shù)據(jù)申請，發(fā)送到中心站； (5)將中心站自身業(yè)務產(chǎn)生的兩類申請信息，即中心站發(fā)往小站的實時數(shù)據(jù)申請和中心站發(fā)往小站的非實時數(shù)據(jù)申請，直接通過中心站內部數(shù)據(jù)變量進行記錄； (6)中心站將所有小站和自身各類時隙申請匯總統(tǒng)計后，按照設定的分配規(guī)則對時隙進行分配； (7)中心站完成分配后，將返向信道資源分配形成TDMA幀計劃，發(fā)往小站，其中包含小站需要的四種時隙，供小· (8)小站按照返向信道幀計劃發(fā)送各類業(yè)務數(shù)據(jù)到中心站后，中心站讀取數(shù)據(jù)分組中標記的實際目的站地址； (9)中心站將突發(fā)數(shù)據(jù)分組中實際目的地址為中心站自身的，直接送往接入處理并輸出；將實際目的站地址為小站的，轉發(fā)回前向信道，廣播給小站接收；將實際目的站為廣播地址的，同時進行以上操作，實現(xiàn)全網(wǎng)廣播； (10)小站接收前向載波，接收來自于中心站的轉發(fā)或直接發(fā)送的業(yè)務數(shù)據(jù)，并提取突發(fā)數(shù)據(jù)分組中標記的真實源地址； (11)小站通過實際源地址區(qū)分所收到的突發(fā)數(shù)據(jù)中哪些是來自于主站轉發(fā)，哪些是來自于別的小站發(fā)送，并將這一信息連同數(shù)據(jù)包本身送往接入處理進行輸出，完成整個方法全過程。
2.根據(jù)權利要求1所述的TDMA星狀網(wǎng)綜合業(yè)務中心交換與信道分配方法，其特征在于:步驟(6)中心站按照設定的分配規(guī)則對時隙進行分配具體包括以下步驟: (601)中心站按照設定的分配規(guī)則，對六種業(yè)務申請依次分配，默認的分配規(guī)則包括以下三條:實時類申請優(yōu)先于非實時類申請、主站自身的申請優(yōu)先于小站的申請、小站發(fā)往小站申請優(yōu)先于小站發(fā)往主站申請； (602)每種業(yè)務申請分配時，按照對前向和返向信道的使用情況以及業(yè)務流性質，將六種申請各自分解為對前向和返向兩種信道資源的實時和非實時時隙需求，在兩種信道資源內各自獨立分配； (603)分解到前向或返向信道內實時類申請分配過程中，采用先到先服務原則進行分配；而 非實時類申請則采用加權平均的方式，各站公平競爭實時時隙分配完畢后的剩余時隙。
【文檔編號】H04W72/04GK103582139SQ201310593939
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權日:2013年11月22日
【發(fā)明者】陳杰, 吳果, 郝學坤, 許楠, 周斌, 張方明, 楊旭光, 鐘浩 申請人:中國電子科技集團公司第五十四研究所