CN113225669B - 一种航空v2v通信的中继连接建立方法 - Google Patents

一种航空v2v通信的中继连接建立方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种航空V2V通信的中继连接建立方法，步骤如下：HUE先进行中继初始化，并进行中继广播，当RUE收到HUE的中继广播后，根据自身通信需求，向HUE发出通信连接请求；RUE接收HUE反馈的包括航路规划参数及条件的***信息块SIB信息；并检查SIB信息中的选择标准；根据SIB判断结果，并计算SIB设定距离范围内，自身的停留时间，向HUE反馈相关信息；HUE根据反馈的信息进行航路合适程度评估、资源配置方式评估，并将评估结果上报给基站eNB；eNB判定资源配置方式，判定用户‑网络UE‑NW准入控制方式；向HUE反馈资源配置模式、准入控制方式；HUE根据接收到的资源配置模式、准入控制方式直接与RUE建立通信连接。本发明能有效解决针对航空V2V通信的、基站覆盖范围内UE‑NW连接建立的问题。

Description

一种航空V2V通信的中继连接建立方法
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，更具体地，涉及一种航空V2V(Aerial Vehicle-to-Vehicle，A-V2V)通信的用户-网络(UE-NW)工作模式下，中继用户节点与远端用户节点之间的中继连接建立方法。
背景技术
近年来，无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)因具备机动灵活、操控简单、价格低廉等优势，在军事、工业、消费等领域得到了广泛应用。
UAV作为空中通信中继设备，可对其信号覆盖范围内的远端用户，即服务请求者用户(Requestor User Equipment，RUE)和基站(eNB)之间的通信信息进行空中转发中继。通过空中中继的通信作用和UAV的移动性优势，RUE和eNB之间可以迅速建立起不受复杂地形地物限制的通信链路，将非视距通信变为视距通信，并且有效扩大了eNB的覆盖范围。
另一方面，大量无序飞行的低空UAV运行会对地面设施、空中载人飞行器等带来危害。然而，目前民航空中交通管理***暂时不能处理UAV之间的交通管控。为了应对未来数以百万架UAV之间的协调管控，世界各国针对低空UAV空中交通管理开发了新框架[1]3GPPTechnical Specification 22.125V17.1.0(2019-12),“Technical Specification GroupServices and System Aspects；Unmanned Aerial System(UAS)support in 3GPP”。其中，普遍定义的无人机***(Unmanned Aerial System，UAS)是由UAV和相关功能组成，包括无人机和控制站之间，无人机和网络之间的命令和控制链接以及远程识别。UAS可以包括UAV和UAV控制器。对于低空UAV的空中交通管理，美国研制了一套无人机***交通管理(Unmanned Aerial System Traffic Management，UTM)架构，而中国也正在研制自己的无人机***运行管理(Unmanned Aerial System Operation Management，UOM)架构。
UTM和目前的3GPP***之间的联系可以概括为[1]：UTM用于提供多种服务，以支持UAV运行，包括但不限于UAV的识别和跟踪、授权、执行、运行管制，以及存储UAV运行所需的数据。3GPP***应使UAS能够向UTM发送UAV数据，例如：唯一标识(这可以是3GPP身份)，以及UAV的能力、品牌、型号、序列号、起飞重量、位置、所有者身份、所有者地址、所有者联系方式、所有者证明、起飞地点、任务类型、路线数据、运行状态等信息。
LTE标准对副链路(Sidelink，SL)定义了四种资源分配模式[2]3GPP TechnicalReport 37.985V2.0.0(2020-06),“Technical Specification Group Radio AccessNetwork；Overall description of Radio Access Network(RAN)aspects for Vehicle-to-everything(V2X)based on LTE and NR(Release 16)”。其中，模式1和2适用于终端直通(Device-to-Device，D2D)；模式3和4适用于LTE车联网(Vehicle-to-Everything，V2X)，且这些模式对于V2V也同样适用。
