一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法与流程

1.本发明涉及一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法，属于高通量通信系统技术领域。


背景技术：

2.为应对多媒体和数据交换的爆发式需求，传统大波束通信卫星已逐渐向多波束高通量通信卫星发展。数字透明转发器(dtp，digital transparent processor)是基于数字信道化、路由交换等技术的数字透明转发技术，是满足灵活载荷要求的数字化有效载荷，是下一代高通量卫星系统的重要发展方向。dtp支持点对点、广播、组播等多种工作方式，满足各类用户需求，实现星上资源和用户实际需求的强匹配，有效提高星上资源利用率。
3.目前，国内的高通量通信卫星系统使用的数字透明转发技术尚未充分发挥其优势，相对落后于国际水平。现有的星上资源配置方式大多通过人工简单地指定子带交换关系来完成，当用户数量比较少时，该方式尚可接受，然而当用户数量比较多时，往往伴随着更复杂的子带交换关系，如增量配置关系、组播配置关系等，此时靠人工来完成大规模的子带交换关系配置性价比不高。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法，通过采用矩阵行内列内置换的方式，结合dtp对不同频率子带信息灵活转发，实现星上资源与用户实际需求之间的强匹配，提高资源利用率。
5.本发明的技术解决方案是：
6.一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法，将tst网络中t接线器的时隙交互、s接线器的链路交换等效为对数字透明转发器输入矩阵的行内和列内交换，得到代表网络交换关系的两个中间矩阵，实现在单播、组播通信模式下对数字透明转发器的tst网络进行配置，输出预定的输出矩阵。
7.优选的，两个中间矩阵分别为第一中间矩阵，第二中间矩阵；
8.第一中间矩阵由输入矩阵进行行内变换得到，第一中间矩阵的同一列上的元素在输入矩阵中不同行；
9.第二中间矩阵由第一中间矩阵进行列内变换得到，第二中间矩阵同一列中包含了输入矩阵中每一行中的一个元素；
10.设计列优先排列算法求解第二中间矩阵，对第二中间矩阵进行列内反变换得到第一中间矩阵。
11.优选的，在单播通信模式下，若卫星所有链路的所有带宽均被占用，设计列优先排列算法求解第二中间矩阵，包括：
12.(1)将第二中间矩阵初始化为输出矩阵，统计第一列内相同元素、缺失元素、其它元素；所述相同元素为第二中间矩阵所在列元素中相同的逻辑行号，所述缺失元素为在该
列中所缺少的逻辑行号，所述其它元素为该列中既不相同也不缺少的逻辑行号；所述逻辑行号为第二中间矩阵中的元素在输入矩阵中的行号；
13.(2)判断相同元素行中是否存在缺失元素：
14.若存在，则交换元素位置，更新相同元素、缺失元素、其它元素；
15.若不存在，则进一步判断缺失元素所在的物理行中的该列其它元素是否在相同元素物理行中出现，所述物理行表示某元素在第二中间矩阵中所在的行；若出现，则交换该其它元素和缺失元素，交换相同元素和其它元素，更新相同元素、缺失元素、其它元素；若未出现，则继续在缺失元素所在的物理行中寻找剩余的其它元素，直至找到一个其它元素在相同元素物理行中出现，此时交换缺失元素和其它元素1，交换其它元素1和其它元素2，按此规律直至交换其它元素n和相同元素，更新相同元素、缺失元素、其它元素；
16.(3)重排下一个缺失元素，转(2)，直至该列不存在缺失元素和相同元素；
17.(4)统计下一列内的相同元素、缺失元素、其它元素，转(2)(3)，直至所有列交换排列完成，得到第二中间矩阵。
18.优选的，在单播通信模式下，若卫星所有链路的所有带宽未被全部占用，基于增量配置方法计算中间矩阵：
19.定义输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵，对用户未占用的子带单元处标记为“0”，占用的子带单元处标记为“1”；
20.根据输入矩阵、输出矩阵，基于所述列优先排列算法求解得到第二中间矩阵，对第二中间矩阵的每一列进行逐列重排，得到第一中间矩阵；
21.设用户临时增加通信需求时占用了输入矩阵中子带单元a
pq
，将输入忙闲矩阵中对应子带单元a
pq
处的元素由“0”改为“1”；子带单元a
pq
处的子带信息在输出矩阵a
mn
处输出，将输出忙闲矩阵中对应子带单元a
mn
