[發明專利]基于窄帶衛星通信的數據傳輸系統、方法、裝置及電子設備

有效

• 申請號: 202110257833.6
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113162675B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 張英杰;毛彥政;江君;黃圣;張俊瑞
• 申請（專利權）人: 浙江吉利控股集團有限公司;浙江時空道宇科技有限公司
• 主分類號: H04L67/12
• 分類號: H04L67/12;H04L67/01;H04L69/08;H04L69/16;H04B7/185
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本申請公開了一種基于窄帶衛星通信的數據傳輸系統、方法、裝置及電子設備，數據傳輸系統包括衛星側設備集、第一服務器、第二服務器和地面側設備集；衛星側設備集和第一服務器連接，基于窄帶高速遙測NBQTT協議傳輸數據；地面側設備集和第二服務器連接，基于消息隊列遙測傳輸MQTT協議傳輸數據；第一服務器和第二服務器連接，第一服務器用于將NBQTT協議的數據轉換至MQTT協議的數據并傳輸至第二服務器；第二服務器用于將MQTT協議的數據轉換至NBQTT協議的數據并傳輸至第一服務器，通過NBQTT協議替換MQTT協議在部分設備之間傳輸數據，可以提高數據傳輸速度。

技術領域

本申請涉及通信技術領域，尤其涉及一種基于窄帶衛星通信的數據傳輸系統、方法、裝置及電子設備。

背景技術

隨著衛星通信技術和物聯網技術的發展，消息隊列遙測傳輸(Message QueuingTelemetry Transport，MQTT)協議也逐漸廣泛應用。MQTT協議是ISO標準(ISO/IEC PRF20922)下基于發布/訂閱范式的消息協議。它工作在TCP/IP協議族上，是為硬件性能低下的遠程設備以及網絡狀況糟糕的情況下而設計的采用發布/訂閱機制的消息協議，為此，它需要一個消息中間件。圖1是本申請實施例提供的一種MQTT協議使用時的基本拓撲圖，包括發布者101，MQTT中間件102和訂閱者103。

最初，MQTT協議是IBM在幫助石油和天然氣公司用于解決數千英里長的石油和天然氣管道的無人值守監控問題，當時采取的設計方案是將管道上的傳感器數據通過衛星通信傳輸到監控中心。這種應用場景有如下幾個重要問題：

(1)石油天然氣管道線路非常長，要接許多沿線的數據采集網關；服務器要能鏈接數萬個通信客戶端；

(2)石油管道傳感器的數據采集頻率不高，不需要一下子傳輸大量數據；

(3)石油管道會穿越很多無人區，附近沒有網絡設施，因此使用衛星通訊最為經濟；

(4)高軌道的GEO衛星覆蓋范圍廣，但延遲大。中低軌道的LEO/MEO衛星延遲小，但是覆蓋區域有限，每天都會出現衛星切換時的網絡中斷。因此需要客戶端和服務器端都能夠保留消息收發狀態，在網絡恢復正常后繼續發送；

(5)衛星鏈路帶寬低，通信流量費用高昂。因此需要盡量節省傳輸的消息的流量開銷；

(6)有些數據發送失敗，不需要重發。但是有些消息比如閥門泄露告警或控制石油管道閥門的命令，就必須要在網絡有問題的情況下也要能確保發送成功。

如今MQTT協議已經在物聯網領域廣泛采用，但其基于TCP/IP協議的設計使其具有一定的局限性，無法滿足高實時性需求的場景。同時MQTT協議中存在的大量控制報文使其有效載荷較低，帶寬浪費較大。這一點在有線網絡或蜂窩網絡中不會產生較大影響，但在帶寬十分緊張的窄帶通信衛星上產生了數據傳輸延時高，失敗率高的問題。

發明內容

本申請實施例提供了一種基于窄帶衛星通信的數據傳輸系統、方法、裝置及電子設備，可以提高數據傳輸速度。

一方面，本申請實施例提供了一種基于窄帶衛星通信的數據傳輸系統，該數據傳輸系統包括衛星側設備集、第一服務器、第二服務器和地面側設備集；

衛星側設備集和第一服務器連接，基于窄帶高速遙測NBQTT協議傳輸數據；

地面側設備集和第二服務器連接，基于消息隊列遙測傳輸MQTT協議傳輸數據；

第一服務器和第二服務器連接，第一服務器用于將NBQTT協議的數據轉換至MQTT協議的數據并傳輸至第二服務器；第二服務器用于將MQTT協議的數據轉換至NBQTT協議的數據并傳輸至第一服務器。

在一個可選的實施例中，

窄帶高速遙測NBQTT協議包括用戶數據報UDP協議；