模式3用于eNB调度的资源分配。具体地，LTE-V2X的主要使用场景往往传输的是周期性出现的消息，因此模式3特别支持SL的半静态资源调度(Semi-PersistentScheduling，SPS)方式。然而，考虑到V2X场景中终端设备的高移动性，模式3同样支持动态辅助链接。在该模式下，UE需要在SL上发送数据，以执行类似于空中接口(Uu)的SL缓冲状态报告(Buffer Status Report，BSR)流程，以向eNB请求SL资源分配，从而驱动eNB调度活动。根据用户设备(User Equipment，UE)具有的业务类型，eNB可以激活动态的SL授权或SL-SPS授权。
模式4用于UE自主资源选择。具体地，UE需要判断在(预先配置的)资源池中是否存在未被优先级更高的UE使用的资源，并选择适量的资源用于自身的物理层Sidelink控制信道/物理层Sidelink共享信道(Physical Sidelink Control Channel/Physical SidelinkShared Channel，PSCCH/PSSCH)传输。随后，UE可以在其中定期进行一定次数的传输，并在触发资源重选时停止。
有中继能力的UE经过初始化成为中继用户，即帮助者用户(HelperUserEquipment，HUE)。然而，HUE与RUE成功配对后，需要与RUE建立通信连接。现有的D2D/V2V中继技术研究了RUE和HUE间的连接建立及UE的移动性问题[3]R2-1817117,“Connection establishment for Unicast in NR V2X”，RAN2#104,Spokane,USA,12th-16th November 2018,Lenovo,Motorola Mobility、[4]R2-1916125,“PC5-RRC connectionestablishment and release with PC5 unicast link”，RAN2#108,Reno,USA,18–22November 2019,LG Electronics Inc、[5]R2-1713790,“Handover Failure Handlingof Aerial UE”，RAN2#100，Reno,USA,27th November–1st December 2017，LGElectronics Inc、[6]R2-1805125，“Discussion on flight path information”，RAN2#101bis，Sanya,China,16-20Apr2018，Huawei,HiSilicon,CMCC,Fraunhofer,Nokia,NokiaShanghai Bell,Lenovo,Motorola Mobility,InterDigital,KDDI、[7]R2-1802661，“Discussion on flight path information”，RAN2#101，Athens,Greece,26Feb-2Mar2018，Huawei,HiSilicon，其中，文献[3]、[4]未考虑UAV作为UE的特殊性，因而在UAV的场景下存在一定的局限性；文献[5]、[6]、[7]虽然考虑了UAV的特殊性，但未能与连接建立的流程相结合，设计不够完善。
发明内容
本发明为克服上述现在技术尚未规定eNB覆盖内HUE应该如何与RUE建立连接的问题，提供了航空V2V通信的中继连接建立方法，其能有效解决针对航空V2V通信的、基站覆盖范围内UE-NW连接建立的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种航空V2V通信的中继连接建立方法，所述的方法包括步骤如下：
S1：HUE先进行中继初始化，并进行中继广播，当RUE收到HUE的中继广播后，根据自身通信需求，向HUE发出通信连接请求；
S2：RUE接收HUE反馈包括航路规划参数及条件的***信息块(SystemInformation Block，SIB)信息；并检查SIB信息中的选择标准；根据SIB判断结果，并计算SIB设定距离范围内，自身的停留时间，向HUE反馈自身对航路规划的参数、权限，RUE的位置、速度、停留时间；
S3：HUE根据反馈的信息进行航路合适程度评估、资源配置方式评估，并将评估结果上报给eNB；
S4：eNB判定资源配置方式；判定UE-NW准入控制方式，向HUE反馈资源配置模式、准入控制方式；
S5：HUE根据接收到的资源配置模式、准入控制方式直接与RUE建立通信连接。
优选地，步骤S2，检查SIB信息中的选择标准具体包括：
A.是否满足进行航路优化的功率容量、功耗；RUE的位置与速度、航路优化的权限；
B.若RUE无法进行航路规划，给定一个距离阙值，以及RUE与HUE进行连接的条件，即当前HUE位置与设定距离阈值下，RUE可以保持在距离阈值内的时间。
进一步地，步骤S3，HUE根据自身状态及能力，以及RUE的状态及能力，判断是否适合进行航路规划，并将判断结果上报eNB；其中所述的状态是指当前剩余电量及功耗，所述的能力是指HUE可服务的最大RUE数量，HUE、RUE的航路规划权限及能力；