处的元素由“0”改为“1”，更新输出矩阵；
22.直接交换第二中间矩阵中a
pq
和a
mn
的位置，判断第二中间矩阵中a
pq
和a
mn
所在的列是否出现输入矩阵上同行的元素，若不出现，则当前第二中间矩阵为最终的第二中间矩阵；若出现，基于列优先排列算法对a
pq
和a
mn
所在的两列元素进行重排，直至两列不出现输入矩阵上同行的元素，得到最终的第二中间矩阵。
23.优选的，在组播“一对多”通信模式下，计算中间矩阵，包括：
24.设位于输入矩阵a
xa
处的子带信息进行组播，要同时在输出矩阵中的a
xa
和未占用的a
yb
所在的位置进行输出；
25.根据输入矩阵、输出矩阵，基于列优先排列算法求解得到第二中间矩阵，对第二中间矩阵的每一列进行逐列重排，得到第一中间矩阵；
26.判断a
xa
,a
yb
是否在输入矩阵中同行：
27.若同行，不更改第二中间矩阵，在初级t接线器处建立a
xa
处的信息复制到a
yb
处的映射关系，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元a
yb
处的元素由“0”改为“2”；
28.若不同行，则进一步判断a
xa
,a
yb
是否在输出矩阵中同行；若在输出矩阵中同行，不更改中间矩阵，在次级t接线器处建立a
xa
处的信息复制到a
yb
处的映射关系，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元a
yb
处的元素由“0”改为“2”；若在输出矩阵中不同行，则找到a
xa
,a
yb
在第二中间矩阵中所处的位置，若同列，不更改中间矩阵，在s接线器建立a
xa
处的信息复制到a
yb
处的映射关系，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元a
yb
处的元素由“0”改为“2”；若不同列，则将第二中间矩阵a
xa
所处的列中与a
yb
逻辑行号相同的元素与a
yb
进行交换，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元a
yb
处的元素由“0”改为“2”。
29.优选的，tst网络包括位于输入侧的初级t接线器、输出侧的次级t接线器和中间的s接线器；初级t接线器完成用户发送的时隙到交换网络内部公共时隙的交换，s接线器完成交换网络内部时隙上的信息从一套初级t接线器到规定的另一套次级t接线器上的交换，次级t接线器完成交换网络上的公共时隙到另一用户接收时隙的交换。
30.优选的，所述输入矩阵为m*n矩阵，行数m表示m条输入链路，列数n表示一条输入链路子带最小单元个数，矩阵元素代表子带最小单元。
31.优选的，一条输入链路子带最小单元个数为总带宽与带宽最小颗粒度相除后的值。
32.优选的，所述输出矩阵是输入矩阵中元素进行行内置换、列内置换的搬移后重新排列的结果。
33.本发明与现有技术相比的优点在于：
34.本发明将单播通信中的信息转发问题建模为矩阵的行内和列内交换问题，通过求解中间矩阵确定子带交换网络的配置。为应对增量和组播配置，通过添加输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵，优化中间矩阵的求解，最大限度减少网络配置变动，减小网络配置时间和对其他用户的影响。
附图说明
35.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
36.图1为数字透明处理器应用模式示意图；
37.图2为tst网络结构示意图；
38.图3为tst网络交换示意图；
39.图4为本发明实施例列优先排列算法流程图。
具体实施方式
40.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
41.数字透明转发器(dtp)可实现任意上行波束和下行波束间任意频点的铰链，其应用模式如图1所示，支持单播“一对一”、组播“一对多”和广播多种工作方式，实现在业务和应用层的高灵活性。dtp的灵活转发是对不同频率的子带信息进行交换，这一功能主要由tst(时分-空分-时分)网络实现。
42.tst网络结构如图2所示，包含位于输入侧的初级t接线器、输出侧的次级t接线器
和中间的s接线器。初级t接线器完成用户发送的时隙到交换网络内部公共时隙的交换，s接线器完成交换网络内部时隙上的信息从一套初级t接线器到规定的另一套次级t接线器上的交换，次级t接线器完成交换网络上的公共时隙到另一用户接收时隙的交换。
