卫星通信系统以及卫星通信链路切换控制方法

摘要

本发明公开了卫星通信系统以及卫星通信链路切换控制方法，其中，卫星通信系统包括客户端、高轨终端、低轨终端、高轨卫星、低轨卫星、高轨信关站、低轨信关站和服务端；客户端、高轨终端、高轨卫星、高轨信关站和服务端依次通信连接组成高轨通信链路；客户端、低轨终端、低轨卫星、低轨信关站和服务端依次通信连接组成低轨通信链路；客户端采集当前通信链路的通信判断信息并生成链路控制指令；链路控制指令为切换链路时，客户端通过当前通信链路向服务端发送链路切换通知信息，服务端接收到链路切换通知信息后启动目标通信链路；目标通信链路启动完成后客户端切断当前通信链路。本发明有利于提高数据传输的效率和稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及的是一种卫星通信系统以及卫星通信链路切换控制方法。

背景技术

随着科学技术的发展，卫星通信技术的应用越来越广泛。在卫星通信过程中，可以通过基于高轨卫星的通信链路或者通过基于低轨卫星的通信链路进行通信，其中，高轨卫星和低轨卫星在通信过程中有各自的优势和特点，例如高轨卫星的覆盖范围更广，而低轨卫星的时延更低。现有技术中，在卫星通信的过程中可以根据实际需求进行通信链路的切换。

现有技术中的卫星通信系统通过硬切换的方式进行通信链路的切换，即在进行通信链路切换的过程中，先断开正在通信的链路，然后再连接另一条链路。现有技术的问题在于，通信链路硬切换的方式不利于提高数据传输的效率和稳定性。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种卫星通信系统以及卫星通信链路切换控制方法，旨在解决现有技术中卫星通信系统通过硬切换的方式进行通信链路的切换的方案不利于提高数据传输的效率和稳定性的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种卫星通信系统，其中，上述卫星通信系统包括：

客户端、高轨终端、低轨终端、高轨卫星、低轨卫星、高轨信关站、低轨信关站和服务端；

上述客户端、上述高轨终端、上述高轨卫星、上述高轨信关站和上述服务端依次通信连接组成高轨通信链路；

上述客户端、上述低轨终端、上述低轨卫星、上述低轨信关站和上述服务端依次通信连接组成低轨通信链路；

上述客户端用于采集当前通信链路的通信判断信息并根据上述通信判断信息生成链路控制指令；

当上述链路控制指令为切换链路时，上述客户端通过上述当前通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息，上述服务端接收到上述链路切换通知信息后启动目标通信链路并通过上述目标通信链路与上述客户端建立通信连接；

当上述目标通信链路启动完成时，上述客户端切断上述当前通信链路；

其中，上述当前通信链路是上述卫星通信系统当前正在使用的通信链路，上述当前通信链路和上述目标通信链路分别是上述高轨通信链路和上述低轨通信链路两者中的任意一种，且上述当前通信链路与上述目标通信链路不同。

可选的，上述客户端是终端控制服务器，上述服务端是信关站控制服务器。

可选的，上述客户端具体用于：

采集上述当前通信链路对应的通信判断信息；

获取上述当前通信链路对应的切换门限范围；

将上述通信判断信息与上述切换门限范围进行比较，并根据比较结果生成上述链路控制指令；

其中，上述通信判断信息包括上述当前通信链路对应的信噪比、信号强度和带宽，若上述通信判断信息达到上述切换门限范围则生成的链路控制指令为切换链路，若上述通信判断信息未达到上述切换门限范围则生成的链路控制指令为保持链路。

可选的，上述当前通信链路是低轨通信链路时，上述客户端通过上述当前通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息，上述服务端接收到上述链路切换通知信息后启动目标通信链路并通过上述目标通信链路与上述客户端建立通信连接，包括：

上述客户端通过上述低轨通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息以通知上述服务端进行数据路径切换；

上述客户端以轮询的方式将待发送数据包依次划分为低轨路径数据包和高轨路径数据包，将上述低轨路径数据包通过上述低轨终端所在的低轨通信链路发送给上述服务端，将上述高轨路径数据包通过上述高轨终端所在的高轨通信链路发送给上述服务端；

上述服务端接收到上述链路切换通知信息后开始监听上述高轨通信链路，上述服务端接收到第一包上述高轨路径数据包之后对接收的所有低轨路径数据包和上述高轨路径数据包进行重排序，并向上述客户端返回上述高轨路径数据包的接收响应。

可选的，上述当上述目标通信链路启动完成时，上述客户端切断上述当前通信链路，包括：

上述客户端接收到上述高轨路径数据包的接收响应时，上述目标通信链路启动完成，上述客户端将未发送的所有待发送数据包都划分为高轨路径数据包，并停止向上述低轨通信链路分配数据包。

可选的，上述客户端在停止向上述低轨通信链路分配数据包之后，通过上述高轨通信链路向上述服务端发送最末低轨数据包的序列号，上述最末低轨数据包是上述客户端通过上述低轨通信链路向上述服务端发送的最后一个数据包；