HUE根据自身状态及能力进行资源配置方式评估，并将评估结果上报eNB，具体结合当前剩余电量及功耗，可服务的最大RUE数量，是否有自调度资源能力，若有，评估当前剩余电量可支持调度服务的最大RUE数量和预计最大服务时间。
再进一步地，HUE与RUE建立通信连接之后，HUE向eNB提供自身的位置和路径信息，以及RUE的位置和路径信息；eNB向UTM申请航路规划，并上报HUE、RUE的标识、位置、路径信息给UTM。
再进一步地，所述的UTM判定进行集中式管理，由UTM执行HUE和RUE的航路规划，并将航路规划结果反馈给HUE和RUE；
或者所述的UTM判定进行分布式管理，由HUE、RUE执行航路规划，所述的HUE、RUE将航路信息周期性上报给UTM。
再进一步地，执行航路规划的过程根据航路规划权限不同，分为如下三种情况：
1)HUE和RUE联合航路规划；
2)HUE航路规划；
3)RUE航路规划。
优选地，步骤S4，UE-NW准入控制方式，执行UE-NW准入控制功能可以由HUE执行，或由eNB执行。
优选地，步骤S3，将评估表上报给eNB，同时将HUE、RUE的航路规划权限及能力上报给eNB。
优选地，步骤S4，eNB判定资源配置方式，eNB响应HUE，反馈判定结果，
判定后续采用eNB调度资源模式，之后由eNB执行准入控制，eNB实时地根据服务流量，BSR、速率要求等，控制RUE的准入；
或判定后续采用eNB调度资源模式，之后由HUE执行准入控制；
或判定后续采用HUE调度资源模式，且由HUE执行准入控制，并在反馈结果中包括收回准入控制功能的条件，其中收回准入控制功能的条件包括资源使用程度、允许服务的最大RUE数量；
所述的HUE实时根据服务流量，RUE的BSR上报，信道状态信息(Channel-stateInformation，CSI)、自身状态、以及RUE请求通信的优先级、速率要求，控制RUE的准入。
优选地，若采用HUE调度资源模式，建立通信连接后，HUE实时监控资源使用情况，当达到反馈结果中的收回准入控制功能条件时，HUE停止响应后续请求接入的RUE，上报eNB并由eNB收回准入控制功能，eNB对后续请求接入的RUE执行准入控制；当通信资源再度充足时，再下放准入控制功能给HUE。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明综合考虑信道条件变化或当前用户需求量进行连接通信建立，eNB、和HUE、RUE均可以根据当前实际场景调整各自的功能，将当前的连接建立方式转换为其它的方式。本发明给出了连接建立过程中，HUE以及eNB各自需要执行的操作，有效补充了现有3GPP协议未规定但必须解决的航空V2V通信连接建立过程。
本发明在通信连接建立过程中，HUE根据RUE提供的信息，判断航路匹配程度；根据UE-NW***最终所采取的资源配置方式，UE-NW连接建立过程会进行相应的调整。当需要进行航路规划时，由UTM依据自身繁忙程度、当前空域UAV数量等进行判断。其中，可以选择进行集中式管理，向各UAV发送航路规划结果；或进行分布式管理，由各UAV自行进行航路规划，并将航路信息上报给UTM。
附图说明
图1是实施例1中所述的方法的中继连接建立流程示意图。
图2是实施例2中所述的方法的中继连接建立流程示意图(分布式航路规划)。
图3是实施例2中所述的方法的中继连接建立流程示意图(集中式航路规划)。
图4是实施例3中所述的方法的中继连接建立流程示意图。
图5是实施例4中所述的方法的中继连接建立流程示意图(分布式航路规划)。
图6是实施例4中所述的方法的中继连接建立流程示意图(集中式航路规划)。
图7是实施例5中所述的方法的中继连接建立流程示意图。
图8是实施例6中所述的方法的中继连接建立流程示意图(分布式航路规划)。
图9是实施例6中所述的方法的中继连接建立流程示意图(集中式航路规划)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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一部分实施例，仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
航空V2V(Aerial Vehicle-to-Vehicle，A-V2V)
帮助者用户(Helper User Equipment，HUE)
服务请求者用户(Requestor User Equipment，RUE)
基站(eNB)
无人机***交通管理(Unmanned Aerial System Traffic Management，UTM)
无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)
***信息块(System Information Block，SIB)
用户设备(User Equipment，UE)
用户-网络(UE-to-Network，UE-NW)
