一种星载微波光电混合通信交换一体化系统及方法与流程

1.本发明属于光通信技术领域，涉及一种星载微波光电混合通信交换一体化系统及方法。


背景技术：

2.空间信息网络有如下特点：1、链路异构。以微波链路为主的各类卫星通信系统基本满足现有通信、导航、遥感和测控任务的需求，但受微波频率的限制，在传输与处理速率、通信容量、抗干扰能力等方面存在一定局限性，使其难以满足天地一体化网络各类业务传输与分发需求。而基于激光链路的空间光通信系统具有容量大、体积小、抗干扰能力强、保密性好等优势。2、异质信息交互对象单一。空间信息网络的特点为业务种类较多、链路种类较多、信息颗粒度不均衡、大时空尺度下信息分布不均匀。信息交互存在大量点对点传输，未实现大规模组网。
3.随着航天测控、对地观测及空间科学实验等领域的迅速发展，信息技术和空间技术的不断成熟，空间、临近空间各种飞行器所获取和需要传输处理的信息量正呈现爆炸式地增长。预计到2030年合成孔径雷达的数据率将达到60gbps，而超光谱成像仪的数据率将高达100gbps，对以卫星通信为核心的空间信息网络的带宽、容量、灵活性、可靠性等提出了更高的要求。受载波频率的限制，微波通信单通道传输速率在几百mbps量级，而随着高精度对地观测的迅速发展以及实时数据传输的应用需求，卫星通信对数据传输速率提出了更高要求，预计将达到几十gbps量级，这远远超出了当前微波传输能力的极限，卫星数据传输的带宽瓶颈日益显现。相较于微波通信方式，卫星激光通信具有频带宽、天线尺寸小、体积小、重量轻、功耗低、保密性好、抗干扰能力强、无频率监管限制等优点，可以满足未来天空地一体化信息传输系统对高速率、大容量、多业务信息传输和处理的需求，成为了卫星通信发展的首要选择。
4.现有空间信息网、互联网、移动通信网发展不平衡，呈现“天弱地强”的特征。空间信息网络方面，已经初步建成了通信中继、导航定位、对地观测等系统，但各卫星系统独自建设，条块分割十分明显，卫星数量严重不足，更为突出的是，卫星没有实现空间组网，无法发挥空间信息系统的网络化综合效能。因此，亟需研究一种能够实现天地一体化网络中异构异质业务互联互通的通信及交换一体化系统与方法，实现多源信息的接入、融合与交互。
5.现有空间信息网络的通信及交换系统并不完善，主要存在以下问题：1、空间信息网络目前以微波通信卫星为主，激光通信卫星为辅，现有空间信息网络还不完善，微波通信卫星和激光通信卫星无法实现业务信息的传输和交互；2、空间信息网络中的星载通信系统与交换系统分立并未融合，卫星资源十分珍贵，目前存在的星上通信系统、交换系统功能较单一，存在核心器件以及部分功能重复利用的情况，且集成度低、体积大、机身重、功耗高，星上资源利用率低；3、传统的微波交换设备由于微波器件自身带宽受限，功耗大，延迟长，无法满足大容量的快速交换，此外光交换设备目前也没有在轨验证的经历。


技术实现要素：

6.为了解决现有空间信息网络中星载通信系统与交换系统分立，资源利用率低；微波通信卫星和激光通信卫星无法实现业务信息的传输和交互，以及无法满足大容量快速交换的技术问题，本发明提供了一种星载微波光电混合通信交换一体化系统及方法。
7.为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种星载微波光电混合通信交换一体化系统，其特殊之处在于：包括综合管控单元以及分别与综合管控单元相连的接收单元、混合交换单元和发送单元；所述综合管控单元用于接收外部卫星平台的任务指令，并根据任务指令控制混合交换单元、发送单元、接收单元工作；所述接收单元包括第一激光天线、第一微波天线、第一数字电缆、第一中继光路和微波光调制器；第一激光天线用于接收空间光信号，其输出与第一中继光路输入相连，第一中继光路用于对空间光信号进行扩束或缩束、整形及光纤耦合后，转换为激光信号；第一微波天线用于接收空间微波信号，其输出与微波光调制器输入相连，微波光调制器用于将空间微波信号转换为微波光信号；所述发送单元包括第二激光天线、第二微波天线、第二数字电缆、第二中继光路和光电下变频器；第二中继光路的输出与第二激光天线相连，第二中继光路用于将激光信号转换成空间光信号，并进行光束整形处理；光电下变频器的输出与第二微波天线相连，光电下变频器用于对微波光信号进行光电转换或光至微波的下变频转换，将微波光信号转换为空间微波信号；所述混合交换单元包括光交换模块、上下话路模块和数字电分组交换模块，光交换模块通过上下话路模块与数字电分组交换模块相互通信；上下话路模块用于将光信号进行光电转换、下变频及速率适配转换为数字电信号，以及将数字电信号进行上变频、电光调制及速率适配转换为光信号；光交换模块的输入与第一中继光路的输出和微波光调制器的输出分别相连，其输出与第二中继光路的输入、光电下变频器的输入分别相连；数字电分组交换模块的输入与第一数字电缆相连，其输出与第二数字电缆相连。