43.将tst网络进行如下抽象：用一个m*n的输入矩阵in_signal表示数据输入流，每一行代表一条输入链路，初级t接线器的时隙交换等效为矩阵的行内交换，经过初级t变换得到中间矩阵temp1，s接线器的链路交换等效为矩阵的列内交换，经过s变换得到中间矩阵temp2，次级t接线器的时隙交换等效为矩阵的行内交换，经过次级t变换得到输出矩阵out_signal。tst交换网络由t接线器完成一次时分交换，再由s接线器完成一次空分交换，最后再由t接线器完成一次时分交换，实现子带信息的灵活交换。
44.tst网络交换的示意图如图3所示，先将传播的时域内的模拟信号依次经过ad采样进行模数转换、dft离散傅里叶变换进行时频转换，得到频域内的数字信号后再进入dtp端口(不同用户的信息用不同颜色表示)。进入端口后首先经过t接线器进行时分交换，如虚线框
①
中所示，需要注意的是，此时时分交换的信号不是时域信号而是频域信号，是采用时间帧的方式对频域数字信号做左右搬移。而后进入s接线器进行空分交换，如虚线框
②
所示，此时完成的是不同端口之间同一个时隙上信息的交换，直观体现是信号的上下搬移。最后进入t接线器进行时分交换，再次完成对频域数字信号的左右搬移。
45.本发明提出了一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法，将数字交换网络配置问题抽象为矩阵置换的问题，同时构造输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵，完成单播“一对一”通信、组播“一对多”通信。
46.在数字交换网络中，用户需求对应的是输出矩阵out_signal，而中间矩阵则是由开发设计者决定。中间矩阵对应的是网络交换关系，因此根据给定的任意输出矩阵out_signal，要找到一种tst网络交换方式，即找到两个中间矩阵，来相应地配置子带网络交换关系。
47.根据矩阵置换的方式发现中间矩阵的特点如下：
48.(1)中间矩阵temp1同一列上不可能出现in_signal同一行上的元素；
49.(2)中间矩阵temp2由中间矩阵temp1列内变换而来，同一列上同样不可能出现in_signal同一行上的元素，换言之，中间矩阵temp2的同一列中包含了in_signal中每一行中的一个元素。
50.基于中间矩阵的以上特点，设计列优先排列算法求解中间矩阵temp2，得到中间矩阵temp2后进行列内反变换即可得到中间矩阵temp1。在给出列优先排列算法前首先约定如下概念：
51.逻辑行号：out_signal或temp2中的元素的逻辑行号就是其在in_signal矩阵中的行号。
52.物理行号：temp2中的元素在temp2矩阵中的行号叫做物理行号。
53.相同元素：out_signal或temp2每列元素中相同的逻辑行号。
54.缺失元素：out_signal或temp2每列元素中所缺少的逻辑行号。
55.其它元素：out_signal或temp2每列元素中既不相同也不缺少的逻辑行号。
56.定义输入矩阵in_signal：
[0057][0058]
其中，行数m表示m条输入链路，列数n表示一条输入链路子带最小单元个数(总带宽/带宽最小颗粒度)，a
ij
(i＝1,2,
…
,m,j＝1,2,
…
,n)代表子带最小单元。输出矩阵out_signal则是输入矩阵in_signal中a
ij
元素“左右”(行内置换)，“上下”(列内置换)搬移后重新排列的结果。如何根据dtp端口的输入输出矩阵确定中间过程中子带单元“左右”，“上下”搬移后的位置是本发明解决的关键问题。
[0059]
所述子带交换网络配置算法，即根据in_signal和out_signal求解中间矩阵temp2的列优先排列算法步骤如下：
[0060]
(1)将temp2初始化为out_signal矩阵，统计第一列内相同元素、缺失元素、其它元素；
[0061]
(2)若相同元素行中存在缺失元素，则交换元素位置，更新相同元素、缺失元素、其它元素；若无，则转(3)；
[0062]
(3)判断缺失元素所在的物理行中的该列其它元素是否在相同元素物理行中出现。若出现，则交换该其它元素和缺失元素，交换相同元素和其它元素，更新相同元素、缺失元素、其它元素；若无，则转(4)；
[0063]
(4)继续在缺失元素所在的物理行中寻找剩余的其它元素，直至找到一个其它元素在相同元素物理行中出现，此时则交换缺失元素和其它元素1，交换其它元素1和其它元素2，