缓冲状态报告(Buffer Status Report，BSR)
信道状态信息(Channel-state Information，CSI)
实施例1
如图1所示，一种航空V2V通信的中继连接建立方法，所述的方法包括步骤如下：
S1：HUE先进行中继初始化，并进行中继广播，当RUE收到HUE的中继广播后，根据自身通信需求，向HUE发出通信连接请求；
S2：HUE在收到RUE的通信连接请求后，HUE反馈包括航路规划参数及条件的SIB信息；RUE接收HUE反馈的包括航路规划参数及条件的SIB信息，并检查SIB信息中的选择标准；RUE根据SIB判断结果，并计算SIB设定距离范围内，自身的停留时间，向HUE反馈自身对航路规划的参数、权限，RUE的位置、速度、停留时间；
其中，所述的SIB信息中的选择标准，具体包括：
A.是否满足进行航路优化的功率容量、功耗；RUE的位置与速度、航路优化的权限；
B.若RUE无法进行航路规划，给定一个距离阙值，以及RUE与HUE进行连接的条件，即当前HUE位置与设定距离阈值下，RUE可以保持在距离阈值内的时间。
S3：HUE根据反馈的信息进行航路合适程度评估、资源配置方式评估，并将评估结果上报给eNB；
具体的，HUE在收到RUE的连接请求后，根据RUE的报告，判断航路匹配程度。HUE根据自身状态及能力进行资源配置方式评估，并将评估结果上报eNB，具体结合当前剩余电量及功耗，可服务的最大RUE数量，是否有自调度资源能力，若有，评估当前剩余电量可支持调度服务的最大RUE数量和预计最大服务时间。
S4：eNB收到HUE的评估结果，eNB根据当前服务小区的资源使用情况，判定资源配置方式，具体判定HUE不适合接入过多的RUE，需要对通信资源加强控制，判定后续采用eNB直接调度通信资源模式；同时也由eNB执行UE-NW准入控制功能，eNB将通信资源配置模式、准入控制方式反馈给HUE；所述的eNB实时地根据服务流量、BSR、速率要求等控制RUE的准入，并将准入结果反馈给HUE。
S5：HUE根据接收到的资源配置模式、准入控制方式直接与RUE建立通信连接。
在本实施例中，HUE对RUE进行预判断，可以有效筛选适合进行连接的RUE。为了应对当前基站覆盖内通信资源紧张的情况，缓解或防止通信资源短缺，eNB将直接调度UE-NW通信资源，并直接管理RUE的接入。
实施例2
如图2所示，一种航空V2V通信的中继连接建立方法，所述的方法包括步骤如下：
S1：HUE先进行中继初始化，并进行中继广播，当RUE收到HUE的中继通告广播后，根据自身通信需要，向HUE发出连接请求；
S2：HUE在收到RUE的通信连接请求后，HUE反馈包括航路规划参数及条件的SIB信息；RUE接收HUE反馈的包括航路规划参数及条件的SIB信息，并检查SIB信息中的选择标准；RUE根据SIB判断结果，并计算SIB设定距离范围内，自身的停留时间，向HUE反馈自身对航路规划的参数、权限，RUE的位置、速度、停留时间；
其中，所述的SIB信息中的选择标准，具体包括：
A.是否满足进行航路优化的功率容量、功耗；RUE的位置与速度、航路优化的权限；
B.若RUE无法进行航路规划，给定一个距离阙值，以及RUE与HUE进行连接的条件，即当前HUE位置与设定距离阈值下，RUE可以保持在距离阈值内的时间。
S3：HUE根据反馈的信息进行航路合适程度评估、资源配置方式评估，并将评估结果上报给eNB；
具体的，HUE在收到RUE的连接请求后，根据RUE的报告，获知RUE是否有权限进行航路规划，并判断航路匹配程度。HUE根据自身状态及能力，以及RUE的状态及能力，判断是否适合进行航路规划，并将判断结果上报eNB，具体所述的状态是指当前剩余电量及功耗，所述的能力是指HUE可服务的最大RUE数量，HUE、RUE的航路规划权限及能力；
HUE根据自身状态及能力进行资源配置方式评估，并将评估结果上报eNB，具体考虑当前剩余电量及功耗，可服务的最大RUE数量，是否有自调度资源能力，若有，评估当前剩余电量可支持调度服务的最大RUE数量和预计最大服务时间。
同时还将HUE、RUE的航路规划权限也上报给eNB。
S4：eNB收到HUE的上报评估结果和HUE、RUE的航路规划权限，eNB根据当前服务小区的资源使用情况，判定资源配置方式，具体判定HUE不适合接入过多的RUE，需要对通信资源加强控制，判定后续采用eNB直接调度通信资源模式；同时也由eNB执行UE-NW准入控制功能，eNB将通信资源配置模式、准入控制方式反馈给HUE；所述的eNB实时地根据服务流量、BSR、速率要求等控制RUE的准入，并将准入结果反馈给HUE。
S5：HUE根据接收到的资源配置模式、准入控制方式直接与RUE建立通信连接。
在通信连接建立后，HUE向eNB提供自身的位置与路径信息，以及RUE的位置与路径信息(位置点、速度方向等)。eNB向UTM申请航路规划，并上报HUE、RUE的标识、位置、路径信息。所述的UTM反馈可执行路径规划给eNB，eNB向UTM提供包括HUE、RUE在内目前与eNB相连的UAV的当前位置与路径信息，以及优化通信的信息；