8.进一步地，所述第一激光天线和第二激光天线均为m个，第一微波天线和第二微波天线均为n个，第一数字电缆和第二数字电缆均为k个；其中m、n、k均为大于1的整数。
9.进一步地，还包括自检单元；所述自检单元包括伪随机序列收发器和误码比对器；伪随机序列收发器用于产生模拟真实数据的伪随机序列，并输出给混合交换单元；误码比对器用于接收经混合交换单元交换后输出的伪随机序列并进行误码测试。
10.进一步地，所述接收单元还包括第一光纤接口和第一数字电接口；第一光纤接口的输入与第一中继光路的输出和微波光调制器的输出分别相连，其输出与光交换模块的输入相连；第一数字电接口的输入与第一数字电缆相连，其输出与数字电分组交换模块的输入相连；所述发送单元还包括第二光纤接口和第二数字电接口；第二光纤接口的输入与光交换模块的输出相连，其输出与第二中继光路的输入、光电下变频器的输入分别相连；第二数字电接口的输入与数字电分组交换模块的输出相连，其输出与第二数字电缆相连。
11.进一步地，所述上下话路模块包括光电互转换器、串并互转换器、模拟数字转换器
及处理器；光电互转换器包括光电探测器和电光调制器，串并互转换器包括串并转换器和并串转换器；所述光电探测器、模拟数字转换器、处理器、串并转换器依次相连；光电探测器的输入与光交换模块相连，串并转换器的输出与数字电分组交换模块相连，模拟数字转换器和处理器用于对激光信号或微波光信号进行采集和滤波，获得数字电信号；所述并串转换器的输入与数字电分组交换模块相连，其输出与电光调制器的输入相连，电光调制器的输出与光交换模块相连。
12.进一步地，所述接收单元还包括第一跟瞄器，用于调整第一激光天线的接收角度，以及控制第一中继光路中摆镜的方向，实现激光的跟踪和捕获；所述发送单元还包括第二跟瞄器，用于调整第二激光天线的发射角度，以及控制第二中继光路中摆镜的方向，实现激光的发射对准。
13.同时，本发明提供了一种星载微波光电混合通信交换一体化方法，其特殊之处在于：基于如上述星载微波光电混合通信交换一体化系统，综合管控单元接收外部卫星平台发送的任务指令，并对任务指令进行分析；若任务指令为s1对于载有业务的光信号进行通信及全光交换，则执行过程a，具体步骤如下：a.1】综合管控单元对接收的任务指令进行解析，使接收单元的第一激光天线和第一中继光路、发送单元的第二中继光路和第二激光天线，以及混合交换单元的光交换模块工作；a.2】空间光信号进入接收单元，经第一激光天线接收后进入第一中继光路，通过第一中继光路扩束或缩束、整形及光纤耦合后输出激光信号；a.3】激光信号进入混合交换单元中的光交换模块进行光交换；a.4】光交换后的光信号进入发送单元，经第二中继光路将激光信号转换为空间光信号后进行光束整形，并通过第二激光天线发射；若任务指令为s2对于载有业务的光信号进行通信及光至微波交换，则执行过程b，具体步骤如下：b.1】综合管控单元对接收的任务指令进行解析，使接收单元的第一激光天线和第一中继光路、发送单元的第二微波天线和光电下变频器，以及混合交换单元的光交换模块工作；b.2】空间光信号进入接收单元，经第一激光天线接收后进入第一中继光路，并经第一中继光路扩束或缩束、整形及光纤耦合后输出激光信号；b.3】激光信号进入混合交换单元中的光交换模块进行光交换；b.4】光交换后的光信号进入发送单元，经光电下变频器将光信号转换至空间微波信号，并通过第二微波天线发射；若任务指令为s3对于载有业务的光信号进行通信及光至数字电交换，则执行过程c，具体步骤如下：c.1】综合管控单元对接收的任务指令进行解析，使接收单元的第一激光天线和第一中继光路、发送单元的第二数字电缆，以及混合交换单元的光交换模块、上下话路模块和数字电分组交换模块工作；
