一种适用于卫星通信的多信关站备份方法及系统

技术领域

本发明属于卫星移动通信技术领域，特别是指一种适用于卫星通信的多信关站备份方法及系统，可用于卫星通信系统，提高其可靠性、容灾能力及应急能力，尤其适用于处理卫星个数较多的低轨卫星系统的地面系统多信关站备份的场景。

背景技术

卫星通信系统在应急保障中的特殊意义，为了实现全域覆盖，现有的卫星通信系统往往由多颗卫星组成，尤其在低轨卫星互联网系统中，空间段卫星呈现星座组网状态，卫星个数较多，同时卫星传输链路具有一定的不可靠性，容易受到降雨、干扰等影响，为了确保系统的高可靠性，或者为了实现地理容灾等需求，需要开展地面系统信关站备份研究。目前，在相关领域中还缺少可行的现有技术。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种适用于卫星通信的地面系统多信关站备份方法及系统。本发明通过地面系统唯一的运行控制单元和多信关站之间的数据实时同步实现多信关站备份，既保证了备份的快速，保障了系统的可靠性，达到了容灾、应急等要求，简化了系统管理架构，同时支持业务灵活扩展，降低了工程建设和运维成本。

本发明的目的是这样实现的：

一种适用于卫星通信的地面系统多信关站备份方法，包括以下步骤：

（1）信关站向运行控制单元周期性地上报其主备状态、处理的卫星信息以及其自身设备的状态信息；

（2）运行控制单元提供备份决策，并将备份决策发送至信关站；

（3）信关站根据运行控制单元的配置指令，开展异地备份；

（4）多信关站之间根据运行控制单元的配置指令开展数据周期性同步。

进一步地，步骤（1）的具体方式为：

（101）每个信关站内的设备建立与本地的站内网管单元之间的连接，该连接采用以太网传输方式，用于传输上报信息；

（102）通过设备内置网管代理软件收集设备运行状态信息、设备拓扑信息、设备处理能力信息，以及设备是否出现故障、链路是否正常或者断链的信息，并发送至站内网管单元；

（103）信关站内的基带处理与控制单元将本信关站所处理的卫星信息以及主备状态发送至站内网管单元；

（104）站内网管单元将要上报的信息打包，发送给运行控制单元；

（105）运行控制单元收到信关站站内网管单元的上报信息后，发送应答消息。

进一步地，步骤（2）的具体方式为：

（201）运行控制单元建立与各个信关站的站内网管单元之间的连接，用于传输配置信息；

（202）运行控制单元根据收集的各个信关站的主备现状、所处理的卫星链路以及设备信息后，进行备份决策；

（203）运行控制单元进行信关站备份决策下发，下发至每个信关站的站内网管单元，下发的参数包括信关站ID、主备状态、所处理的卫星、所处理的波束；

（204）运行控制单元将要发送的备份配置信息打包，发送给所有信关站的站内网管单元；

（205）每个信关站的站内网管单元收到运行控制单元的备份配置信息后，发送应答消息。

进一步地，步骤（4）的具体方式为：

（401）每个信关站的站内网管单元与其他信关站的站内网管单元之间均建立连接，用于传输站间同步信息；

（402）每个信关站的站内网管单元解析接收到的备份配置信息，若解析结果显示本信关站为主用信关站，则执行步骤（403）至（405），若解析结果显示本信关站为备用信关站，则执行步骤（406）（407）；

