CN113853000A - 一种低轨卫星***星间切换方法 - Google Patents

一种低轨卫星***星间切换方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种低轨卫星***星间切换方法，涉及低轨卫星***星间切换流程数据转发的业务。它详细描述了低轨卫星***中星间切换的网元部署和信令设计方法。主要通过设计星间切换中源星载基站通知地面接入网关进入数据转发态，下行转发数据不通过星间链路，而是将数据转发过程放在地面接入网关实现，从而优化了星间链路数据传输压力大对星载基站数据处理能力要求较高的影响，保证了转发数据不丢包。本发明可应用于低轨卫星***星间切换场景中，能有效地减轻星间链路的数据传输任务的压力，降低星间链路的设计复杂度，同时保证数据传输不丢失。

Description

一种低轨卫星***星间切换方法
技术领域
本发明公开一种低轨卫星***星间切换方法，涉及卫星移动通信领域卫星终端由源星载基站切换到目标星载基站的流程。
背景技术
星间链路是指卫星之间建立的通信链路，也称为星际链路或交叉链路。通过星间链路实现卫星之间的信息传输和交换，多颗卫星可以互联在一起，成为一个以卫星作为交换节点的空间通信网络，降低卫星通信***对地面网络的依赖。星间链路按照卫星所在轨道可分为同类型轨道(如GEO-GEO、LEO-LEO等)卫星间的星间链路和不同类型轨道(LEO-GEO等)卫星间的星间链路。近年来，在具备宽带、大容量、低延迟和全球覆盖等特色的低轨通信星座的推动下，星间链路成为研究热点。但是目前星间链路目前存在一些难点，比如星间链路设计复杂度和链路干扰问题，数据传输丢失问题，以及随着卫星节点增多带来的路由选择问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是避免背景技术中的问题设计了一种低轨卫星***星间切换方法，通过将星间切换中数据转发过程在地面接入网关实现，从而优化了星间链路数据传输压力大对星载基站数据处理能力要求较高的影响，另外数据上下行和数据转发均在地面接入网关内控制，保证了数据传输不丢失。
本发明采用的技术方案为：
一种低轨卫星***星间切换方法，基于由卫星终端、源星载基站、目标星载基站、地面接入网关和核心网组成的低轨卫星***实现；包括以下步骤：
(1)卫星终端经过切换判决，若确定切换类型为星间切换，则将切换结果上报到源星载基站；
(2)源星载基站收到切换结果后，验证结果是否符合与邻基站的关系，若符合，则将当前卫星终端的上下文编码存储，再组装切换请求发送到目标星载基站，执行步骤(3)；若不符合，则卫星终端附着到目标星载基站；
(3)目标星载基站收到切换请求后，首先解码得到卫星终端上下文，然后申请卫星终端资源，并配置空口接入层上下文，配置完成后向地面接入网关发送E1通道建立，在地面接入网关建立对应的数据通道；
(4)目标星载基站将卫星终端申请资源和相关配置编码存储，并组装切换请求响应，发送到源星载基站；
(5)源星载基站收到切换请求响应后，首先解码得到卫星终端在目标星载基站的相关配置参数，然后再组装RRC重配消息发送到卫星终端；同时，源星载基站组装数据转发通知发送到地面接入网关；
(6)地面接入网关收到数据转发通知后，进入数据转发态，将核心网发送的下行数据均转发到目标星载基站与地面接入网关建立的数据通道进行缓存；同时，卫星终端收到源星载基站的RRC重配消息后，按照目标星载基站的指定参数配置各层，并发起非竞争性随机接入到目标星载基站，附着完成后发送RRC重配完成消息到目标星载基站，执行步骤(7)；若卫星终端配置各层失败，则卫星终端发起竞争性随机接入，重新附着到目标星载基站；
(7)目标星载基站收到卫星终端的RRC重配完成消息后，发送路径切换请求消息到地面接入网关；
(8)地面接入网关收到路径切换请求消息后，首先将数据通道内缓存的数据经由目标星载基站发送到卫星终端，然后发送路径切换请求到核心网；
(9)核心网收到路径切换请求消息后，将下行数据锚点由源星载基站切换到目标星载基站，然后发送路径切换请求响应经由地面接入网关到目标星载基站；
(10)目标星载基站收到路径切换请求响应之后，组装卫星终端上下文释放消息，发送到源星载基站；
(11)源星载基站收到卫星终端上下文释放后，释放卫星终端上下文和各层配置，星间切换完成。
本发明相比现有技术具有如下优点：
1、本发明设计了一种改进的星间切换方法，将数据转发过程放在地面接入网关内，减轻星间链路的数据传输任务的压力，降低星间链路的设计复杂度。
2、本发明设计的星间切换流程，能够保证切换过程的数据传输任务由地面接入网关控制，因此不管是切换前还是切换中和切换后，数据传输都在地面接入网关内完成，保证数据传输不丢失。
