《一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法》是航天恆星科技有限公司於2008年12月17日申請的發明專利，該專利的申請號為2008102397477，公布號為CN101420765，公布日為2009年4月29日，發明人是石雲、王熹微、鄒光南、程子敬，該專利涉及衛星通信技術領域。
《一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法》判斷小站異常下線前所處的狀態：如果小站處在同步保持狀態，則將計畫分配給該小站的所有業務時隙收回，將分配給該小站的同步保持時隙，改變為登錄時隙，分配給該小站用於傳送登錄信息，判斷是否在規定的嘗試次數內，接收到該小站的登錄信息，如果正常接收到，則該小站正常上線，否則收回分配的登錄時隙，該小站上線失敗；如果小站處在同步過程，將周期性登錄時隙分配給該小站，判斷是否在規定的嘗試次數內，接收到該小站的登錄信息，如果正常接收到，則該小站正常上線，否則該小站上線失敗。
2014年11月6日，《一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法
- 公布號：CN101420765
- 公布日：2009年4月29日
- 申請號：2008102397477
- 申請日：2008年12月17日
- 申請人：航天恆星科技有限公司
- 地址：北京市海淀區知春路82號院
- 發明人：石雲、王熹微、鄒光南、程子敬
- 分類號：H04W76/02（2006.01）I、H04W74/08（2009.01）I、H04W16/10（2009.01）I、H04B7/185（2006.01）I
- 代理機構：中國航天科技專利中心
- 類別：發明專利
- 代理人：安麗
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
衛星通信不受地理環境和距離的約束，其點到多點、點到面地覆蓋優勢和靈活的移動性，使得衛星通信在通信領域中有明顯的優勢。隨著衛星寬頻多媒體通信的迅速發展，衛星通信系統向支持更高傳送速率、更大容量、更靈活服務、更複雜的多媒體業務的寬頻網路系統演進，不同QoS（服務質量）要求業務的融合，對2008年12月前已有衛星互動式系統提出了更高的要求。在衛星互動式系統中，尤其是TDMA或MF-TDMA體制下，小站通信中斷後快速接入方法主要指快速恢復異常小站通信的問題。在TDMA或MF-TDMA體制下，支持大量（成千上萬）小站接入系統，關鍵問題之一是當有小站通信異常中斷後，如果快速恢復該小站通信，並且不影響小站通信；另一個需要考慮的關鍵因素是如何有效利用衛星信道資源，即不過多預留系統資源，而是動態調整時隙，使異常小站快速接入到系統，提高資源利用率，以提供儘可能多的用戶接入，且保證接入用戶的鏈路質量。
小站快速恢復通信是保障衛星互動式系統中多小站接入質量的關鍵，在保證網路的質量和容量方面都發揮著重要作用。衛星通信系統中小站快速恢復的目標就是在有限衛星信道資源的條件下，為系統中的小站提供業務質量保證。其基本出發點是根據小站通信中斷時的狀態，靈活分配和動態調整時隙分配，最大限度的提高小站接入速度和無線資源利用率，保障整個系統的服務質量。
快速恢復小站通信策略能夠使在保障系統內其它小站正常通信前提下，高效地利用衛星信道資源，從而使小站通信中斷後快速恢復。2008年12月前中國國內外普遍採用的鏈路建立和恢復的方法主要有兩類：一種是基於服務等級的建立鏈路方法，合理的劃分用戶等級是實現的關鍵，否則會造成鏈路建立失敗，導致系統性能的惡化；一種是基於預留時隙的方法，合理的預留時隙是實現的關鍵，否則會造成頻寬資源的浪費，導致系統容量的降低。
鏈路建立和恢復策略中，單一採用基於服務等級的建立鏈路方法不能實時地針對用戶所處異常狀態提供不同的恢復處理，單一採用基於預留時隙的方法不能充分利用系統資源，造成衛星信道資源的嚴重浪費。
發明內容
專利目的
《一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法》的目的在於克服2008年12月前已有技術的不足，提供一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入的方法，該方法可以針對不同的異常情況，加快小站再次接入衛星通信系統的速度，有效利用衛星信道資源，提高Qos水平，並改善小站通信質量。
技術方案
《一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法》其特徵在於包括如下步驟：
（1）檢測小站下線原因，為正常下線或異常下線，若為正常下線則檢測完畢，若為異常下線則判斷小站下線前處於同步保持狀態或同步過程狀態；
（2）若小站下線前處於同步保持狀態，則將分配給小站的同步保持時隙1直接轉變為登錄時隙3，並分配給所述小站，若小站下線前處於同步過程狀態，則以時隙-Aloha的方式將周期性登錄時隙1分配給所述小站；
其中時隙-Aloha是指一種基於時隙的隨機接入算法，即把時間分成多個離散時隙，每個時隙只能傳送一組數據，在傳送數據過程中，一旦發生碰撞，隨機等待一段時間後，在指定的時隙再重新傳送數據，以減少衝突。