c.2】空间光信号进入接收单元，经第一激光天线接收后进入第一中继光路，并经第一中继光路扩束或缩束、整形及光纤耦合后输出激光信号；c.3】激光信号进入混合交换单元中的光交换模块进行光交换；c.4】光交换后的光信号进入上下话路模块，经光电转换、下变频及速率适配转换后，输出数字电信号；c.5】数字电信号经数字电分组交换模块电交换后进入发送单元，并通过第二数字电缆输出至其他载荷；若任务指令为s4对于载有业务的微波信号进行通信及微波至光交换，则执行过程d，具体步骤如下：d.1】综合管控单元对接收的任务指令进行解析，使接收单元的第一微波天线和微波光调制器、发送单元的第二中继光路和第二激光天线，以及混合交换单元的光交换模块工作；d.2】空间微波信号进入接收单元，经第一微波天线接收后进入微波光调制器，通过微波光调制器调制后输出微波光信号；d.3】微波光信号进入混合交换单元中的光交换模块进行光交换；d.4】光交换后的光信号进入发送单元，经第二中继光路将激光信号转换为空间光信号后进行光束整形，并通过第二激光天线发射；若任务指令为s5对于载有业务的微波信号进行通信及微波至微波交换，则执行过程e，具体步骤如下：e.1】综合管控单元对接收的任务指令进行解析，使接收单元的第一微波天线和微波光调制器、发送单元的第二微波天线和光电下变频器，以及混合交换单元的光交换模块工作；e.2】空间微波信号进入接收单元，经第一微波天线接收后进入微波光调制器，通过微波光调制器调制后输出微波光信号；e.3】微波光信号进入混合交换单元中的光交换模块进行光交换；e.4】光交换后的光信号进入发送单元，经光电下变频器将光信号转换至空间微波信号，并通过第二微波天线发射；若任务指令为s6对于载有业务的微波信号进行通信及微波至数字电交换，则执行过程f，具体步骤如下：f.1】综合管控单元对接收的任务指令进行解析，使接收单元的第一微波天线和微波光调制器、发送单元的第二数字电缆，以及混合交换单元的光交换模块、上下话路模块和数字电分组交换模块工作；f.2】空间微波信号进入接收单元，经第一微波天线接收后进入微波光调制器，通过微波光调制器调制后输出微波光信号；f.3】微波光信号进入混合交换单元中的光交换模块进行光交换；f.4】光交换后的光信号进入上下话路模块，经光电转换、下变频及速率适配转换后，输出数字电信号；f.5】数字电信号经数字电分组交换模块电交换后进入发送单元，并通过第二数字电缆输出至其他载荷；
若任务指令为s7对于载有业务的数字电信号进行通信及数字电信号至光交换，则执行过程g，具体步骤如下：g.1】综合管控单元对接收的任务指令进行解析，使接收单元的第一数字电缆、发送单元的第二中继光路和第二激光天线，以及混合交换单元的光交换模块、上下话路模块和数字电分组交换模块工作；g.2】数字电信号进入接收单元，经第一数字电缆接收后进入数字电分组交换模块进行电交换；g.3】电交换后的数字电信号进入上下话路模块，经上变频、电光调制及速率适配转换后，输出光信号；g.4】光信号经光交换模块光交换后进入发送单元，经第二中继光路将光信号转换为空间光信号后进行光束整形，并通过第二激光天线发射；若任务指令为s8对于载有业务的数字电信号进行通信及数字电信号至微波交换，则执行过程h，具体步骤如下：h.1】综合管控单元对接收的任务指令进行解析，使接收单元的第一数字电缆、发送单元的第二微波天线和光电下变频器，以及混合交换单元的光交换模块、上下话路模块和数字电分组交换模块工作；h.2】数字电信号进入接收单元，经第一数字电缆接收后进入数字电分组交换模块进行电交换；h.3】电交换后的数字电信号进入上下话路模块，经上变频、电光调制及速率适配转换后，输出光信号；h.4】光信号经光交换模块光交换后进入发送单元，然后经光电下变频器将光信号转换至微波信号，并通过第二微波天线发射；若任务指令为s9对于载有业务的数字电信号进行通信及数字电信号至数字电交换，则执行过程i，具体步骤如下：i.1】综合管控单元对接收的任务指令进行解析，使接收单元的第一数字电缆、发送单元的第二数字电缆、混合交换单元的数字电分组交换模块工作；i.2】数字电信号进入接收单元，经第一数字电缆接收后进入数字电分组交换模块进行电交换；i.3】电交换后数字电信号进入发送单元，并通过第二数字电缆输出至其他载荷。
14.与现有技术相比，本发明的优点是：1、本发明实现异构链路异质业务的微波光电混合通信及交换系统和方法,将激光与微波链路相结合，实现上下话路及交换转发，可以充分发挥其在时间、空间上以及不同链路的独有优势，为各类用户提供高效服务，满足各类业务传输与分发的需要。
15.2、本发明系统通过光交换（光交换模块）的方式实现微波数据的交换，克服了电子交换的容量瓶颈问题，同时具有高隔离度、低功耗、低损耗等优点。
