[發明專利]一種TCP加速輔助的星地鏈路資源聯合調度方法和系統

在審

• 申請號: 202211678496.9
• 申請日: 2022-12-26
• 公開（公告）號: CN116155346A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 劉楊;劉曉濱;陳遠航;田宇;苗曉峰;宇世俊;王才敏
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04W76/12;H04W40/02;H04L49/9057;H04L43/0829;H04L43/0852;H04L43/0894;H04L1/18
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

本發明公開一種TCP加速輔助的星地鏈路資源聯合調度方法和系統，解決了衛星通信與其他地面通信協同利用時時延過大的問題，能夠同時對衛星、4G、5G、WiFi以及有線寬帶鏈路的資源進行聯合調度。本發明方法設計并實現了復雜多網絡協同的可擴展、可演進理論架構和機制，解決現有設備與特定網絡耦合過緊的問題，提供豐富的可演進的網絡選擇；針對無線網絡技術傳輸時延變化大、丟包率不穩定等復雜移動特性，解決現有感知和檢測方法難以準確反映無線網絡的活動規律的問題；最后，針對用戶動態變化的服務需求和流量特征，實現了多網系環境下的服務智能分類和調度算法，實現業務需求和多維網絡資源的動態匹配，有效保證協同傳輸的可靠性和高效性。

技術領域

本發明涉及一種衛星通信和地面公網通信的鏈路資源聯合調度方法和系統。

背景技術

隨著通信產業的迅速發展，不同通信制式和通信手段的系統層出不窮，包括4G/5G撥號、WIFI、有線寬帶、衛星通信等互聯網接入方式。4G/5G網絡對于不同國家不同地區制式也不相同，一款4G/5G撥號模塊無法滿足全球場景使用，不同網絡覆蓋環境下會通信速率也得不到保證，同時，重要信息通過國內外的公共網絡進行傳輸，保密性也得不到滿足，根據實際使用需求，急需一種完全自主知識產權的支持星地鏈路資源聯合調度的網絡傳輸技術。

在4G/5G網絡接入領域，應用最廣泛的是目前各大手機廠商推出的全網通手機，在網絡制式上可支持移動、聯通和電信4G網絡，但是即便是雙卡雙待的手機，同時也僅支持一個SIM卡數據傳輸，網絡信號不佳的情況下，無法通過多個4G/5G撥號模塊進行多卡聯合捆綁傳輸，也無法實現保密性要求。

目前主流便攜電腦配置支持WIFI網絡接入、有線寬帶接入等方式，外接4G/5G上網卡托也可通過撥號進行連接互聯網，但是同時只支持其中一種互聯網接入方式，無法進行多介質傳輸通道的捆綁和自適應傳輸，產品無法通過定制接口進行擴展。

國內外如華為、H3C和思科等路由器廠家也有推出帶4G/5G功能的無線路由器，同時支持4G/5G撥號接入和有線接入，也具備有一定的防火墻功能，但不具備多鏈路聯合傳輸功能，重量和體積較大，一般采用220V交流供電，不便于使用者的隨心攜帶。

國內某加密設備生產廠商為軍隊定制了一款帶4G/5G撥號和有線連接的網絡傳輸模塊，內置加密功能，產品小巧便攜，但是4G/5G撥號僅支持國內4G制式，也無法通過多信道捆綁傳輸，在使用過程中無法保證數據信息的高效傳輸。

CN111132080A給出了一種多網融合通信的自適應無縫切換系統和方法，將北斗、通信衛星、公網通信等多網進行融合。但是該方法主要應用于機載通信系統，且只能在多條鏈路中選擇最優的鏈路進行傳輸，不能同時充分利用所有鏈路資源。

發明內容

本發明所解決的技術問題是：克服現有技術的不足，本發明提供了TCP加速輔助的星地鏈路資源聯合調度方法和系統，提高網絡的吞吐量和網絡傳輸的效率，提高了網絡和數據傳輸可靠性；避免了不同任務之間的資源沖突，提高了數據傳輸的穩定性，解決了協同通信時衛星通信較地面通信時延過大的問題。

本發明所采用的技術方案是：TCP加速輔助的星地鏈路資源聯合調度方法，部署在移動端和中心固定端兩側，其中上行鏈路的通信過程包括如下步驟：

(1)由移動端鏈路狀態監測單元動態監測4G、5G、WiFi、有線寬帶、衛星鏈路中可用鏈路的IP變化、路由配置、信號強度、丟包率、網絡時延(Round-Trip?Time，RTT)以及當前帶寬，并將檢測到的信息反饋給鏈路預測單元；

(2)鏈路預測單元針對鏈路狀態檢測器檢測到的當下時隙的各項數據，進行基于卡爾曼濾波算法的鏈路預測，得到對下一時隙各鏈路狀態的預測；