（403）查找本地配置存储表中的上一个主用信关站，并发送跟上一个主用信关站的同步请求，建立同步连接，完成与上一个主用信关站的数据同步；

（404）根据上一个主用信关站的同步数据，配置本信关站内部的天线与射频单元和基带控制单元，打开功放和天线，实现快速同步；

（405）信关站的站内网管单元继续收集本信关站内的上报数据，监听运行控制单元的配置数据；

（406）站内网管单元将备份配置信息下发至信关站内部的天线与射频单元和基带控制单元；

（407）信关站的站内网管单元继续收集本信关站内的上报数据，监听运行控制单元的配置数据。

一种适用于卫星通信的多信关站备份系统，包括核心网、运行控制单元、以太网交换设备以及多个信关站，

每个信关站均包括天线与射频单元、基带处理与控制单元和站内网管单元；

核心网与各个信关站通过以太网交换设备连接，完成整个地面系统的用户管理和业务交换；

运行控制单元作为信关站备份策略的决策者，完成信关站的状态收集、备份决策、决策下发；

以太网交换设备负责整个装置的信息交换和传输，包括站内网管系统的上报信息、运行控制系统的配置信息；

多个信关站之间通过如上任一项所述的方法进行多信关站备份。

本发明具有以下优点：

1、本发明通过地面系统唯一的运行控制单元和多信关站之间的数据实时同步实现多信关站备份，既保证了备份的快速，保障了系统的可靠性，达到了容灾、应急等要求，又简化了系统管理架构，降低工程建设和运维成本。

2、本发明实现了适用于卫星通信备份和同步的地面系统装置，使得地面系统具有整体管理灵活、业务灵活扩展的能力和特点。

附图说明

图1是卫星移动通信系统架构图。

图2是多信关站备份系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

一种适用于卫星通信的地面系统多信关站备份方法，包括如下步骤：

（1）信关站向运行控制单元实时上报其主备状态、处理的卫星信息以及其自身设备的状态信息；具体上报过程如下：

1）每个信关站内的设备建立与本地的站内网管单元之间的连接，该连接采用以太网传输方式，用于传输上报信息；

2）通过设备内置网管代理软件收集设备运行状态信息、设备拓扑信息、设备处理能力信息、设备是否出现故障、链路是否正常或者断链等信息，并发送至站内网管单元；

3）信关站内的基带处理与控制单元将本信关站所处理的卫星信息，以及主备状态发送至站内网管单元

4）站内网管单元将要上报的信息打包，发送给运行控制单元；

5）站内网管单元可配置发送周期；

6）运行控制单元收到信关站站内网管单元的上报消息后，通过连接发送应答消息。

（2）运行控制单元提供备份决策，可支持人为配置和自动配置，并将备份决策发送至信关站；具体配置过程如下：

1）运行控制单元建立与各个信关站的站内网管单元之间的连接，该连接与步骤（1）中建立的连接为同一个连接，用于传输配置信息；

2）运行控制单元根据收集的各个信关站主备现状、所处理的卫星链路、以及设备信息后，进行备份决策；

3）运行控制单元可支持人为配置和自动配置；

4）运行控制单元进行信关站备份决策下发，下发至每个信关站的站内网管单元，下发的参数包括但不限于信关站ID、主备状态、所处理的卫星、所处理的波束等；

5）运行控制单元将要发送的备份配置信息打包，通过上述连接发送给所有信关站的站内网管单元；

6）每个信关站的站内网管单元收到运行控制单元的备份配置消息后，通过连接发送应答消息。

（3）信关站根据运行控制单元的配置指令，开展异地备份和多信关站之间同步；具体实施过程如下：

1）每个信关站的站内网管单元与其他信关站的站内网管单元之间均存在连接，用于传输站间同步信息；

2）每个信关站的站内网管单元解析接收到的备份配置信息，若解析结果显示：本信关站为主用信关站，则执行后续的步骤3）到5）；本信关站为备用信关站，则执行后续步骤6）和7）；

3）查找本地配置存储表中，上一个主用信关站，并发送跟上一个主用信关站的同步请求，建设同步连接，跟上一个主用信关站完成数据同步；

4）根据从上一个主用信关站的同步数据，配置信关站内部的天线与射频单元和基带控制单元，打开功放和天线，实现快速同步；

5）信关站的站内网管单元继续收集本站内的上报数据，监听运行控制单元的配置数据；

6）站内网管单元将备份配置信息下发至信关站内部的天线与射频单元和基带控制单元；

7）信关站的站内网管单元继续收集本站内的上报数据，监听运行控制单元的配置数据。

一种适用于卫星通信的地面系统多信关站备份系统，其包括但不限于信关站、核心网、运行控制单元和以太网交换设备。

其中，运行控制单元和核心网为集中控制设备，在该装置中只部署一套。

信关站设备属于馈电收发设备，可根据系统可靠性要求或备份要求，分散部署多套。

多信关站之间可通过各自的站内网管单元实施周期性数据同步。

单套信关站包括但不限于天线与射频单元、基带处理与控制单元和站内网管单元：天线与射频单元负责馈电无线链路信号收发、变频和载波通道信号处理；基带处理与控制单元负责基带信号处理，接入控制等；站内网管单元是信关站装置的管控设备，负责信关站主备的配置传达与状态上报、信关站内设备的状态管理、告警管理。