16.3、本发明系统具有高集成度、强兼容性、多接口、高利用率的光/微波/数字分组通信交换，用于包括了深空探测器、高轨、低轨、激光、微波等不同轨道高度、不同传输链路的卫星主体，支持中继业务、通信业务、测控业务等不同业务类型，以及任意时间任意类型的交换行为的空间信息网络，对于天地一体化信息网络建设和信息交互具有重大研究意义和
实用价值。
17.4、现有大多数星载通信或交换系统均是通过业务数据或是遥测状态量下传至地面进行性能监测，无法满足快速实时监测；而本发明系统包括自检单元，具有实时自检功能。
附图说明
18.图1本发明星载微波光电混合通信交换一体化系统的原理结构示意图；图2为本发明实施例中综合管控单元的原理结构示意图；图3为本发明实施例中数字电分组交换模块的原理结构示意图；图4为本发明实施例中上下话路模块的原理结构示意图；图5为本发明实施例中自检单元自检数据产生原理示意图；图6为本发明实施例中自检单元误码测试原理示意图；其中，附图标记如下：1-综合管控单元，2-接收单元，3-混合交换单元，4-发送单元，5-自检单元；21-第一激光天线，22-第一微波天线，23-第一数字电缆，24-第一中继光路，25-微波光调制器，26-第一光纤接口，27-第一数字电接口，28-第一跟瞄器；31-光交换模块，32-上下话路模块，33-数字电分组交换模块；321-光电探测器，322-电光调制器，323-串并转换器，324-并串转换器，325-模拟数字转换器，326-处理器；41-第二激光天线，42-第二微波天线，43-第二数字电缆，44-第二中继光路，45-光电下变频器，46-第二光纤接口，47-第二数字电接口，48-第二跟瞄器；51-伪随机序列收发器，511-移位寄存器，52-误码比对器。
具体实施方式
19.以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。
20.如图1所示，本发明一种星载微波光电混合通信交换一体化系统，包括综合管控单元1以及分别与综合管控单元1相连的接收单元2、混合交换单元3和发送单元4，接收单元2、混合交换单元3和发送单元4可与综合管控单元1分别实现信息交互、资源调度和配置。
21.综合管控单元1是系统的“大脑”，是通信交换（接收单元2和发送单元4）与网络控制（混合交换单元3）的通信平台，综合管控单元1接收外部卫星平台的任务指令，并根据任务指令控制接收单元2、混合交换单元3和发送单元4工作。从以光线路或微波线路为粒度的光交换控制与管理出发，综合管控单元1需要根据从卫星综合电子接收到的遥控交换指令配置交换矩阵，进行交换资源配置；从以分组包为粒度的电分组交换控制与管理出发，综合管控单元需要根据从卫星综合电子接收到路由表信息以及网络管控信息来进行交换矩阵的更新；此外，综合管控单元1需要根据从卫星综合电子接收到的遥测指令来进行通信交换系统的自检测试。
22.如图2所示，综合管控单元1可由核心处理器fpga及dsp组成，综合管控单元1与外部卫星综合电子之间可以通过1553b总线、lvds总线、can总线或rs422总线进行指令信息交互，综合管控单元1与接收单元2、混合交换单元3和发送单元4之间可以通过io接口、rs232
总线及i2c总线进行指令交互。
23.接收单元2是接收来自其他卫星传输输入的空间光链路数据、空间微波链路数据以及来自本地卫星不同载荷传输输入的数字电数据。
24.接收单元2包括m个第一激光天线21、n个第一微波天线22、k个第一数字电缆23、第一中继光路24、微波光调制器25、第一光纤接口26和第一数字电接口27；第一激光天线21用于接收空间光信号，其输出与第一中继光路24输入相连，第一中继光路24用于对空间光信号进行扩束或缩束、整形及光纤耦合后，转换为激光信号；第一微波天线22用于接收空间微波信号，其输出与微波光调制器25输入相连，微波光调制器25用于将空间微波信号转换为微波光信号；第一光纤接口26的输入与第一中继光路24的输出和微波光调制器25的输出分别相连，第一数字电接口27的输入与第一数字电缆23的输出相连；其中，m、n、k均为正整数，优选为大于1的整数。
25.接收单元2接收来自其他卫星传输输入的空间光信号，经过第一激光天线21、第一中继光路24转换成激光信号，并通过第一光纤接口26传输至混合交换单元3；以及接收单元2接收来自其他卫星传输输入的空间微波信号经过第一微波天线22、微波光调制器25转换成微波光信号，并通过第一光纤接口26传输至混合交换单元3；接收单元2还接收来自本地卫星不同载荷传输输入的数字电数据，经过第一数字电缆23、第一数字电接口27透传至混合交换单元3。