如图3所示，所述的UTM判定进行集中式管理，由UTM执行HUE和RUE的航路规划，并将规划结果反馈给HUE和RUE；
或者所述的UTM判定进行分布式管理，由HUE、RUE执行航路规划，所述的HUE、RUE将航路信息周期性上报给UTM，如图2所示。
执行航路规划过程根据航路规划权限不同，可以分为如下三种情况：
1)HUE和RUE的联合航路规划；
2)HUE航路规划；
3)RUE航路规划。
在本实施例中，HUE对RUE的信息进行预判断，可以有效筛选适合进行连接的RUE。为了应对当前基站覆盖内通信资源紧张的情况，缓解或防止通信资源短缺，eNB将直接调度UE-NW通信资源，并直接管理RUE的接入。在连接建立后，与UTM协调，进行以优化通信质量为目的的航路规划。为了实现UAV的航路规划功能，增加了与UTM的交互，占用了一部分通信资源，但换来了通信质量的提高。
实施例3
如图4所示，一种航空V2V通信的中继连接建立方法，所述的方法包括步骤如下：
S1：HUE先进行中继初始化，并进行中继广播，当RUE收到HUE的中继广播后，根据自身通信需求，向HUE发出通信连接请求；
S2：HUE在收到RUE的通信连接请求后，HUE反馈包括航路规划参数及条件的SIB信息；RUE接收HUE反馈的包括航路规划参数及条件的SIB信息，并检查SIB信息中的选择标准；RUE根据SIB判断结果，并计算SIB设定距离范围内，自身的停留时间，向HUE反馈自身对航路规划的参数、权限，RUE的位置、速度、停留时间；
其中，所述的SIB信息中的选择标准，具体包括：
A.是否满足进行航路优化的功率容量、功耗；RUE的位置与速度、航路优化的权限；
B.若RUE无法进行航路规划，给定一个距离阙值，以及RUE与HUE进行连接的条件，即当前HUE位置与设定距离阈值下，RUE可以保持在距离阈值内的时间。
S3：HUE根据反馈的信息进行航路合适程度评估、资源配置方式评估，并将评估结果上报给eNB；
具体的，HUE在收到RUE的连接请求后，根据RUE的报告，判断航路匹配程度。HUE根据自身状态及能力进行资源配置方式评估，并将评估结果上报eNB，具体结合当前剩余电量及功耗，可服务的最大RUE数量，是否有自调度资源能力，若有，评估当前剩余电量可支持调度服务的最大RUE数量和预计最大服务时间。
S4：eNB收到HUE的评估结果，eNB根据当前服务小区的资源使用情况，判定资源配置方式，具体判定HUE不适合接入过多的RUE，需要对通信资源加强控制，判定后续采用eNB直接调度通信资源模式；同时由HUE执行UE-NW准入控制功能，eNB将通信资源配置模式、准入控制方式反馈给HUE；eNB向HUE周期性地发送最新准入参考标准的信令；HUE根据参考标准控制RUE的准入。
S5：HUE根据接收到的资源配置模式、准入控制方式直接与RUE建立通信连接。
所述的HUE实时地根据eNB发送的最新准入参考标准，例如，根据服务流量，RUE的BSR上报，CSI和自身状态(剩余电量，功耗，存储能力等)，以及RUE请求通信的优先级、速率要求等控制RUE的准入。
在本实施例中，HUE对RUE的信息进行预判断，可以有效筛选适合进行连接与服务的RUE。由于当前基站覆盖内的通信资源使用情况较为紧张，eNB直接控制调度UE-NW通信资源，但为了降低自身的操作处理负荷，且尽可能地加快连接建立，RUE的准入控制交由HUE处理。本实施例在资源管理程度和eNB操作处理负荷间进行了折中，但是由于eNB要按一定周期发送准入参考标准，因此存在额外的信令消耗。
实施例4
如图5所示，一种航空V2V通信的中继连接建立方法，所述的方法包括步骤如下：
S1：HUE先进行中继初始化，并进行中继广播，当RUE收到HUE的中继通告广播后，根据自身通信需要，向HUE发出连接请求；
S2：HUE在收到RUE的通信连接请求后，HUE反馈包括航路规划参数及条件的SIB信息；RUE接收HUE反馈的包括航路规划参数及条件的SIB信息，并检查SIB信息中的选择标准；RUE根据SIB判断结果，并计算SIB设定距离范围内，自身的停留时间，向HUE反馈自身对航路规划的参数、权限，RUE的位置、速度、停留时间；
其中，所述的SIB信息中的选择标准，具体包括：
A.是否满足进行航路优化的功率容量、功耗；RUE的位置与速度、航路优化的权限；
B.若RUE无法进行航路规划，给定一个距离阙值，以及RUE与HUE进行连接的条件，即当前HUE位置与设定距离阈值下，RUE可以保持在距离阈值内的时间。
S3：HUE根据反馈的信息进行航路合适程度评估、资源配置方式评估，并将评估结果上报给eNB；
具体的，HUE在收到RUE的连接请求后，根据RUE的报告，获知RUE是否有权限进行航路规划，并判断航路匹配程度。HUE根据自身状态及能力，以及RUE的状态及能力，判断是否适合进行航路规划，并将判断结果上报eNB，其中所述的状态是指当前剩余电量及功耗，所述的能力是指HUE可服务的最大RUE数量，HUE、RUE的航路规划权限及能力；