上述服务端根据接收到的上述最末低轨数据包的序列号进行丢包判断。

可选的，上述当前通信链路是高轨通信链路时，上述客户端通过上述当前通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息，上述服务端接收到上述链路切换通知信息后启动目标通信链路并通过上述目标通信链路与上述客户端建立通信连接，包括：

上述客户端通过上述高轨通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息以通知上述服务端进行数据路径切换；

上述服务端接收到上述链路切换通知信息后通过上述低轨通信链路向上述客户端反馈低轨链路建立通知信息。

可选的，上述当上述目标通信链路启动完成时，上述客户端切断上述当前通信链路，包括：

上述客户端接收到上述低轨链路建立通知信息时，上述目标通信链路启动完成，上述客户端通过上述低轨通信链路向上述服务端发送待发送数据包，并停止向上述高轨通信链路分配数据包。

可选的，上述客户端发送的第一低轨数据包中携带最末高轨数据包的序列号，上述第一低轨数据包是上述客户端通过上述低轨通信链路向上述服务端发送的第一个数据包，上述最末高轨数据包是上述客户端通过上述高轨通信链路向上述服务端发送的最后一个数据包；

上述服务端根据接收到的上述最末高轨数据包的序列号进行丢包判断。

本发明第二方面提供一种卫星通信链路切换控制方法，其中，上述方法应用于上述任意一种卫星通信系统中，上述方法包括：

控制上述客户端采集获取当前通信链路的通信判断信息并根据上述通信判断信息生成链路控制指令；

当上述链路控制指令为切换链路时，控制上述客户端通过上述当前通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息，控制上述服务端在接收到上述链路切换通知信息后启动目标通信链路并通过上述目标通信链路与上述客户端建立通信连接；

当上述目标通信链路启动完成时，控制上述客户端切断上述当前通信链路。

可选的，上述控制上述客户端采集获取当前通信链路的通信判断信息并根据上述通信判断信息生成链路控制指令，包括：

控制上述客户端采集上述当前通信链路对应的通信判断信息；

控制上述客户端获取上述当前通信链路对应的切换门限范围；

控制上述客户端将上述通信判断信息与上述切换门限范围进行比较，并根据比较结果生成上述链路控制指令；

其中，上述通信判断信息包括上述当前通信链路对应的信噪比、信号强度和带宽，若上述通信判断信息达到上述切换门限范围则生成的链路控制指令为切换链路，若上述通信判断信息未达到上述切换门限范围则生成的链路控制指令为保持链路。

可选的，上述当前通信链路是低轨通信链路时，上述控制上述客户端通过上述当前通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息，控制上述服务端在接收到上述链路切换通知信息后启动目标通信链路并通过上述目标通信链路与上述客户端建立通信连接，包括：

控制上述客户端通过上述低轨通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息以通知上述服务端进行数据路径切换；

控制上述客户端以轮询的方式将待发送数据包依次划分为低轨路径数据包和高轨路径数据包，将上述低轨路径数据包通过上述低轨终端所在的低轨通信链路发送给上述服务端，将上述高轨路径数据包通过上述高轨终端所在的高轨通信链路发送给上述服务端；

控制上述服务端在接收到上述链路切换通知信息后开始监听上述高轨通信链路，并在接收到第一包上述高轨路径数据包之后对接收的所有低轨路径数据包和上述高轨路径数据包进行重排序，并向上述客户端返回上述高轨路径数据包的接收响应。

可选的，上述当前通信链路是高轨通信链路时，上述控制上述客户端通过上述当前通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息，控制上述服务端在接收到上述链路切换通知信息后启动目标通信链路并通过上述目标通信链路与上述客户端建立通信连接，包括：

控制上述客户端通过上述高轨通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息以通知上述服务端进行数据路径切换；

控制上述服务端在接收到上述链路切换通知信息后通过上述低轨通信链路向上述客户端反馈低轨链路建立通知信息。

由上可见，本发明提供的卫星通信系统中包括客户端、高轨终端、低轨终端、高轨卫星、低轨卫星、高轨信关站、低轨信关站和服务端；上述客户端、上述高轨终端、上述高轨卫星、上述高轨信关站和上述服务端依次通信连接组成高轨通信链路；上述客户端、上述低轨终端、上述低轨卫星、上述低轨信关站和上述服务端依次通信连接组成低轨通信链路；上述客户端用于采集当前通信链路的通信判断信息并根据上述通信判断信息生成链路控制指令；当上述链路控制指令为切换链路时，上述客户端通过上述当前通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息，上述服务端接收到上述链路切换通知信息后启动目标通信链路并通过上述目标通信链路与上述客户端建立通信连接；当上述目标通信链路启动完成时，上述客户端切断上述当前通信链路；其中，上述当前通信链路是上述卫星通信系统当前正在使用的通信链路，上述当前通信链路和上述目标通信链路分别是上述高轨通信链路和上述低轨通信链路两者中的任意一种，且上述当前通信链路与上述目标通信链路不同。与现有技术中通信链路硬切换的卫星通信系统相比，本发明中提供的卫星通信系统在需要进行通信链路的切换时，先通过客户端基于当前通信链路向服务端发送链路切换通知信息，服务端接收到链路通知信息后启动目标通信链路并通过目标通信链路与客户端建立通信连接，在目标通信链路启动完成时客户端才切断当前通信链路。如此，在新的通信链路建立好之后才切换旧的通信链路，有利于提高数据传输的效率和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种卫星通信系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种卫星通信系统的具体模块示意图；