…
,交换其它元素n和相同元素。更新相同元素、缺失元素、其它元素；
[0064]
(5)重排下一个缺失元素，转(2)，直至该列不存在缺失元素和相同元素，转(6)；
[0065]
(6)统计下一列内的相同元素、缺失元素、其它元素，转(2)，直至所有列交换排列完成，此时转(7)；
[0066]
(7)此时得到中间矩阵temp2，为求得temp1，则对temp2的每一列进行逐列重排，将逻辑行号为i的放在第i行即可。
[0067]
值得注意的是，以上适用于单播“一对一”通信，并且所有链路的所有带宽均被占用的情况。但高通量卫星在实际用途中往往并非如此，通常有部分资源未使用，出现用户临时增加通信需求的情况，此时若对tst网络进行全局配置不仅耗费时间，同时也会影响正在使用的其他用户，为此进一步提出增量配置方法。
[0068]
增量配置方法步骤如下：
[0069]
(1)定义输入忙闲矩阵in_signal_label和输出忙闲矩阵out_signal_label(m*n维)，对用户未占用的子带单元处标记为“0”，占用的子带单元处标记为“1”；
[0070]
(2)根据输入矩阵、输出矩阵，基于所述列优先排列算法求解得到temp2，对temp2的每一列进行逐列重排，得到temp1；
[0071]
(3)假设用户临时增加通信需求时占用了输入矩阵中子带单元a
pq
，将输入忙闲矩阵中对应子带单元a
pq
处的元素由“0”改为“1”；
[0072]
(4)子带单元a
pq
处的子带信息在输出矩阵a
mn
处输出，将输出忙闲矩阵中对应子带单元a
mn
处的元素由“0”改为“1”，更新输出矩阵；
[0073]
(5)直接交换原中间矩阵temp2中a
pq
和a
mn
的位置。若将更新的输出矩阵放入上述列优先排列算法中，得到的中间矩阵相比于初始中间矩阵元素位置变动较多，会影响到其他用户，因此从temp2矩阵直接处理；
[0074]
(6)判断新的中间矩阵temp2中a
pq
和a
mn
所在的列是否“合法”，即判断同一列出现了in_signal上同行的元素，若出现了，则转(7)，否则转(8)；
[0075]
(7)对a
pq
和a
mn
所在的两列元素进行重排，依据上述的列优先排列算法进行重排，直至两列“合法”后转(8)；
[0076]
(8)此时中间矩阵temp2为增量配置的最终结果，同样根据temp2元素的逻辑行号进行简单重排得到中间矩阵temp1。
[0077]
除单播“一对一”通信外，组播“一对多”通信也很常见，即一条输入链路上的某个信息在多条输出链路输出。若输入矩阵in_signal中位于a
xa
处的子带信息要进行组播，要同时在输出矩阵out_signal中a
xa
和a
yb
所在的位置进行输出(a
yb
所在的位置未被占用)，此时组播配置步骤如下：
[0078]
(1)判断a
xa
,a
yb
是否在输入矩阵in_signal中同行。若同行，无需更改中间矩阵，只需在初级t接线器处建立a
xa
处的信息“复制”到a
yb
处的映射关系，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元a
yb
处的元素由“0”改为“2”；若不同行则转(2)；
[0079]
(2)判断a
xa
，a
yb
是否在输出矩阵out_signal中同行。若同行，无需更改中间矩阵，只需在次级t接线器处建立a
xa
处的信息“复制”到a
yb
处的映射关系，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元a
yb
处的元素由“0”改为“2”；若不同行则转(3)；
[0080]
(3)找到a
xa
,a
yb
在中间矩阵temp2中所处的位置，若同列，无需更改中间矩阵，只需在s接线器建立a
xa
处的信息“复制”到a
yb
处的映射关系，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元a
yb
处的元素由“0”改为“2”；若不同列，则将temp2矩阵a
xa
所处的列中与a
yb
逻辑行号相同的元素与a
yb
进行交换，使得temp2依旧满足中间矩阵特点，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元a
yb
处的元素由“0”改为“2”。
[0081]
组播配置同样遵循了配置变动最小化原则，减小了网络配置时间和对其他用户的影响。
[0082]
接下来结合实例来具体实施列优先排列算法：
