多卫星天线的通信网络构建策略
2019-11-30陈静任翠池李汉挺
文/陈静 任翠池 李汉挺
1 引言
通信技术的发展拉进了人们之间“距离”，革新了人类社会的生产生活方式。人类对通信技术的探索与时俱进。无线电通信技术的典型代表卫星通信的特点有：
（1）不受地形影响，通信范围较广；
（2）搭建卫星通信Vsat站点较为便利，不用拉结较长的线缆等。
无线通信基于不同频率的电磁波实现超短波、短波、长波等通信，但在频率应用中存在一定的无序性。如一个通信频率在同一个时间在一个较近的地点有大于一个通信业务在开展，这就造成了无线通信环境的污染，用户业务间相互干扰，通信功率小的业务有较大的概率被通信功率大的业务所覆盖。在卫星通信中就会表现为链路入网困难、入网门限值增大、链路震荡等问题。
基于上述情况，本文给出了一种多卫星天线的通信网络构建策略。在通信站点中部署多个卫星通信天线，每个天线根据对星策略与相应的卫星进行对准。引入了多调制解调器进行数据包的多路由通信理念，对数据链路状态探测方法进行了阐述，对数据包帧的分发与重组理念进行了介绍。本文工作丰富了面向卫星通信的网络构建方法，具有一定的理论意义及应用实践价值。
2 网络架构
本节对本文所述的多卫星天线网络构建理念进行介绍。
网络中有若干个卫星站点包括Vsat卫星站1、Vsat卫星站2、...、Vsat卫星站点n；每个Vsat卫星站可与卫星1、卫星2、...、卫星n等多个通信卫星相链接。所有的Vsat卫星站点可通过卫星链路实现多路信息通路。一个Vsat卫星站点包括卫星天线1、卫星天线2、...、卫星天线n等多个卫星天线，每个卫星天线可与不同的卫星进行对准。一个Vsat卫星站点还包括调制解调器1、调制解调器2、...、调制解调器n等多个调制解调器，每个调制解调器的调制解调制式不同。
3 路由选择及包交换算法
算法1：数据包路由选择算法
输入：数据包X的源地址Vsat卫星站点i；数据包X的目的地址Vsat卫星站点j；卫星通信网络Q。
输出：数据包X的路由链路。
第一步：遍历卫星通信网络Q，获取Vsat卫星站点i到Vsat卫星站点j的所有通信链路，假设为集合K。
第二步：遍历通信链路集合K，假设当前链路为e。运用链路侦测技术对当前链路e的状态进行测量。对通信带宽、通信速率、误码率、链路频率、ping命令时延等参数信息进行确定。根据系统设定的参数最大值和最小值对链路状态进行归一化处理，这里约定值越小链路状态越佳。
第三步：设定变量max=<链路名称,状态值>，并初始化为max=
第四步：输出max代表的路由链路。
算法1给出了多卫星天线通信网的路由选择理念，由算法1可知，因多卫星天线实现了多路卫星通路，对于某一数据包在进行包的路由时，可选择链路质量最佳的通路进行传递，与单一卫星通信链路相比可有效提高链路冗余度，可实质性提高数据包传递成功率。
算法2：数据包交换及重组算法
输入：数据W={x1, x2, ..., xn},其中x1, x2, ..., xn为数据包；源地址i；目的地址j；卫星通信网络Q。
输出：重组后的数据W。
第一步：遍历数据W，假设当前数据包为xj。把数据包xj、源地址i；目的地址j作为算法1的输入参数，可获取数据包xj的路由链路Y。
第二步：假设xj的通信链路为，通过源地址Vsat卫星站点i的调制解调器k，经过卫星天线p，经过卫星t，到目的地址Vsat卫星站点j卫星天线n，再到调制解调器u。则标记数据包xj在数据W中的位置后，按照数据链路Y发送数据包xj。
第三步：目的节点j接收到数据包xj后，根据xj的位置插入到已收到的数据包集合中。目的节点根据数据包应接收的总量与实际接收的个数计算数据包接收百分比。若达到100%，则跳转至第四步，否则继续在此步接收数据包。
第四步：输出重组后的数据W={x1, x2, ..., xn}。
算法2给出了多卫星天线通信网的包交换及重组理念，由算法2可知，数据包在发送前需明确数据链路，目的节点在接收到数据包后需按位置标记进行数据插入，实现了数据包高效传递及有序组合。
4 结语
鉴于当前卫星通信组网模式中固定频点及固定通信卫星的局限性，提出了一种多卫星天线的通信网络构建策略。主要理念是：通过多卫星天线可与不同卫星进行对准，实现了多卫星链路；通过多调制解调器器可综合多种调制解调制式；基于多天线和多调制解调器可为Vsat通信站点构建较多的数据包路由通路；数据包可根据实时的路由状态选择最优的数据链路，达到稳定卫星网络链路，缓解卫星链路震荡的目的。本文工作丰富了面向卫星通信的网络构建方法，具有一定的理论意义及应用实践价值。下一步将对本文所述的网络包交换技术做更深入的研究。