图3是本发明实施例提供的一种增加控制层的通信协议结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种卫星通信链路切换控制方法的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的一种低轨通信链路向高轨通信链路切换的具体流程示意图；

图6是本发明实施例提供的一种高轨通信链路向低轨通信链路切换的具体流程示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况下，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当…时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似的，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述的条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

下面结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

随着科学技术的发展，卫星通信技术的应用越来越广泛。在卫星通信过程中，可以通过基于高轨卫星的通信链路或者通过基于低轨卫星的通信链路进行通信，其中，高轨卫星和低轨卫星在通信过程中有各自的优势和特点，例如高轨卫星的覆盖范围更广，而低轨卫星的时延更低。现有技术中，在卫星通信的过程中可以根据实际需求进行通信链路的切换。

现有技术中的卫星通信系统通过硬切换的方式进行通信链路的切换，即在进行通信链路切换的过程中，先断开正在通信的链路，然后再连接另一条链路。现有技术的问题在于，通信链路硬切换的方式不利于提高数据传输的效率和稳定性，且可能带来业务中断的问题，影响卫星通信效果和用户的使用体验。

具体的，现有的高轨卫星通信协议和低轨卫星通信协议存在区别，且在高低轨卫星联合通信时，当出现高低轨卫星间链路切换时只能采取先断开一条链路再与另一条链路连接的硬切的方式，而高低轨卫星链路时延差距很大，因此在硬切换过程中数据有可能丢失，可能造成一定时间的业务中断，影响业务的连续性。

为了解决上述多个问题中的至少一个问题，本发明提供的卫星通信系统中包括客户端、高轨终端、低轨终端、高轨卫星、低轨卫星、高轨信关站、低轨信关站和服务端；上述客户端、上述高轨终端、上述高轨卫星、上述高轨信关站和上述服务端依次通信连接组成高轨通信链路；上述客户端、上述低轨终端、上述低轨卫星、上述低轨信关站和上述服务端依次通信连接组成低轨通信链路；上述客户端用于采集当前通信链路的通信判断信息并根据上述通信判断信息生成链路控制指令；当上述链路控制指令为切换链路时，上述客户端通过上述当前通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息，上述服务端接收到上述链路切换通知信息后启动目标通信链路并通过上述目标通信链路与上述客户端建立通信连接；当上述目标通信链路启动完成时，上述客户端切断上述当前通信链路；其中，上述当前通信链路是上述卫星通信系统当前正在使用的通信链路，上述当前通信链路和上述目标通信链路分别是上述高轨通信链路和上述低轨通信链路两者中的任意一种，且上述当前通信链路与上述目标通信链路不同。

与现有技术中通信链路硬切换的卫星通信系统相比，本发明中提供的卫星通信系统在需要进行通信链路的切换时，先通过客户端基于当前通信链路向服务端发送链路切换通知信息，服务端接收到链路通知信息后启动目标通信链路并通过目标通信链路与客户端建立通信连接，在目标通信链路启动完成时客户端才切断当前通信链路。如此，在新的通信链路建立好之后才切断旧的通信链路，有利于提高数据传输的效率和稳定性。

本发明中的卫星通信系统保证了有一段时间同时存在两条通信链路，发送数据可以无缝地切换到另一条链路进行传输，且对切换过程中发送的数据进行缓存和丢包判断，当出现丢包时可以快速地从缓存数据中进行重传，减少数据重传的时间，进一步实现无缝切换的目的，避免业务中断。

如图1所示，本发明实施例提供一种卫星通信系统，具体的，上述卫星通信系统包括：

客户端11、高轨终端12、低轨终端13、高轨卫星14、低轨卫星15、高轨信关站16、低轨信关站17和服务端18；

上述客户端11、上述高轨终端12、上述高轨卫星14、上述高轨信关站16和上述服务端18依次通信连接组成高轨通信链路；

上述客户端11、上述低轨终端13、上述低轨卫星15、上述低轨信关站17和上述服务端18依次通信连接组成低轨通信链路；

上述客户端11用于采集当前通信链路的通信判断信息 并根据上述通信判断信息生成链路控制指令；

当上述链路控制指令为切换链路时，上述客户端11通过上述当前通信链路向上述服务端18发送链路切换通知信息，上述服务端18接收到上述链路切换通知信息后启动目标通信链路并通过上述目标通信链路与上述客户端11建立通信连接；

当上述目标通信链路启动完成时，上述客户端11切断上述当前通信链路；

其中，上述当前通信链路是上述卫星通信系统当前正在使用的通信链路，上述当前通信链路和上述目标通信链路分别是上述高轨通信链路和上述低轨通信链路两者中的任意一种，且上述当前通信链路与上述目标通信链路不同。