26.接收单元2还包括第一跟瞄器28，用于调整第一激光天线21的接收角度，以及控制第一中继光路24中摆镜的方向，实现激光的准确跟踪和捕获。
27.发送单元4将混合交换单元3输出的光信号及数字数据依据对应的端口进行输出。发送单元4包括m个第二激光天线41、n个第二微波天线42、k个第二数字电缆43、第二中继光路44、光电下变频器45、第二光纤接口46和第二数字电接口47；第二中继光路44的输出与第二激光天线41相连，第二中继光路44用于将激光信号转换成空间光信号，并进行光束整形处理；光电下变频器45的输出与第二微波天线42相连，光电下变频器45用于对微波光信号进行光电转换或光至微波的下变频转换，将微波光信号转换为空间微波信号；第二光纤接口46的输出与第二中继光路44的输入、光电下变频器45的输入分别相连；第二数字电接口47的输出与第二数字电缆43的输入相连。
28.发送单元4接收混合交换单元3输出的光信号或数字数据，可经第二光纤接口46、第二中继光路44、第二激光天线41进行空间激光链路发射，也可选择经第二光纤接口46、光电下变频器45、第二微波天线42进行空间微波链路发射；以及将本地卫星不同载荷对应的数字电数据进行透传。
29.发送单元4还包括第二跟瞄器48，用于调整第二激光天线41的发射角度，以及控制第二中继光路44中摆镜的方向，实现激光的发射对准。
30.混合交换单元3可实现（m激光信号 n微波信号 k数字电信号）
×
（m激光信号 n微波信号 k数字电信号）交换矩阵的高速串行数据传输交换。混合交换单元3包括光交换模块31、上下话路模块32和数字电分组交换模块33，光交换模块31通过上下话路模块32与数字电分组交换模块33相互通信；上下话路模块实现光、微波以及数字电信号的相互转换及速率的适配，具体的，上下话路模块用于将光信号进行光电转换、下变频及速率适配转换为数字电信号，以及将数字电信号进行上变频、电光调制及速率适配转换为光信号；光交换模块
31的输入与第一光纤接口26的输出相连，其输出与第二光纤接口46的输入相连；数字电分组交换模块33的输入与第一数字电接口27的输出相连，其输出与第二数字电接口47的输入相连。
31.光交换模块31将接收单元2输出的光接口完成光线路交换功能后从光接口输出至发送单元4，光交换模块31光信号也可由接收单元2输出的光接口完成光线路交换功能后从光接口输出至上下话路模块32，上下话路模块32用于将光信号进行光电转换、下变频及速率适配转换为数字电信号，并经数字电分组交换模块33转换后输出至发送单元4。
32.光交换模块31包括光交叉连接矩阵、输入接口和输出接口，光交叉连接矩阵用于接收光信号并根据综合管控单元发出的遥控交换指令完成任意输入接口到任意输出接口的全光交换，该光交叉矩阵可采用波长变换式光开关、mems式光开关或locs式光开关实现，输入和输出接口用于接收和发送需要交换的光数据。
33.数字电分组交换模块33将接收单元2输出的数字电接口完成电分组交换功能后从数字电接口输出至发送单元4，数字电分组交换模块33数字电信号也可由接收单元2输出的数字电接口完成电分组交换功能后从数字电接口输出至上下话路模块32，在上下话路模块32内完成上变频、电光调制及速率适配后从光接口输出至光交换模块31，并经光交换模块31输出至发送单元4。
34.如图3所示，数字电分组交换模块33包括cpu模块、交换模块和接口模块， 可实现2层及3层以太网协议数据的分组交换；cpu模块为具有路由功能，用于缓存路由表并计算路由交换信息，其可由专用网络路由cpu芯片设计实现；交换模块用于实现数字电数据的交换，其可由fpga设计的交换模块通过多路高速串行接口实现，cpu芯片与交换模块之间通过localbus进行数据交互，cpu芯片对外可由can总线进行控制，交换模块对外可由接口模块进行传输，分别与接收单元、发送单元、上下话路模块和自检单元进行传输。
35.如图4所示，上下话路模块32包括光电互转换器、串并互转换器、模拟数字转换器325及处理器326；光电互转换器用于打通光交叉矩阵和电分组交换矩阵的数据互联，光电互转换器包括光电探测器321和电光调制器322；串并互转换器实现数据的分发与融合及速率的匹配，串并互转换器包括串并转换器323和并串转换器324，光电探测器321的输入与光交换模块31相连，其输出通过依次设置的模拟数字转换器325、处理器326、串并转换器323与数字电分组交换模块33相连，并串转换器324的输入与数字电分组交换模块33相连，其输出通过电光调制器322与光交换模块31相连。本实施例模拟数字转换器325可采用高速adc，处理器326采用高速处理器，高速adc及高速处理器用于对激光信号或微波光信号进行高速采集并进行去载波，恢复出数字电信号。