（3）判斷步驟（2）中獲得登錄時隙3的小站是否登錄成功，若已登錄成功則主站收回登錄時隙3，並結束檢測；判斷步驟（2）中獲得登錄時隙1的小站是否登錄成功，若已登錄成功則結束檢測。
當完成上述步驟後，系統進入新的異常檢測。
在上述一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法中，若小站下線前處於同步保持狀態，則下線前主站根據小站容量請求分配給小站同步保持時隙和業務時隙，若小站下線前處於同步過程狀態，則下線前主站僅分配給小站同步時隙。
在上述一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法中，若小站下線前處於同步保持狀態，則小站下線後主站收回分配給該小站的業務時隙，即根據資源分配策略，將分配給該小站的保障頻寬等資源回收。
在上述一中衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法中，步驟（3）中獲得登錄時隙3的小站是否登錄成功的步驟如下：
（1）判斷主站是否在規定的時間內收到所述小站的登錄信息，如果收到則小站登錄成功，如果沒有收到則進入步驟（2）；
（2）判斷是否超過最大嘗試次數，如果沒有超過最大嘗試次數，則系統將登錄時隙3再次分配給所述小站，並進入步驟（1），如果超過最大嘗試次數則小站登錄未成功。
在上述一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法中，步驟（3）中獲得登錄時隙1的小站是否登錄成功的步驟如下：
（1）判斷主站是否在規定的時間內收到所述小站的登錄信息，如果收到則小站登錄成功，如果沒有收到則進入步驟（2）；
（2）判斷是否超過最大嘗試次數，如果沒有超過最大嘗試次數，則系統將登錄時隙1再次分配給所述小站，並進入步驟（1），如果超過最大嘗試次數則小站登錄未成功。
有益效果
（1）採用時隙靈活分配的策略：登錄時隙分為3類，第一類是登錄時隙1，此時隙周期地（根據系統容量情況，設計為超幀周期的整數倍）提供給下線前處於同步過程的異常小站使用，並且所有此類小站在下線後，以時隙-Aloha的方式在此時隙向主站傳送登錄信息，如果沒有此類異常小站，則此時隙空閒，因此，此類時隙可以根據系統容量情況，調整周期，即保證對系統資源的有效利用，又可以加快異常小站接入系統；第二類是登錄時隙2，此時隙提供給正常小站使用，即準備登錄的小站根據主站分配的登錄時隙2，以時隙-Aloha的方式在此時隙向主站傳送登錄信息；第三類是登錄時隙3，此時隙提供給下線前處於同步保持狀態的異常小站使用，即當此類小站異常下線後，此時隙只分配給該小站，並且根據異常恢復情況，將該時隙適當時間回收，因此，即可以最快速度將小站接入系統，又可以動態釋放此時隙。
（2）採用按小站狀態不同快速恢復的策略：將異常下線的小站分為兩類，一類是下線前處於同步保持狀態的小站，另一類是下線前處於同步過程的小站。由於處於同步保持狀態的小站，正處在和主站進行業務互動過程，因此，此時如果小站出現通信中斷，將會對整個系統的服務質量有嚴重的影響，尤其是對實時性要求較高的業務，如話音業務等。鑒於上述原因，如果處於同步保持狀態的小站出現了異常，則主站快速分配給該小站一個登錄時隙3，（為降低系統複雜度，將此類小站發生異常前使用的同步保持時隙1，直接轉變為登錄時隙3），並且此時隙只供此小站使用，保證該小站快速重新接入整個系統。對於第二類異常小站，處於同步過程的小站，有與主站互動業務信息的要求，但還未完成同步，即沒有真正的業務信息互動，因此，此類小站恢復通信的緊迫性不如第一類小站，而又比還未登錄的小站，更需要快速接入系統。可以將登錄時隙1分配給此類小站使用，即可以保證此類小站快速恢復與主站間的通信。綜上所述，按小站狀態不同快速恢復策略，不僅可以使異常下線的小站快速接入系統，更重要的是，這種動態的調整，減少了衛星通信系統的資源浪費，這即有效利用了寶貴的衛星信道資源，又減少了主站與小站間恢復通信的時間，同時不影響其它小站正常接入系統。
附圖說明
圖1為該發明的時隙分配策略示意圖；
圖1
圖2為該發明的小站異常下線後小站快速接入的流程圖。
圖2
權利要求
1、《一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法》其特徵在於包括如下步驟：
（1）檢測小站下線原因，為正常下線或異常下線，若為正常下線則檢測完畢，若為異常下線則判斷小站下線前處於同步保持狀態或同步過程狀態；
（2）若小站下線前處於同步保持狀態，則將分配給小站的同步保持時隙1直接轉變為登錄時隙3，並分配給所述小站，若小站下線前處於同步過程狀態，則以時隙-Aloha的方式將周期性登錄時隙1分配給所述小站；
（3）判斷步驟（2）中獲得登錄時隙3的小站是否登錄成功，若已登錄成功則主站收回登錄時隙3，並結束檢測；判斷步驟（2）中獲得登錄時隙1的小站是否登錄成功，若已登錄成功則結束檢測。