其中，上述当前通信链路是上述卫星通信系统在当前已经启动并正在使用的一条通信链路，上述目标通信链路是卫星通信系统需要切换到的一条通信链路。上述当前通信链路是高轨通信链路时，目标通信链路是低轨通信链路；上述当前通信链路是低轨通信链路时，目标通信链路是高轨通信链路。上述高轨卫星14是高轨道卫星，低轨卫星15是低轨道卫星，根据距离地球的轨道高低进行确定。需要说明的是，上述卫星通信系统中包括两个卫星，以轨道更高的卫星作为高轨卫星14，轨道更低的卫星作为低轨卫星15。上述高轨通信链路由上述客户端11、上述高轨终端12、上述高轨卫星14、上述高轨信关站16和上述服务端18依次通信连接并组成，上述低轨通信链路由上述客户端11、上述低轨终端13、上述低轨卫星15、上述低轨信关站17和上述服务端18依次通信连接并组成。

本实施例中，上述客户端11分别以高轨终端12或低轨终端13为接入点，接通高轨通信链路或低轨通信链路，从而实现与服务端18之间的通信。上述高轨通信链路基于高轨卫星14实现客户端11与服务端18之间的卫星通信，上述低轨通信链路基于低轨卫星15实现客户端11与服务端18之间的卫星通信。

图2是本发明实施例提供的一种卫星通信系统的具体模块示意图，如图2所示，本实施例中，上述客户端11具体为终端控制服务器，上述服务端18具体为信关站控制服务器。需要说明的是，上述服务端18还可以是信关站及地面站控制服务器，在此不作具体限定。

在一种应用场景中，上述高轨终端12和低轨终端13可以构成多制式终端组合，即上述高轨终端12和低轨终端13可以采用不同的通信协议，例如高轨终端12采用DVB协议，低轨终端13采用LTE、5G等通信协议，但不作为具体限定。

具体的，本实施例中为了使得客户端能够灵活地选择高轨通信链路或低轨通信链路，使用了如图2所示的联合组网的方式，将高轨终端12和低轨终端13分别作为两个接入点，基于高轨卫星14建立一条链路，基于低轨卫星15建立另一条链路，使用一个终端控制服务器通过这两个接入点分别接入到高轨卫星网络和低轨卫星网络，在终端控制服务器上实现控制层协议并实现网络间的切换。

本实施例中，上述高轨通信链路和低轨通信链路使用的通信协议是以TCP/IP协议为基础进行改进获得的，具体的，在应用层和传输层之间增加一层控制层，控制层主要用于进行切换判决、切换控制消息的处理和数据分配。在物理层测量获得的通信判断信息（比如信号强度、信噪比等）上报给控制层，用于进行切换判决。具体的，控制层根据物理层反馈的体现信道情况的通信判断信息来进行切换判决（即根据通信判断信息生成链路控制指令）和通信链路切换，以此在动态变化的卫星异构网络环境中达到无缝切换目的。

图3是本发明实施例提供的一种增加控制层的通信协议结构示意图，在单独使用一条通信链路时，TCP协议可以安全可靠的保证数据的传输，因此本实施例中的卫星通信系统使用以TCP/IP的体系为基础的通信协议。如图3所示，本实施例中在应用层和和传输层中设置一层控制层，并且可以设置一个用于直接连接物理层和控制层的控制软件。通过控制软件从物理层中采集获取通信判断信息，并且传递给控制层。上述控制层可以上接应用层下接传输层，将对应的链路控制指令的生成、通信链路的切换等功能集成到控制层中，可以减少对原有的传输层和应用层的修改，减少对其它层的波及。而在不需要进行通信链路的切换时，数据可以越过控制层，保证数据传输的效率。如此，可以避免高轨通信链路和低轨通信链路因数据链路层协议不同带来的壁垒，有利于使得用户的业务在高低轨卫星通信协议间进行无缝切换。需要说明的是，图3仅用于说明物理层和控制层之间的联系，并不表示是标准的TCP/IP四层结构图。

本实施例中，上述客户端11具体用于：

采集上述当前通信链路对应的通信判断信息；

获取上述当前通信链路对应的切换门限范围；

将上述通信判断信息与上述切换门限范围进行比较，并根据比较结果生成上述链路控制指令；

其中，上述通信判断信息包括上述当前通信链路对应的信噪比、信号强度和带宽，若上述通信判断信息达到上述切换门限范围则生成的链路控制指令为切换链路，若上述通信判断信息未达到上述切换门限范围则生成的链路控制指令为保持链路。

本实施例中，上述通信判断信息是体现当前通信链路对应的通信情况的信息。在一种应用场景中，上述通信判断信息还可以包括客户端11与高轨卫星14覆盖范围中心点的距离以及客户端11与低轨卫星15覆盖范围中心点的距离，在此不作具体限定。