36.本实施例通信交换一体化系统还包括括自检单元5，可实现自检功能，提高通讯准确度。
37.自检单元5由基于fpga构成的伪随机序列收发器51和误码比对器52构成；伪随机序列收发器51用于产生模拟真实数据的伪随机序列，通过数字电接口输出给混合交换单元3，依据交换类型从光或电分组交换矩阵进行交换输出，误码比对器52用于接收经混合交换单元3交换后输出的伪随机序列，并进行误码率性能测试，验证混合交换单元的准确性能。
38.如图5所示，自检单元中的伪随机序列收发器51可由fpga通过移位寄存器511进行异或运算，运算后通过fpga内部的高速串行接口输出伪随机串行序列。
39.如图6所示，自检单元中的误码比对器52可由数字电分组模块33输入，首先进行串并转换，转换后进行时钟恢复，恢复出的数据和时钟进行帧同步，同步完成后进行误码测试，将测试结果输出给综合管控单元1。
40.本实施例星载微波光电混合通信交换一体化系统具有以下功能：（1）接收光信号进行光交换并输出光信号综合管控单元1接收遥控指令进行解析，配置光交换模块31；空间光信号进入接收单元2，经第一激光天线21后进入第一中继光路24，经过第一光纤接口26进入混混合交换单元3中的光交换模块31进行光交换；经过光交换后进入发送单元4，经过第二中继光路44后整形后形成空间光，空间光通过第二激光天线41发射；（2）接收光信号进行光交换并输出微波信号综合管控单元1接收遥控指令进行解析，配置光交换模块31；空间光信号进入接收单元2，经第一激光天线21后进入第一中继光路24；经过第一光纤接口26进入混合交换单元3中的光交换模块31进行光交换；经过光交换后进入发送单元4，经过光电下变频器45将光信号变频至微波信号，微波信号通过第二微波天线42发射；（3）接收光信号进行光交换并输出数字电信号综合管控单元1接收遥控指令进行解析，配置光交换模块31及数字电分组交换模块33；空间光信号进入接收单元2，经第一激光天线21后进入第一中继光路24；经过第一光纤接口26进入混合交换单元中的光交换模块31进行光交换；经过光交换后进入上下话路模块32，经过光电转换后输出数字电信号至数字电分组交换模块33进行电分组交换；数字电信号经电分组交换模块33交换后进入发送单元4，经过发送单元4的第二数字电缆43输出至其他载荷；（4）接收微波信号进行光交换并输出光信号综合管控单元1接收遥控指令进行解析，配置光交换模块31；微波信号进入接收单元2，经第一微波天线22接收，通过微波光调制器25后输出给第一光纤接口26；经过光纤接口进入混合交换单元中的光交换模块31进行光交换；光信号经过光光交换模块31交换后进入发送单元4，经过第二中继光路44后整形后形成空间光，空间光通过第二激光天线41发射；（5）接收微波信号进行光交换并输出微波信号综合管控单元1接收遥控指令进行解析，配置光交换模块31；微波信号进入接收单元，经第一微波天线22接收，通过微波光调制器25后输出给第一光纤接口26；经过光纤接口进入混合交换单元中的光交换模块31进行光交换；光信号经过光交换后进入发送单元4，经过光电下变频器45将光信号变频至微波信号，微波信号通过第二微波天线42发射；（6）接收微波信号进行光电混合交换并输出数字电信号综合管控单元1接收遥控指令进行解析，配置光交换模块31及数字电分组交换模块33；微波信号进入接收单元2，经第一微波天线22接收，通过微波光调制器25后输出给第一光纤接口26；经过光纤接口进入混合交换单元中的光交换模块31进行光交换；光信号经过光交换后进入上下话路模块32，经过光电转换后输出数字电信号至数字电分组交换模块33进行电分组交换；数字电信号经电分组交换模块33交换后进入发送单元4，经过发送单元4的第二数字电缆43输出至其他载荷；