[0083]
例如定义输入矩阵in_signal：
[0084][0085]
行数m＝4表示4条输入链路，列数n＝4表示4个子带最小单元。此时，若有用户需求相对应的输出矩阵为
[0086]
[0087]
根据in_signal和out_signal求解中间矩阵temp2的列优先排列算法流程如图4所示，主要包括：
[0088]
首先将中间矩阵temp2初始化为输出矩阵out_signal，结合流程图对算法步骤进行如下详述：
[0089]
(1)统计第一列相同元素为1，其它元素为2和3，缺失元素为4；
[0090]
(2)统计相同元素第1行中是否含有缺失元素4，没有，则寻找除第1列外缺失元素4位于哪个其它元素(2或3)所在的行，2和3所在的行均有，若选择3，看第1行中是否含有元素3，有，交换第1行中逻辑行号为1和3的值(交换10和3)，交换第1列元素3所在行(第2行)中逻辑行号为3和4的值(交换13和11)，于是第1列满足了要求，即本列中包含了所有逻辑行号。第一列变换后得到temp2_1矩阵如下：
[0091][0092]
(3)以此类推，按照上述规则对剩余列做同样处理，得到最终的temp2矩阵如下：
[0093][0094]
根据temp2求解temp1则相对容易，对于temp2的每一列，将逻辑行号为i的放在第i行即可。如第一列，10的逻辑行号为3，将其放在第3行，13的逻辑行号为4，将其放在第4行，4的逻辑行号为1，将其放在第1行，8的逻辑行号为2，将其放在第2行。以此类推，逐列对temp2进行简单排序得到中间矩阵temp1如下：
[0095][0096]
至此，得到了两个中间矩阵，意味着找到了一种tst网络交换方式。
[0097]
对于增量配置方法，同样结合以上实例进行说明。例如：若输出矩阵out_signal中3、6、12处用户未占用。此时定义输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵如下：
[0098][0099]
其中，“1”表示占用，“0”表示未被占用。在实际应用中，当3、6、12未被占用时，其在out_signal的位置随机摆放，此时得到一组中间矩阵解；当用户临时增加通信需求，要在in_signal矩阵中占用3，且在out_signal矩阵中6的位置输出时，此时得到更新的输出矩
阵：
[0100][0101]
此时，若将new_out_signal放入上述列优先排列算法中，得到中间矩阵分别如下：
[0102][0103]
对比temp2_new和temp2，temp1_new和temp1可以发现，矩阵元素位置变动较多，多达9处，意味着再次进行全局配置最多可能会影响9个正在使用的用户，不宜采用。本发明则是从temp2矩阵直接处理，直接交换原中间矩阵temp2中3和6的位置，新的中间矩阵初始化如下：
[0104][0105]
此时，new_temp2_1的第3列和第4列是不符合中间矩阵特点的，同列出现了in_signal上同行的元素，故只须对第3列和第4列元素进行排列，从而完成配置变动的最小化处理。依据上述的列优先排列算法对该两列进行重排，得到最终的中间矩阵如下：
[0106][0107]
对比new_temp2和temp2，new_temp1和temp1可以发现，矩阵元素位置变动只有2处。扩展到m*n的大型矩阵中，该方法也仅仅只需对其中两列进行重排，大大减小了对其他正在使用用户的影响。
[0108]
组播配置方法同样结合上述实例来说明。比如：若输出矩阵out_signal中2、3、6、9、12处用户未占用，位于x(假设x＝5)处的信息要进行组播，要在y(y＝2或3或6或9或12)处的位置进行输出。此时组播具体配置如下：
[0109]
(1)若x＝5,y＝6，在输入矩阵in_signal中同行，在初级t接线器处建立x处的信息“复制”到y处的映射关系，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元y处的元素由“0”改为“2”；
[0110]
(2)若x＝5,y＝9，在输出矩阵out_signal中同行，在次级t接线器处建立x处的信息“复制”到y处的映射关系，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元y处的元素由“0”改为“2”；
[0111]