需要说明的是，本实施例中预先设置有两种切换门限范围。当上述当前通信链路是高轨通信链路时，对应的切换门限范围是预先设置的高轨切换门限范围，用于判断是否需要从当前的高轨通信链路切换到低轨通信链路。当上述当前通信链路是低轨通信链路时，对应的切换门限范围是预先设置的低轨切换门限范围，用于判断是否需要从当前的低轨通信链路切换到高轨通信链路。本实施例中，上述通信判断信息中包括多种数据信息，对应的切换门限范围中也可以包括多种数据信息对应的范围，可以采用多属性切换判决算法（例如topsis）判断通信判断信息是否达到对应的切换门限范围，但不作为具体限定。

在一种应用场景中，上述当前通信链路是低轨通信链路时，对应的目标通信链路是高轨通信链路，即需要从低轨切换到高轨。此时，上述客户端11通过上述当前通信链路向上述服务端18发送链路切换通知信息，上述服务端18接收到上述链路切换通知信息后启动目标通信链路并通过上述目标通信链路与上述客户端11建立通信连接，具体包括如下步骤：

上述客户端11通过上述低轨通信链路向上述服务端18发送链路切换通知信息以通知上述服务端18进行数据路径切换；同时，上述客户端11开始缓存通过低轨通信链路向服务端18发送的数据包，以便在后续出现丢包时及时重传，提高数据传输的效率；

上述客户端11以轮询的方式将待发送数据包依次划分为低轨路径数据包和高轨路径数据包，将上述低轨路径数据包通过上述低轨终端所在的低轨通信链路发送给上述服务端18，将上述高轨路径数据包通过上述高轨终端所在的高轨通信链路发送给上述服务端18；其中，上述待发送数据包是从数据服务器产生的并且需要从客户端11发送到服务端18的数据包；

上述服务端18接收到上述链路切换通知信息后开始监听上述高轨通信链路，上述服务端18接收到第一包上述高轨路径数据包之后对接收的所有低轨路径数据包和上述高轨路径数据包进行重排序，并向上述客户端11返回上述高轨路径数据包的接收响应；其中，上述服务端18通过高轨通信链路向上述客户端11返回高轨路径数据包的接收响应，以告知客户端11目前服务端18已经能够通过高轨通信链路正常收发数据（即高轨通信链路已经建立完成）。

需要说明的是，当前通信链路是低轨通信链路时，客户端11与服务端18通过低轨通信链路进行数据通信，此时服务端18本身就会监听低轨通信链路并通过低轨通信链路接收数据包。本实施例中，在需要切换链路时，客户端11先通过正在使用的低轨通信链路向服务端18发送对应的链路切换通知信息，因为低轨通信链路是当前正在使用的正常通信链路，所以能够确保服务端18接收到对应的链路切换通知信息。服务端18接收到对应的链路切换通知信息之后，就开始准备进行链路切换，即开始监听上述高轨通信链路，此时，客户端11会开始接入高轨终端，从而通过高轨通信链路向服务端18发送数据包。需要说明的是，此时客户端11还不能确认高轨通信链路已经启动完成并能够正常使用，因此客户端11会同时使用两条通信链路来发送数据包，而不会将所有的数据包都通过高轨通信链路发送，从而有利于避免因高轨通信链路启动失败而导致的业务中断等问题。

进一步的，上述当上述目标通信链路启动完成时，上述客户端11切断上述当前通信链路，包括：上述客户端11接收到上述高轨路径数据包的接收响应时，上述目标通信链路启动完成，上述客户端将未发送的所有待发送数据包都划分为高轨路径数据包，并停止向上述低轨通信链路分配数据包。

当客户端11接收到服务端18通过高轨通信链路发来的高轨路径数据包的接收响应时，说明高轨通信链路已经建立完成并且能够正常使用，即目标通信链路启动完成，此时客户端11可以将还未发送的所有待发送数据包都通过高轨通信链路进行传输，并停止向上述低轨通信链路分配数据包，进一步的，上述客户端11还可以与低轨接入点（即低轨终端13）断开连接。

进一步的，本实施例中，在切换到高轨通信链路之后，还判断链路切换过程中是否出现丢包，如果出现丢包可以进行数据重传。具体的，上述客户端11在停止向上述低轨通信链路分配数据包之后，通过上述高轨通信链路向上述服务端18发送最末低轨数据包的序列号，上述最末低轨数据包是上述客户端11通过上述低轨通信链路向上述服务端18发送的最后一个数据包；上述服务端18根据接收到的上述最末低轨数据包的序列号进行丢包判断。

具体的，数据包的序列号与数据包的发送顺序对应，即序列号小的数据包先发送，序列号大的数据包后发送，序列号在控制层中进行添加或者存在于控制层中，可以在控制层的数据头中获取。客户端11在通过低轨通信链路或高轨通信链路进行数据包的传输时，会在发送数据包时为数据包添加序列号，且依次发送的多个数据包的序列号是连续的。例如，序列号为1代表该数据包是第1包被发送的，序列号为2代表该数据包是第2包被发送的，以此类推。