（7）接收数字电信号进行光电混合交换并输出光信号综合管控单元1接收遥控指令进行解析，配置光交换模块31及数字电分组交换模块33；数字电信号进入接收单元2，输出为数字电信号；数字电信号经数字电分组交换模块33后进入上下话路模块32，经过光电转换后输出光信号至光交换模块31进行光交换；光信号经过光交换后进入发送单元4，经过第二中继光路44后整形后形成空间光，空间光通过第二激光天线41发射；（8）接收数字电信号进行光电混合交换并输出微波信号综合管控单元1接收遥控指令进行解析，配置光交换模块31及数字电分组交换模块33；数字电信号进入接收单元2，输出为数字电信号；数字电信号经数字电分组交换模块33后进入上下话路模块32，经过光电转换后输出光信号至光交换模块31进行光交换；光信号经过光交换后进入发送单元4，经过光电下变频器45将光信号变频至微波信号，微波信号通过第二微波天线42发射；（9）接收数字电信号进行电分组交换并输出微波信号综合管控单元1接收遥控指令进行解析，配置数字电分组交换模块33；数字电信号进入接收单元2，输出为数字电信号；数字电信号经数字电分组交换模块33进行分组交换后进入发送单元4，经过发送单元4的第二数字电缆43输出至其他载荷。
41.本实施例星载微波光电混合通信交换一体化系统的工作过程：1】综合管控单元1接收遥控自检指令将接收到的遥控自检指令进行解析，配置光交叉连接矩阵，更新电分组交换矩阵以及路由表，控制自检单元的伪随机序列收发器51输出伪随机序列并进行误码测试；2】自检2.1】自检数据进行光交换后进行误码测试：自检数据进入数字电分组交换模块33，然后经上下话路模块32后，输出给光交换模块31的光交叉连接矩阵进行光交换，交换后的数据经过上下话路模块32、数字电分组交换模块33再输出给误码比对器52进行误码测试；2.2】自检数据进行电分组交换后进行误码测试：自检数据进入数字电分组交换模块33后，经电分组交换矩阵进行电分组交换，交换后的数据经过数字电分组交换模块33再输出给误码比对器52进行误码测试；3】星载微波光电混合通信交换系统进行实际业务通信及交换外部卫星平台发送的任务指令有8种，分别为s1对于载有业务的光信号进行通信及全光交换、s2对于载有业务的光信号进行通信及光至微波交换、s3对于载有业务的光信号进行通信及光至数字电交换、s4对于载有业务的微波信号进行通信及微波至光交换、s5对于载有业务的微波信号进行通信及微波至微波交换、s6对于载有业务的微波信号进行通信及微波至数字电交换、s7对于载有业务的数字电信号进行通信及数字电信号至光交换、s8对于载有业务的数字电信号进行通信及数字电信号至微波交换、s9对于载有业务的数字电信号进行通信及数字电信号至数字电交换；综合管控单元1接收外部卫星平台发送的任务指令，并对任务指令进行分析；若任务指令为s1对于载有业务的光信号进行通信及全光交换，则执行过程a，具体步骤如下：
a.1】综合管控单元1对接收的任务指令进行解析，使接收单元2的第一激光天线21和第一中继光路24、发送单元4的第二中继光路44和第二激光天线41，以及混合交换单元3的光交换模块31工作；a.2】空间光信号进入接收单元2，经第一激光天线21接收后进入第一中继光路24，通过第一中继光路24扩束或缩束、整形及光纤耦合后输出激光信号；a.3】激光信号进入混合交换单元3中的光交换模块31进行光交换；a.4】光交换后的光信号进入发送单元4，经第二中继光路44将激光信号转换为空间光信号后进行光束整形，并通过第二激光天线41发射；若任务指令为s2对于载有业务的光信号进行通信及光至微波交换，则执行过程b，具体步骤如下：b.1】综合管控单元1对接收的任务指令进行解析，使接收单元2的第一激光天线21和第一中继光路24、发送单元4的第二微波天线42和光电下变频器45，以及混合交换单元3的光交换模块31工作；b.2】空间光信号进入接收单元2，经第一激光天线21接收后进入第一中继光路24，并经第一中继光路24扩束或缩束、整形及光纤耦合后输出激光信号；b.3】激光信号进入混合交换单元3中的光交换模块31进行光交换；b.4】光交换后的光信号进入发送单元4，经光电下变频器45将光信号变频至空间微波信号，并通过第二微波天线42发射；若任务指令为s3对于载有业务的光信号进行通信及光至数字电交换，则执行过程c，具体步骤如下：c.1】综合管控单元1对接收的任务指令进行解析，使接收单元2的第一激光天线21和第一中继光路24、发送单元4的第二数字电缆43，以及混合交换单元3的光交换模块31、上下话路模块32和数字电分组交换模块33工作；c.2】空间光信号进入接收单元2，经第一激光天线21接收后进入第一中继光路24，并经第一中继光路24扩束或缩束、整形及光纤耦合后输出激光信号；c.3】激光信号进入混合交换单元3中的光交换模块31进行光交换；c.4】光交换后的光信号进入上下话路模块32，经光电转换、下变频及速率适配转换后，输出数字电信号；c.5】数字电信号经数字电分组交换模块33电交换后进入发送单元