(3)若x＝5,y＝3或12，在中间矩阵temp2中同列，在s接线器建立x处的信息“复制”到y处的映射关系，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元y处的元素由“0”改为“2”；
[0112]
(4)若x＝5,y＝2，将x所处的列中与y逻辑行号相同的元素与y进行交换，即交换2和3，使得temp2依旧满足中间矩阵特点，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元y处的元素由“0”改为“2”。
[0113]
组播配置同样遵循了配置变动最小化原则，减小了网络配置时间和对其他用户的影响。
[0114]
本发明的关键是根据dtp端口的输入和输出，解决子带交换网络的配置问题。多模式的信息转发均基于单播“一对一”通信，本发明将单播通信中的信息转发问题建模为矩阵的行内和列内交换问题，通过求解中间矩阵确定子带交换网络的配置。为应对增量和组播配置，通过添加“忙闲”属性矩阵表，优化中间矩阵的求解，最大限度减少网络配置变动，减小网络配置时间和对其他用户的影响。
[0115]
以上所述实施例只是本发明较优选具体实施方式，本领域技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法，其特征在于，将tst网络中t接线器的时隙交互、s接线器的链路交换等效为对数字透明转发器输入矩阵的行内和列内交换，得到代表网络交换关系的两个中间矩阵，实现在单播、组播通信模式下对数字透明转发器的tst网络进行配置，输出预定的输出矩阵。2.根据权利要求1所述的一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法，其特征在于，两个中间矩阵分别为第一中间矩阵，第二中间矩阵：第一中间矩阵由输入矩阵进行行内变换得到，第一中间矩阵的同一列上的元素在输入矩阵中不同行；第二中间矩阵由第一中间矩阵进行列内变换得到，第二中间矩阵同一列中包含了输入矩阵中每一行中的一个元素；设计列优先排列算法求解第二中间矩阵，对第二中间矩阵进行列内反变换得到第一中间矩阵。3.根据权利要求1或2所述的一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法，其特征在于，在单播通信模式下，若卫星所有链路的所有带宽均被占用，设计列优先排列算法求解第二中间矩阵，包括：(1)将第二中间矩阵初始化为输出矩阵，统计第一列内相同元素、缺失元素、其它元素；所述相同元素为第二中间矩阵所在列元素中相同的逻辑行号，所述缺失元素为在该列中所缺少的逻辑行号，所述其它元素为该列中既不相同也不缺少的逻辑行号；所述逻辑行号为第二中间矩阵中的元素在输入矩阵中的行号；(2)判断相同元素行中是否存在缺失元素：若存在，则交换元素位置，更新相同元素、缺失元素、其它元素；若不存在，则进一步判断缺失元素所在的物理行中的该列其它元素是否在相同元素物理行中出现，所述物理行表示某元素在第二中间矩阵中所在的行；若出现，则交换该其它元素和缺失元素，交换相同元素和其它元素，更新相同元素、缺失元素、其它元素；若未出现，则继续在缺失元素所在的物理行中寻找剩余的其它元素，直至找到一个其它元素在相同元素物理行中出现，此时交换缺失元素和其它元素1，交换其它元素1和其它元素2，按此规律直至交换其它元素n和相同元素，更新相同元素、缺失元素、其它元素；(3)重排下一个缺失元素，转(2)，直至该列不存在缺失元素和相同元素；(4)统计下一列内的相同元素、缺失元素、其它元素，转(2)(3)，直至所有列交换排列完成，得到第二中间矩阵。4.根据权利要求3所述的一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法，其特征在于，在单播通信模式下，若卫星所有链路的所有带宽未被全部占用，基于增量配置方法计算中间矩阵：定义输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵，对用户未占用的子带单元处标记为“0”，占用的子带单元处标记为“1”；根据输入矩阵、输出矩阵，基于所述列优先排列算法求解得到第二中间矩阵，对第二中间矩阵的每一列进行逐列重排，得到第一中间矩阵；设用户临时增加通信需求时占用了输入矩阵中子带单元a
pq
，将输入忙闲矩阵中对应子带单元a
pq
处的元素由“0”改为“1”；子带单元a
pq
处的子带信息在输出矩阵a
mn
处输出，将输出
忙闲矩阵中对应子带单元a
mn
处的元素由“0”改为“1”，更新输出矩阵；直接交换第二中间矩阵中a
pq
和a
mn