在待发送数据包的发送过程中是按照序列号的顺序进行的，因此服务端18接收到最末低轨数据包的序列号之后，可以进行丢包判断。具体的，如果在该最末低轨数据包的序列号之前的数据包都已经收到，则没有丢包；反之，如果存在某一个之前序列号丢失，则对应的数据包丢包。

进一步的，如果有丢包则服务端18通过已经建立好的高轨通信链路告知客户端11对应的丢包信息（即丢失的数据包对应的序列号），客户端11从缓存的通过低轨通信链路向服务端18发送的数据包中提取对应的丢包数据，并通过高轨通信链路进行重传。

在另一种应用场景中，上述当前通信链路是高轨通信链路时，对应的目标通信链路是低轨通信链路，即需要从高轨切换到低轨。此时，上述客户端11通过上述当前通信链路向上述服务端18发送链路切换通知信息，上述服务端18接收到上述链路切换通知信息后启动目标通信链路并通过上述目标通信链路与上述客户端11建立通信连接，具体包括如下步骤：

上述客户端11通过上述高轨通信链路向上述服务端18发送链路切换通知信息以通知上述服务端18进行数据路径切换；同时，上述客户端11开始缓存通过高轨通信链路向服务端18发送的数据包，以便在后续出现丢包时及时重传，提高数据传输的效率；

上述服务端18接收到上述链路切换通知信息后通过上述低轨通信链路向上述客户端11反馈低轨链路建立通知信息。

具体的，服务端18在接收到链路切换通知信息（即切换准备信息）之后，开始监听低轨通信链路，同时可以通过低轨通信链路向客户端11反馈低轨链路建立通知信息（即允许低轨数据传输的通知信息），用于通知客户端11目前服务端已经能够通过低轨通信链路正常收发数据（即低轨通信链路已经建立完成）。

需要说明的是，当前通信链路是高轨通信链路时，客户端11与服务端18通过高轨通信链路进行数据通信，此时服务端18本身就会监听高轨通信链路并通过高轨通信链路接收数据包。本实施例中，在需要切换链路时，客户端11先通过正在使用的高轨通信链路向服务端18发送对应的链路切换通知信息，因为高轨通信链路是当前正在使用的正常通信链路，所以能够确保服务端18接收到对应的链路切换通知信息。服务端18接收到对应的链路切换通知信息之后，就开始准备进行链路切换，即开始监听上述低轨通信链路，并且通过低轨通信链路向客户端11反馈低轨链路建立通知信息。

进一步的，上述当上述目标通信链路启动完成时，上述客户端11切断上述当前通信链路，包括：上述客户端11接收到上述低轨链路建立通知信息（即允许低轨数据传输的通知信息）时，上述目标通信链路启动完成，上述客户端11通过上述低轨通信链路向上述服务端18发送待发送数据包，并立刻停止向上述高轨通信链路分配数据包。

进一步的，本实施例中，在切换到低轨通信链路之后，还判断链路切换过程中是否出现丢包，如果出现丢包可以进行数据重传。具体的，上述客户端11发送的第一低轨数据包中携带最末高轨数据包的序列号，上述第一低轨数据包是上述客户端11通过上述低轨通信链路向上述服务端18发送的第一个数据包，上述最末高轨数据包是上述客户端11通过上述高轨通信链路向上述服务端发送的最后一个数据包；上述服务端18根据接收到的上述最末高轨数据包的序列号进行丢包判断。

具体的，服务端18接收到最末高轨数据包的序列号之后，判断在该最末高轨数据包的序列号之前的数据包都已经收到，则没有丢包；反之，如果某一个之前序列号丢失，则对应的数据包丢包。进一步的，如果有丢包则服务端18通过已经建立好的低轨通信链路告知客户端11对应的丢包信息（即丢失的数据包对应的序列号），客户端11从缓存的通过高轨通信链路向服务端18发送的数据包中提取对应的丢包数据，并通过低轨通信链路进行重传。需要说明的是，因为低轨通信链路的时延相对于高轨通信链路要小很多，因此，重传的数据可能比高轨通信链路上新传送的数据先到达信关站，此时需要忽略后到达的数据。

由上可见，本发明实施例中提供的卫星通信系统在需要进行通信链路的切换时，先通过客户端11基于当前通信链路向服务端18发送链路切换通知信息，服务端18接收到链路通知信息后启动目标通信链路并通过目标通信链路与客户端11建立通信连接，在目标通信链路启动完成时客户端11才切断当前通信链路。如此，在新的通信链路建立好之后才切换旧的通信链路，有利于提高数据传输的效率和稳定性。

本发明中的卫星通信系统保证了有一段时间同时存在两条通信链路，发送数据可以无缝地切换到另一条链路进行传输，且对切换过程中发送的数据进行缓存和丢包判断，当出现丢包时可以快速地从缓存数据中进行重传，减少数据重传的时间，进一步实现无缝切换的目的，避免业务中断。

如图4中所示，对应于上述卫星通信系统，本发明实施例还提供一种卫星通信链路切换控制方法，上述方法应用于上述任意一种卫星通信系统中，用于对卫星通信系统中的通信链路进行切换控制，具体的，上述方法包括如下步骤：