2、根據權利要求1所述的一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法，其特徵在於若小站下線前處於同步保持狀態，則下線前主站根據小站容量請求分配給小站同步保持時隙和業務時隙，若小站下線前處於同步過程狀態，則下線前主站僅分配給小站同步時隙。
3、根據權利要求2所述的一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法，其特徵在於若小站下線前處於同步保持狀態，則小站下線後主站收回所述業務時隙。
4、根據權利要求1所述的一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法，其特徵在於步驟（3）中判斷獲得登錄時隙3的小站是否登錄成功的步驟如下：
（4.1）判斷主站是否在規定的時間內收到所述小站的登錄信息，如果收到則小站登錄成功，如果沒有收到則進入步驟（2）；
（4.2）判斷是否超過最大嘗試次數，如果沒有超過最大嘗試次數，則系統將登錄時隙3再次分配給所述小站，並進入步驟（1），如果超過最大嘗試次數則小站登錄未成功。
5、根據權利要求1所述的一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法，其特徵在於步驟（3）中判斷獲得登錄時隙1的小站是否登錄成功的步驟如下：
（5.1）判斷主站是否在規定的時間內收到所述小站的登錄信息，如果收到則小站登錄成功，如果沒有收到則進入步驟（2）；
（5.2）判斷是否超過最大嘗試次數，如果沒有超過最大嘗試次數，則系統將登錄時隙1再次分配給所述小站，並進入步驟（1），如果超過最大嘗試次數則小站登錄未成功。
實施方式
如圖1所示是《一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法》的時隙分配策略示意圖，其中（a）幀結構由登錄時隙1、登錄時隙2、同步保持時隙1、同步保持時隙2、以及從業務時隙1到業務時隙N的若干業務時隙構成。其中登錄時隙1周期地（根據系統容量情況，設計為超幀周期的整數倍）提供給下線前處於同步過程的異常小站下線後使用，並且所有此類小站在下線後，以時隙-Aloha的方式在此時隙向主站傳送登錄信息，如果沒有此類異常小站，則此時隙空閒；登錄時隙2提供給正常小站使用，即準備登錄的小站根據主站分配的登錄時隙2，以時隙-Aloha的方式在此時隙向主站傳送登錄信息；同步保持時隙1為下線前處於同步保持狀態的異常小站下線前使用；同步保持時隙2為正常小站使用的同步保持時隙；業務時隙1到業務時隙N為小站使用的業務時隙。（b）幀結構中，登錄時隙3提供給下線前處於同步保持狀態的異常小站下線後使用，即當此小站異常下線後，使用此時隙傳送登錄信息，並且此時隙由此小站獨占，其它時隙類型及說明與（a）相同。
如圖2所示是該發明的小站異常下線後小站快速接入的流程圖，由圖2可以看出小站異常下線後小站快速接入的方法包括如下步驟：
（1）檢測小站下線原因，即小站請求下線或主站要求下線為正常下線，否則為異常下線；
（2）判斷小站是否正常下線，如果是正常下線，則該次檢測完畢；如果是異常下線，則進入步驟（3）；
（3）按照小站下線前的狀態，採取的不同的接入方案，若小站下線前，處於同步保持狀態（此類小站下線前主站根據小站容量請求分配該小站同步保持時隙和業務時隙），則進入步驟（4）；若小站處於同步過程狀態（此類小站下線前主站只根據情況分配該小站同步時隙），則進入步驟（10）；
（4）將計畫分配給該小站的業務時隙收回，即根據資源分配策略，將分配給該小站的保障頻寬等資源回收；
（5）將分配給該小站的同步保持時隙1，轉變為登錄時隙3，即將分配給該小站傳送同步保持信息的時隙，用於傳送該小站的登錄信息的時隙；
（6）將登錄時隙3分配給該小站；
（7）判斷是否在給定的時間內收到此小站的登錄信息；如果在規定時間內收到此小站登錄信息，則進入步驟（8）；如果在規定時間內沒有收到此小站登錄信息，則進入步驟（9）；
（8）系統收回登錄時隙3，即該小站成功上線後，登錄時隙3不再分配給該小站，而根據資源分配策略將此時隙重新分配，並結束該次異常檢測；
（9）判斷是否超過最大嘗試次數；如果超過最大嘗試次數，則進入步驟（8）；如果沒有超過最大嘗試次數，則進入步驟（6）；
（10）將登錄時隙1分配給該小站；
（11）判斷是否在給定的時間內收到此小站的登錄信息；如果在規定時間內收到此小站登錄信息，則該次檢測完畢；如果在規定時間內沒有收到此小站登錄信息，則進入步驟（12）；
（12）判斷是否超過最大嘗試次數；如果超過最大嘗試次數，則該次異常檢測完畢；如果沒有超過最大嘗試次數，則進入步驟（10）；
當完成上述步驟後，系統進入新的異常檢測。
總之，該發明能夠支持多個小站（成千上萬）快速接入系統，主站針對小站通信中斷前所處狀態，採取不同的時隙分配策略，在不同的登錄時隙傳送登錄信息，滿足了衛星互動式系統對快速恢復小站通信的要求，提高了衛星信道頻寬的利用率，並最大限度的保障了整個衛星通信系統的服務質量。
榮譽表彰
2014年11月6日，《一種衛星通信系統小站通信中斷後快速接入方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