HUE根据自身状态及能力进行资源配置方式评估，并将评估结果上报eNB，具体结合当前剩余电量及功耗，可服务的最大RUE数量，是否有自调度资源能力，若有，评估当前剩余电量可支持调度服务的最大RUE数量和预计最大服务时间。
同时还将HUE、RUE的航路规划权限也上报给eNB。
S4：eNB收到HUE的上报评估结果和HUE、RUE的航路规划权限，eNB根据当前服务小区的资源使用情况，判定资源配置方式，具体判定HUE不适合接入过多的RUE，需要对通信资源加强控制，判定后续采用eNB调度通信资源模式；同时由HUE执行UE-NW准入控制功能，eNB将通信资源配置模式、准入控制方式反馈给HUE；eNB向HUE周期性地发送最新准入参考标准的信令；HUE根据参考标准控制RUE的准入。
S5：HUE根据接收到的资源配置模式、准入控制方式直接与RUE建立通信连接。
所述的HUE实时地根据eNB发送的最新准入参考标准，例如，根据服务流量，RUE的BSR上报，CSI和自身状态(剩余电量，功耗，存储能力等)，以及RUE请求通信的优先级、速率要求等控制RUE的准入。
在通信连接建立后，HUE向eNB提供自身的位置与路径信息，以及RUE的位置与路径信息(位置点、速度方向等)。eNB向UTM申请航路规划，并上报HUE、RUE的标识、位置、路径信息。所述的UTM反馈可执行路径规划给eNB，eNB向UTM提供包括HUE、RUE在内目前与eNB相连的UAV的当前位置与路径信息，以及优化通信的信息；
如图6所示，所述的UTM判定进行集中式管理，由UTM执行HUE和RUE的航路规划，并将规划结果反馈给HUE和RUE；
或者所述的UTM判定进行分布式管理，由HUE、RUE执行航路规划，所述的HUE、RUE将航路信息周期性上报给UTM，如图5所示。
执行航路规划过程根据航路规划权限不同，可以分为如下三种情况：
1)HUE和RUE的联合航路规划；
2)HUE航路规划；
3)RUE航路规划。
在本实施例中，HUE对RUE的信息进行预判断，可以有效筛选适合进行连接与服务的RUE。由于当前基站覆盖内的通信资源使用情况较为紧张，eNB直接控制调度UE-NW通信资源，但为了降低自身的操作处理负荷，且尽可能地加快通信连接建立，RUE的准入控制交由HUE处理。在连接建立后，与UTM协调，进行以优化通信质量为目的的航路规划。本实施例在资源管理程度和eNB操作处理负荷间进行了折中，但是由于eNB要按一定周期发送准入参考标准，因此存在额外的信令消耗。为了实现UAV的航路规划功能，增加了与UTM的交互，占用了一部分通信资源，但换来了通信质量的提高。
实施例5
如图7所示，一种航空V2V通信的中继连接建立方法，所述的方法包括步骤如下：
S1：HUE先进行中继初始化，并进行中继广播，当RUE收到HUE的中继广播后，根据自身通信需求，向HUE发出通信连接请求；
S2：HUE在收到RUE的通信连接请求后，HUE反馈包括航路规划参数及条件的SIB信息；RUE接收HUE反馈的包括航路规划参数及条件的SIB信息，并检查SIB信息中的选择标准；RUE根据SIB判断结果，并计算SIB设定距离范围内，自身的停留时间，向HUE反馈自身对航路规划的参数、权限，RUE的位置、速度、停留时间；
其中，所述的SIB信息中的选择标准，具体包括：
A.是否满足进行航路优化的功率容量、功耗；RUE的位置与速度、航路优化的权限；
B.若RUE无法进行航路规划，给定一个距离阙值，以及RUE与HUE进行连接的条件，即当前HUE位置与设定距离阈值下，RUE可以保持在距离阈值内的时间。
S3：HUE根据反馈的信息进行航路合适程度评估、资源配置方式评估，并将评估结果上报给eNB；
具体的，HUE在收到RUE的连接请求后，根据RUE的报告，判断航路匹配程度。HUE根据自身状态及能力进行资源配置方式评估，并将评估结果上报eNB，具体结合当前剩余电量及功耗，可服务的最大RUE数量，是否有自调度资源能力，若有，评估当前剩余电量可支持调度服务的最大RUE数量和预计最大服务时间。
S4：eNB收到HUE的上报评估结果和HUE、RUE的航路规划权限，根据当前服务小区的资源使用情况，通信资源充足，判定HUE可以接入当前数量的RUE，允许HUE自调度资源，准入控制功能也交由HUE直接执行；eNB将资源配置模式、准入控制方式反馈给HUE，反馈eNB收回准入控制功能的条件，具体包含但不限于：资源使用程度(可交由HUE调度的资源的有效时限)、允许服务的最大RUE数量；
S5：HUE根据接收到的资源配置模式、准入控制方式直接与RUE建立通信连接。
所述的HUE实时地根据服务流量，RUE的BSR上报，CSI和自身状态(剩余电量，功耗，存储能力等)，以及RUE请求通信的优先级、速率要求等控制RUE的准入。