步骤S100，控制客户端采集获取当前通信链路的通信判断信息并根据上述通信判断信息生成链路控制指令。

步骤S200，当上述链路控制指令为切换链路时，控制上述客户端通过上述当前通信链路向服务端发送链路切换通知信息，控制上述服务端在接收到上述链路切换通知信息后启动目标通信链路并通过上述目标通信链路与上述客户端建立通信连接。

步骤S300，当上述目标通信链路启动完成时，控制上述客户端切断上述当前通信链路。

其中，上述客户端和服务端分别是上述卫星通信系统中的客户端和服务端，对应的高轨通信链路和低轨通信链路的组成方式也与上述卫星通信系统相同，在此不再赘述。具体的，当上述链路控制指令为切换链路时，控制上述客户端通过上述当前通信链路向服务端发送链路切换通知信息，控制上述服务端在接收到上述链路切换通知信息后启动并开始使用目标通信链路，且通过上述目标通信链路与上述客户端建立通信连接（即进行数据传输）。

本实施例中，上述步骤S100具体包括如下步骤：控制上述客户端采集上述当前通信链路对应的通信判断信息；控制上述客户端获取上述当前通信链路对应的切换门限范围；控制上述客户端将上述通信判断信息与上述切换门限范围进行比较，并根据比较结果生成上述链路控制指令；其中，上述通信判断信息包括上述当前通信链路对应的信噪比、信号强度和带宽，若上述通信判断信息达到上述切换门限范围则生成的链路控制指令为切换链路，若上述通信判断信息未达到上述切换门限范围则生成的链路控制指令为保持链路。

在一种应用场景中，上述当前通信链路是低轨通信链路时，上述控制上述客户端通过上述当前通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息，控制上述服务端在接收到上述链路切换通知信息后启动目标通信链路并通过上述目标通信链路与上述客户端建立通信连接，包括：控制上述客户端通过上述低轨通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息以通知上述服务端进行数据路径切换；控制上述客户端以轮询的方式将待发送数据包依次划分为低轨路径数据包和高轨路径数据包，将上述低轨路径数据包通过上述低轨终端所在的低轨通信链路发送给上述服务端，将上述高轨路径数据包通过上述高轨终端所在的高轨通信链路发送给上述服务端；控制上述服务端在接收到上述链路切换通知信息后开始监听上述高轨通信链路，并在接收到第一包上述高轨路径数据包之后对接收的所有低轨路径数据包和上述高轨路径数据包进行重排序，并向上述客户端返回上述高轨路径数据包的接收响应。

在另一种应用场景中，上述当前通信链路是高轨通信链路时，上述控制上述客户端通过上述当前通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息，控制上述服务端在接收到上述链路切换通知信息后启动目标通信链路并通过上述目标通信链路与上述客户端建立通信连接，包括：控制上述客户端通过上述高轨通信链路向上述服务端发送链路切换通知信息以通知上述服务端进行数据路径切换；控制上述服务端在接收到上述链路切换通知信息后通过上述低轨通信链路向上述客户端反馈低轨链路建立通知信息。

需要说明的是，本实施例中上述卫星通信链路切换控制方法的各个步骤可以由一个额外设置的控制终端来控制卫星通信系统中的各个组成部分执行，也可以由卫星通信系统中的各个组成部分根据实际需求自行执行，在此不作具体限定。

本实施例中，还基于一种具体应用场景对上述卫星通信链路切换控制方法进行具体描述，图5是本发明实施例提供的一种低轨通信链路向高轨通信链路切换的具体流程示意图。如图5所示，在高轨通信链路建立成功之后，客户端的控制层通过控制软件获取到链路建立成功的信息，进行低轨通信链路到高轨通信链路的切换。需要说明的是，在客户端或服务端，对于每一条通信链路（包括低轨通信链路和高轨通信链路）都有对应的传输层，因此客户端和服务端都分别有低轨传输层和高轨传输层。

具体的，本实施例中，客户端的控制层周期的从控制软件获取客户端的物理层测量上报的通信判断信息。客户端控制层利用上述通信判断信息进行切换判断，并生成链路控制指令，当达到切换门限时，则通知高轨传输层按TCP协议流程激活高轨TCP路径，如果已经存在TCP连接，则直接返回激活成功。如果未达到切换门限则继续获取测量上报的信息。客户端基于控制层通过低轨通信链路发送链路切换通知信息以通知服务端启动数据路径切换，同时客户端开始缓存从低轨通信链路发送的数据。从当前需要发送的数据开始，客户端以轮询分配的方式将所有未发送的待发送数据包依次分配给低轨通信链路和高轨通信链路并发送，分配时先低轨后高轨。服务端控制层接收到切换准备信息（即链路切换通知信息）后开始监听高轨路径，等第一包高轨路径数据到达后在服务端对接收到的高轨数据和低轨数据进行重排序，并立刻向客户端返回第一包高轨数据的响应。需要说明的是，在客户端进行数据轮询分配和发送的过程中，高轨和低轨路径可以同时传输数据，连续的两包数据分别通过高轨通信链路和低轨通信链路传输，有可能先发送的数据后达到，因此在接收端可以根据数据包的序列号进行先后排序，防止出现数据乱序引起数据接收错误。客户端控制层接收到第一包高轨数据的响应后立刻停止向低轨通信链路分配数据。需要说明的是，本实施例中，上述第一包高轨数据的响应（即高轨路径数据包的接收响应）是确认字符ACK。具体的，需要传输的数据（待发送数据包）是从数据服务器产生的，会先到达应用层。客户端控制从通过高轨通信链路通知服务端最末低轨数据包的序列号，上述最末低轨数据包的序列号是客户端控制层已经发送的最后一包低轨数据的序列号。服务端控制层收到最末低轨数据包的序列号后判断低轨通信链路上的数据是否接收完全，并通过高轨通信链路向客户端控制层提供低轨通信链路上的丢包信息。如果出现丢包，客户端从控制层中缓存的低轨发送数据中提取丢包的数据并在高轨通信链路上进行重传。