单套信关站内各个设备需要有信息上传和配置下发的对接接口，设备形态、接口类型可以有差别。

运行控制单元和核心网为集中控制设备，在该装置中只部署一套。

以太网交换设备的物理接口可以是电口形式，也可以是光纤形式。

信关站设备属于馈电收发设备，可根据系统可靠性要求或备份要求，分散部署多套。

下面为更具体的例子：

卫星移动通信系统的系统架构如图1所示，由用户终端、卫星、地面系统、以太网交换网络组成。其中，地面系统包括多信关站(在此假设为N个信关站，N≥2)、运行控制单元、核心网等，是卫星通信系统内部用户管理和业务交换的核心，也是实现对系统管理控制、运行维护的关键。

如图2所示，一种适用于卫星通信的多信关站备份系统，其包括多套信关站、运行控制单元、核心网、以太网交换设备，其中：

单套信关站包括但不限于天线与射频单元、基带处理与控制单元和站内网管单元；

天线与射频单元包括抛物面或相控阵天线及伺服设备、功率放大器、低噪声放大器和变频器等，负责馈电无线链路信号收发和载波通道信号处理。

基带处理与控制单元负责基带信号处理，调制解调、编解码、以及逻辑信道和物理信道的映射、接入流程控制、业务流程控制等；

站内网管单元是信关站装置的管控设备，负责信关站主备的配置传达与状态上报、信关站内设备的状态管理、告警管理；

核心网与各个信关站通过以太网交换设备连接，完成整个地面系统的用户管理和业务交换；

运行控制单元是信关站备份策略的决策者，完成各个信关站状态收集、备份决策、决策下发；

以太网交换机是三层网络交换机，负责整个装置的信息交换和传输，包括站内网管系统的上报信息、运行控制系统的配置信息等。

地面系统中，N个信关站都与核心网、运行控制单元存在连接，N个信关站共用一套核心网、一套运行控制单元。

基于上述多信关站备份系统，下面以图1所示的卫星移动通信系统架构为例，说明多信关站异地备份的流程：

信关站1、信关站2……信关站N内的设备均分别将其设备运行是否正常、内部链路是否正常、设备拓扑、设备处理能力、本信关站所处理的卫星信息以及主备状态等信息上报至站内网管单元1、站内网管单元2……站内网管单元N；

站内网管单元1、站内网管单元2……站内网管单元N分别将其需要上报的信息打包，均周期性发送至运行控制单元；

运行控制单元根据收集的各个信关站主备现状、所处理的卫星链路、以及设备信息后，通过人为配置，或者自动配置方式进行备份决策；

运行控制单元进行信关站备份决策下发，下发至N个信关站的站内网管单元1、站内网管单元2……站内网管单元N。下发的参数包括但不限于信关站ID、主备状态、所处理的卫星、所处理的波束等；

N个信关站的站内网管单元1、站内网管单元2……站内网管单元N均解析接收到的备份配置信息，若解析结果显示：信关站M（1≤M≤N）为主用信关站，则信关站M查找本地配置存储表中，上一个主用信关站L（1≤L≤N），信关站M发起跟信关站L的数据同步请求，建设同步连接，完成数据同步，并配置信关站M内部的天线与射频单元和基带控制单元，打开功放和天线，实现快速同步；

信关站L的站内网管单元配置信关站L内部的天线与射频单元和基带控制单元，关闭功放和天线，保持备份状态；

其余信关站（信关站M和信关站L除外），继续保持备份状态。

所有信关站的站内网管单元继续收集本站内的上报数据，监听运行控制单元的配置数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。