在建立通信连接之后，HUE实时地监控资源使用情况，当达到收回准入控制功能条件时，HUE停止响应后续请求接入的RUE，上报eNB并由eNB收回准入控制功能；eNB对后续请求接入的RUE执行准入控制。当通信资源再度充足时，再下放准入控制功能给HUE。
在本实施例中，HUE对RUE的信息进行预判断，可以有效筛选适合进行连接与服务的RUE。由于当前基站覆盖内的通信资源充足，且HUE自身计算能力强，为了更快更灵活地响应UE-NW通信需求，可允许足够数量的RUE接入，HUE将直接调度UE-NW通信资源，并直接管理RUE的接入。另外，当中继通信资源使用情况超出了eNB规定的标准时，HUE可上报eNB交由eNB收回准入控制权。本实施例增加了UE-NW通信的灵活性及连接建立速率，减少了eNB端的操作处理负荷，且eNB可适时地加强资源管理，但对HUE要求很高，HUE自身消耗较大。准入控制功能的收回和下放过程存在一定程度的信令消耗。
实施例6
如图8所示，一种航空V2V通信的中继连接建立方法，所述的方法包括步骤如下：
S1：HUE先进行中继初始化，并进行中继广播，当RUE收到HUE的中继通告广播后，根据自身通信需要，向HUE发出连接请求；
S2：HUE在收到RUE的通信连接请求后，HUE反馈包括航路规划参数及条件的SIB信息；RUE接收HUE反馈的包括航路规划参数及条件的SIB信息，并检查SIB信息中的选择标准；RUE根据SIB判断结果，并计算SIB设定距离范围内，自身的停留时间，向HUE反馈自身对航路规划的参数、权限，RUE的位置、速度、停留时间；
其中，所述的SIB信息中的选择标准，具体包括：
A.是否满足进行航路优化的功率容量、功耗；RUE的位置与速度、航路优化的权限；
B.若RUE无法进行航路规划，给定一个距离阙值，以及RUE与HUE进行连接的条件，即当前HUE位置与设定距离阈值下，RUE可以保持在距离阈值内的时间。
S3：HUE根据反馈的信息进行航路合适程度评估、资源配置方式评估，并将评估结果上报给eNB；
具体的，HUE在收到RUE的连接请求后，根据RUE的报告，获知RUE是否有权限进行航路规划，并判断航路匹配程度。HUE根据自身状态及能力，以及RUE的状态及能力，判断是否适合进行航路规划，并将判断结果上报eNB，其中所述的状态是指当前剩余电量及功耗，所述的能力是指HUE可服务的最大RUE数量，HUE、RUE的航路规划权限及能力；
HUE根据自身状态及能力进行资源配置方式评估，并将评估结果上报eNB，具体结合当前剩余电量及功耗，可服务的最大RUE数量，是否有自调度资源能力，若有，根据当前剩余电量可支持调度服务的最大RUE数量和预计最大服务时间。
同时还将HUE、RUE的航路规划权限也上报给eNB。
S4：eNB收到HUE的上报评估结果和HUE、RUE的航路规划权限，根据当前服务小区的资源使用情况，通信资源充足，判定HUE可以接入当前数量的RUE，允许HUE自调度资源，准入控制功能也交由HUE直接执行；eNB将资源配置模式、准入控制方式反馈给HUE，反馈eNB收回准入控制功能的条件，具体包含但不限于：资源使用程度(可交由HUE调度的资源的有效时限)、允许服务的最大RUE数量。
S5：HUE根据接收到的资源配置模式、准入控制方式直接与RUE建立通信连接。
所述的HUE实时地根据服务流量，RUE的BSR上报，CSI和自身状态(剩余电量，功耗，存储能力等)，以及RUE请求通信的优先级、速率要求等控制RUE的准入。
在通信连接建立后，HUE向eNB提供自身的位置与路径信息，以及RUE的位置与路径信息(位置点、速度方向等)。eNB向UTM申请航路规划，并上报HUE、RUE的标识、位置、路径信息。所述的UTM反馈可执行路径规划给eNB，eNB向UTM提供包括HUE、RUE在内目前与eNB相连的UAV的当前位置与路径信息，以及优化通信的信息；
如图9所示，所述的UTM判定进行集中式管理，由UTM执行HUE和RUE的航路规划，并将规划结果反馈给HUE和RUE；
或者所述的UTM判定进行分布式管理，由HUE、RUE执行航路规划，所述的HUE、RUE将航路信息周期性上报给UTM，如图8所示。
执行航路规划过程根据航路规划权限不同，可以分为如下三种情况：
1)HUE和RUE的联合航路规划；
2)HUE航路规划；
3)RUE航路规划。
HUE在后续通信的过程中，实时地监控资源使用情况，当达到反馈结果中的收回准入控制功能条件时，HUE停止响应后续请求接入的RUE，上报eNB并由eNB收回准入控制功能；eNB对后续请求接入的RUE执行准入控制。当通信资源再度充足时，再下放准入控制功能给HUE。