图6是本发明实施例提供的一种高轨通信链路向低轨通信链路切换的具体流程示意图，如图6所示，在低轨通信链路建立成功之后，客户端的控制层通过控制软件获取到链路建立成功的信息，进行高轨通信链路到低轨通信链路的切换。其中，链路建立可以是对应的终端注册到基站（信关站）中。在一种应用场景中，客户端和服务端的控制层不区分高轨和低轨，但传输层区分高轨和低轨。在切换前数据仅通过高轨通信链路传输，切换后数据仅通过低轨通信链路传输。

具体的，本实施例中，客户端的控制层周期的从控制软件获取客户端的物理层测量上报的通信判断信息。客户端控制层利用上述通信判断信息进行切换判断，并生成链路控制指令，当达到切换门限时，客户端控制层通知客户端的低轨传输层激活低轨TCP路径，否则继续监控测量上报的信息。低轨TCP路径建立成功后向客户端的控制层返回激活成功。客户端基于控制层通过高轨通信链路发送链路切换通知信息以通知服务端启动数据路径切换，同时客户端开始缓存从高轨通信链路发送的数据。服务端控制层接收到切换准备信息（即链路切换通知信息）后，通过低轨路径通知客户端控制层可以在低轨通信链路发送数据。客户端的控制层收到允许低轨发送数据的消息（即低轨链路建立通知信息）后，立刻停止高轨数据的发送，并告知客户端通过高轨通信链路发送的最后一包数据的序列号（即最末高轨数据包的序列号）。进一步的，通过低轨通信链路发送的第一包数据携带通过高轨通信链路发送的最后一包数据的序列号，服务端控制层接收到通过低轨通信链路发送的第一包数据后，开始缓存数据并向客户端反馈低轨数据的响应，以告知客户端低轨通信链路已经建立完成且可以正常使用。服务端的控制层对缓存的高轨和低轨数据根据序列号（即最末高轨数据包的序列号）进行重排序。服务端控制层接收到通过高轨通信链路发送的最后一包数据的序列号后，判断高轨数据是否接收完毕，如果有丢包则通过低轨通信链路告知客户端对应的丢包信息，并通过低轨通信链路重传这些数据。具体的，在最末高轨数据包的序列号之前的所有数据都收到，则说明接收完毕，否则反馈对应的丢包序列号，将丢包的数据重传。需要说明的是，低轨时延相对于高轨小了很多，重传的数据很可能比高轨上的新传数据先到达信关站，此时需要忽略后到达的数据。

需要说明的是，在高轨通信链路切换到低轨通信链路的过程中，数据包不需经过轮询和依次分配，因为低轨时延比高轨时延小，可以直接按照数据缓存顺序发送，在接收端（即服务端）不会出现高轨数据等待低轨数据很长时间的情况。

由上可见，本实施例中以TCP协议基础，在传输层之上增加控制层，打破链路层不同通信协议间的壁垒，并利用真实信道状态信息（即通信判断信息）控制高低轨链路切换，并提供了切换流程中的信令和数据交互流程，有利于实现高低轨通信链路之间的无缝切换，提高数据传输效率，避免业务中断。

具体的，本实施例中，上述卫星通信链路切换控制方法中没有详尽描述之处可以参照对上述卫星通信系统具体功能的描述，在此不再赘述。

需要说明的是，本实施例中主要描述了将客户端的数据主动发送给服务端的过程中的通信链路切换过程，实际上也可以反过来，由服务端主动发起通信链路切换的过程，在此不再赘述。

低轨通信链路向高轨通信链路切换时，有可能是由于低轨卫星运动，通信覆盖区域无法覆盖到终端了，则必须切换到高轨通信链路。高轨通信链路向低轨通信链路切换有可能是由于低轨卫星运动，通信覆盖区域可以覆盖到终端，且此时的业务需要更低的时延或更高的速率，此时可以切换到低轨通信链路。

应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将上述系统的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟是以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以由另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

上述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。上述计算机可读介质可以包括：能够携带上述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，上述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不是相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。