的位置，判断第二中间矩阵中a
pq
和a
mn
所在的列是否出现输入矩阵上同行的元素，若不出现，则当前第二中间矩阵为最终的第二中间矩阵；若出现，基于列优先排列算法对a
pq
和a
mn
所在的两列元素进行重排，直至两列不出现输入矩阵上同行的元素，得到最终的第二中间矩阵。5.根据权利要求3所述的一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法，其特征在于，在组播“一对多”通信模式下，计算中间矩阵，包括：设位于输入矩阵a
xa
处的子带信息进行组播，要同时在输出矩阵中的a
xa
和未占用的a
yb
所在的位置进行输出；根据输入矩阵、输出矩阵，基于列优先排列算法求解得到第二中间矩阵，对第二中间矩阵的每一列进行逐列重排，得到第一中间矩阵；判断a
xa
,a
yb
是否在输入矩阵中同行：若同行，不更改第二中间矩阵，在初级t接线器处建立a
xa
处的信息复制到a
yb
处的映射关系，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元a
yb
处的元素由“0”改为“2”；若不同行，则进一步判断a
xa
,a
yb
是否在输出矩阵中同行；若在输出矩阵中同行，不更改中间矩阵，在次级t接线器处建立a
xa
处的信息复制到a
yb
处的映射关系，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元a
yb
处的元素由“0”改为“2”；若在输出矩阵中不同行，则找到a
xa
,a
yb
在第二中间矩阵中所处的位置，若同列，不更改中间矩阵，在s接线器建立a
xa
处的信息复制到a
yb
处的映射关系，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元a
yb
处的元素由“0”改为“2”；若不同列，则将第二中间矩阵a
xa
所处的列中与a
yb
逻辑行号相同的元素与a
yb
进行交换，并将输入忙闲矩阵和输出忙闲矩阵中对应子带单元a
yb
处的元素由“0”改为“2”。6.根据权利要求1所述的一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法，其特征在于，tst网络包括位于输入侧的初级t接线器、输出侧的次级t接线器和中间的s接线器；初级t接线器完成用户发送的时隙到交换网络内部公共时隙的交换，s接线器完成交换网络内部时隙上的信息从一套初级t接线器到规定的另一套次级t接线器上的交换，次级t接线器完成交换网络上的公共时隙到另一用户接收时隙的交换。7.根据权利要求1所述的一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法，其特征在于，所述输入矩阵为m*n矩阵，行数m表示m条输入链路，列数n表示一条输入链路子带最小单元个数，矩阵元素代表子带最小单元。8.根据权利要求7所述的一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法，其特征在于，一条输入链路子带最小单元个数为总带宽与带宽最小颗粒度相除后的值。9.根据权利要求1所述的一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法，其特征在于，所述输出矩阵是输入矩阵中元素进行行内置换、列内置换的搬移后重新排列的结果。10.一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述的计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至权利要求9任一所述方法。

技术总结
本发明公开了一种基于数字透明转发器的多模式子带交换网络配置方法，将TST网络中T接线器的时隙交互、S接线器的链路交换等效为对数字透明转发器输入矩阵的行内和列内交换，得到代表网络交换关系的两个中间矩阵，实现在单播、组播通信模式下对数字透明转发器的TST网络进行配置，输出预定的输出矩阵。本发明能够最大限度减少网络配置变动，减小网络配置时间和对其他用户的影响。和对其他用户的影响。和对其他用户的影响。


技术研发人员：刘康 李静涛 衣龙腾 秦鹏飞 禹航 冯瑄 董赞扬 戚凯强 张程
受保护的技术使用者：中国空间技术研究院
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/10/11