在本实施例中，HUE对RUE的信息进行预判断，可以有效筛选适合进行连接与服务的RUE。由于当前基站覆盖内的通信资源充足，且HUE自身计算能力强，为了更快更灵活地响应UE-NW通信需求，可允许足够数量的RUE接入，HUE将直接调度UE-NW通信资源，并直接管理RUE的接入。另外，当中继通信资源使用情况超出了eNB规定的标准时，HUE可上报eNB交由eNB收回准入控制权。在连接建立后，与UTM协调，进行以优化通信质量为目的的航路规划。本实施例增加了UE-NW通信的灵活性及连接建立速率，减少了eNB端的操作处理负荷，且eNB可适时地加强资源管理，但对HUE要求很高，HUE自身消耗较大。准入控制功能的收回和下放过程存在一定程度的信令消耗。为了实现UAV的航路规划功能，增加了与UTM的交互，占用了一部分通信资源，但换来了通信质量的提高。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种航空V2V通信的中继连接建立方法，其特征在于：所述的方法包括步骤如下：
S1：帮助者用户HUE先进行中继初始化，并进行中继广播，当服务请求者用户RUE收到HUE的中继广播后，根据自身通信需求，向HUE发出通信连接请求；
S2：RUE接收HUE反馈包括航路规划参数及条件的***信息块SIB信息；并检查SIB信息中的选择标准；根据SIB判断结果，并计算SIB设定距离范围内，自身的停留时间，向HUE反馈自身对航路规划的参数、权限，RUE的位置、速度、停留时间；
S3：HUE根据反馈的信息进行航路合适程度评估、资源配置方式评估，并将评估结果上报给基站eNB；
S4：eNB判定资源配置方式；判定用户-网络UE-NW准入控制方式，向HUE反馈资源配置模式、准入控制方式；
S5：HUE根据接收到的资源配置模式、准入控制方式直接与RUE建立通信连接。
2.根据权利要求1所述的航空V2V通信的中继连接建立方法，其特征在于：步骤S2，检查SIB信息中的选择标准具体包括：
A.是否满足进行航路优化的功率容量、功耗；RUE的位置与速度、航路优化的权限；
B.若RUE无法进行航路规划，给定一个距离阙值，以及RUE与HUE进行连接的条件，即当前HUE位置与设定距离阈值下，RUE可以保持在距离阈值内的时间。
3.根据权利要求2所述的航空V2V通信的中继连接建立方法，其特征在于：步骤S3，HUE根据自身状态及能力，以及RUE的状态及能力，判断是否适合进行航路规划，并将判断结果上报eNB；其中所述的状态是指当前剩余电量及功耗，所述的能力是指HUE可服务的最大RUE数量，HUE、RUE的航路规划权限及能力；HUE根据自身状态及能力进行资源配置方式评估，并将评估结果上报eNB，具体结合当前剩余电量及功耗、可服务的最大RUE数量，是否有自调度资源能力，若有，评估当前剩余电量可支持调度服务的最大RUE数量和预计最大服务时间。
4.根据权利要求3所述的航空V2V通信的中继连接建立方法，其特征在于：HUE与RUE建立通信连接之后，HUE向eNB提供自身的位置和路径信息，以及RUE的位置和路径信息；eNB向无人机***交通管理UTM***申请航路规划，并上报HUE、RUE的标识、位置、路径信息给UTM。
5.根据权利要求4所述的航空V2V通信的中继连接建立方法，其特征在于：所述的UTM判定进行集中式管理，由UTM执行HUE和RUE的航路规划，并将航路规划结果反馈给HUE和RUE；
或者所述的UTM判定进行分布式管理，由HUE、RUE执行航路规划，所述的HUE、RUE将航路信息周期性上报给UTM。
6.根据权利要求5所述的航空V2V通信的中继连接建立方法，其特征在于：执行航路规划的过程根据航路规划权限不同，分为如下三种情况：
1)HUE和RUE联合航路规划；
2)HUE航路规划；
3)RUE航路规划。
7.根据权利要求1所述的航空V2V通信的中继连接建立方法，其特征在于：步骤S4，UE-NW准入控制方式，执行UE-NW准入控制功能可以由HUE执行，或由eNB执行。
8.根据权利要求1所述的航空V2V通信的中继连接建立方法，其特征在于：步骤S3，将评估结果上报给eNB，同时将HUE、RUE的航路规划权限及能力上报给eNB。
9.根据权利要求1所述的航空V2V通信的中继连接建立方法，其特征在于：步骤S4，eNB判定资源配置方式，eNB响应HUE，反馈判定结果，
判定后续采用eNB调度资源模式，之后由eNB执行准入控制，eNB实时地根据服务流量、缓冲状态报告BSR、速率要求，控制RUE的准入；
或判定后续采用eNB调度资源模式，之后由HUE执行准入控制；
或判定后续采用HUE调度资源模式，且由HUE执行准入控制，并在反馈结果中包括收回准入控制功能的条件，其中收回准入控制功能的条件包括资源使用程度、允许服务的最大RUE数量；
所述的HUE实时根据服务流量、RUE的BSR上报、信道状态信息CSI、自身状态、以及RUE请求通信的优先级、速率要求，控制RUE的准入。
10.根据权利要求9所述的航空V2V通信的中继连接建立方法，其特征在于：若采用HUE调度资源模式，建立通信连接后，HUE实时监控资源使用情况，当达到反馈结果中的收回准入控制功能条件时，HUE停止响应后续请求接入的RUE，上报eNB并由eNB收回准入控制功能，eNB对后续请求接入的RUE执行准入控制；当通信资源再度充足时，再下放准入控制功能给HUE。
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