4，并通过第二数字电缆43输出至其他载荷；若任务指令为s4对于载有业务的微波信号进行通信及微波至光交换，则执行过程d，具体步骤如下：d.1】综合管控单元1对接收的任务指令进行解析，使接收单元2的第一微波天线22和微波光调制器25、发送单元4的第二中继光路44和第二激光天线41，以及混合交换单元3的光交换模块31工作；d.2】空间微波信号进入接收单元2，经第一微波天线22接收后进入微波光调制器25，通过微波光调制器25调制后输出微波光信号；d.3】微波光信号进入混合交换单元3中的光交换模块31进行光交换；d.4】光交换后的光信号进入发送单元4，经第二中继光路44将激光信号转换为空
间光信号后进行光束整形，并通过第二激光天线41发射；若任务指令为s5对于载有业务的微波信号进行通信及微波至微波交换，则执行过程e，具体步骤如下：e.1】综合管控单元1对接收的任务指令进行解析，使接收单元2的第一微波天线22和微波光调制器25、发送单元4的第二微波天线42和光电下变频器45，以及混合交换单元3的光交换模块31工作；e.2】空间微波信号进入接收单元2，经第一微波天线22接收后进入微波光调制器25，通过微波光调制器25调制后输出微波光信号；e.3】微波光信号进入混合交换单元3中的光交换模块31进行光交换；e.4】光交换后的光信号进入发送单元4，经光电下变频器45将光信号变频至空间微波信号，并通过第二微波天线42发射；若任务指令为s6对于载有业务的微波信号进行通信及微波至数字电交换，则执行过程f，具体步骤如下：f.1】综合管控单元1对接收的任务指令进行解析，使接收单元2的第一微波天线22和微波光调制器25、发送单元4的第二数字电缆43，以及混合交换单元3的光交换模块31、上下话路模块32和数字电分组交换模块33工作；f.2】空间微波信号进入接收单元2，经第一微波天线22接收后进入微波光调制器25，通过微波光调制器25调制后输出微波光信号；f.3】微波光信号进入混合交换单元3中的光交换模块31进行光交换；f.4】光交换后的光信号进入上下话路模块32，经光电转换、下变频及速率适配转换后，输出数字电信号；f.5】数字电信号经数字电分组交换模块33电交换后进入发送单元4，并通过第二数字电缆43输出至其他载荷；若任务指令为s7对于载有业务的数字电信号进行通信及数字电信号至光交换，则执行过程g，具体步骤如下：g.1】综合管控单元1对接收的任务指令进行解析，使接收单元2的第一数字电缆23、发送单元4的第二中继光路44和第二激光天线41，以及混合交换单元3的光交换模块31、上下话路模块32和数字电分组交换模块33工作；g.2】数字电信号进入接收单元2，经第一数字电缆23接收后进入数字电分组交换模块33进行电交换；g.3】电交换后的数字电信号进入上下话路模块32，经上变频、电光调制及速率适配转换后，输出光信号；g.4】光信号经光交换模块31光交换后进入发送单元4，经第二中继光路44将光信号转换为空间光信号后进行光束整形，并通过第二激光天线41发射；若任务指令为s8对于载有业务的数字电信号进行通信及数字电信号至微波交换，则执行过程h，具体步骤如下：h.1】综合管控单元1对接收的任务指令进行解析，使接收单元2的第一数字电缆23、发送单元4的第二微波天线42和光电下变频器45，以及混合交换单元3的光交换模块31、上下话路模块32和数字电分组交换模块33工作；
h.2】数字电信号进入接收单元2，经第一数字电缆23接收后进入数字电分组交换模块33进行电交换；h.3】电交换后的数字电信号进入上下话路模块32，经上变频、电光调制及速率适配转换后，输出光信号；h.4】光信号经光交换模块31光交换后进入发送单元4，然后经光电下变频器45将光信号变频至微波信号，并通过第二微波天线42发射；若任务指令为s9对于载有业务的数字电信号进行通信及数字电信号至数字电交换，则执行过程i，具体步骤如下：i.1】综合管控单元1对接收的任务指令进行解析，使接收单元2的第一数字电缆23、发送单元4的第二数字电缆43、混合交换单元3的数字电分组交换模块33工作；i.2】数字电信号进入接收单元2，经第一数字电缆23接收后进入数字电分组交换模块33进行电交换；i.3】电交换后数字电信号进入发送单元4，并通过第二数字电缆43输出至其他载荷。
42.以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明主要技术构思的基础上所作的任何变形都属于本发明所要保护的技术范畴。