附图说明
图1是本发明所涉及的低轨卫星***星间切换应用场景示意图；
图2是本发明的低轨卫星***星间切换业务流程图；
图3是本发明的低轨卫星***星间切换工作流程图。
具体实施方式
本发明具体实施方法描述如下：
低轨卫星***中各星载基站依靠地面接入网关进行通信，为了优化低轨卫星***星间链路数据传输压力大对星载基站数据处理能力要求较高的影响，同时保证数据传输不丢失，设计了一种星间切换的流程，该流程将数据转发过程放在地面接入网关内部。图1是本发明所涉及的低轨卫星***星间切换应用场景示意图。为了实现本发明，提供了一个低轨卫星***，其中包括卫星终端S-UE、源星载基站Src-S-eNB、目标星载基站Tgt-S-eNB、地面接入网关S-GW和核心网S-EPC。地面接入网关控制星载基站和核心网的数据传输，将切换过程中星间链路的数据转发移到地面接入网关内控制。黑色实线所示，卫星终端切换前通过源星载基站和地面网关进行通信；切换中数据转发过程在地面接入网关内部流转，而不是在通过星间链路转发；黑色虚线所示，卫星终端切换后通过目标星载基站和地面网关进行通信。
图2是本发明的低轨卫星***星间切换业务流程图，包括以下步骤：
(1)卫星终端S-UE经过切换判决，若确定切换类型为星间切换，则将切换结果上报到源星载基站Src-S-eNB；
(2)源星载基站Src-S-eNB收到切换结果后，验证结果是否符合与邻基站的关系，若符合，则将当前卫星终端S-UE的上下文编码存储，再组装切换请求发送到目标星载基站Tgt-S-eNB，执行步骤(3)；若不符合，则卫星终端S-UE发起竞争性随机接入，重新附着到目标星载基站Tgt-S-eNB；
(3)目标星载基站Tgt-S-eNB收到切换请求后，首先解码得到卫星终端上下文，然后申请卫星终端资源，并配置空口接入层上下文，配置完成后向地面接入网关S-GW发送E1通道建立，在地面接入网关S-GW建立对应的数据通道；
(4)目标星载基站Tgt-S-eNB将卫星终端申请资源和相关配置编码存储，并组装切换请求响应，发送到源星载基站Src-S-eNB；
(5)源星载基站Src-S-eNB收到切换请求响应后，首先解码得到卫星终端S-UE在目标星载基站Tgt-S-eNB的相关配置参数，然后再组装RRC重配消息发送到卫星终端S-UE；同时，源星载基站Src-S-eNB组装数据转发通知发送到地面接入网关S-GW；
(6)地面接入网关S-GW收到数据转发通知后，进入数据转发态，将核心网S-EPC发送的下行数据均转发到目标星载基站Tgt-S-eNB与地面接入网关S-GW建立的数据通道进行缓存；同时，卫星终端S-UE收到源星载基站Src-S-eNB的RRC重配消息后，按照目标星载基站Tgt-S-eNB的指定参数配置各层，并发起非竞争性随机接入到目标星载基站Tgt-S-eNB，附着完成后发送RRC重配完成消息到目标星载基站Tgt-S-eNB，执行步骤(7)；若卫星终端S-UE配置各层失败，则卫星终端S-UE发起竞争性随机接入，重新附着到目标星载基站Tgt-S-eNB；
(7)目标星载基站Tgt-S-eNB收到卫星终端S-UE的RRC重配完成消息后，发送路径切换请求消息到地面接入网关S-GW；
(8)地面接入网关S-GW收到路径切换请求消息后，首先将数据通道内缓存的数据经由目标星载基站Tgt-S-eNB发送到卫星终端S-UE，然后发送路径切换请求到核心网S-EPC；
(9)核心网S-EPC收到路径切换请求消息后，将下行数据锚点由源星载基站Src-S-eNB切换到目标星载基站Tgt-S-eNB，然后发送路径切换请求响应经由地面接入网关S-GW到目标星载基站Tgt-S-eNB；
(10)目标星载基站Tgt-S-eNB收到路径切换请求响应之后，组装卫星终端上下文释放消息，发送到源星载基站Src-S-eNB；
(11)源星载基站Src-S-eNB收到卫星终端上下文释放后，释放卫星终端上下文和各层配置，星间切换完成。
图3是本发明的低轨卫星***星间切换工作流程图。地面接入网关控制星载基站和核心网的数据传输，将切换过程中星间链路的数据转发移到地面接入网关内控制。
本发明的上述各实施例，独创了一种低轨卫星***中星间切换的网元部署和信令设计方法，尤其该实施例适用于低轨卫星***，能有效地减轻星间链路的数据传输任务的压力，降低星间链路的设计复杂度，保证数据传输不丢失。

Claims (1)

1.一种低轨卫星***星间切换方法，基于由卫星终端、源星载基站、目标星载基站、地面接入网关和核心网组成的低轨卫星***实现；其特征在于，包括以下步骤：
(1)卫星终端经过切换判决，若确定切换类型为星间切换，则将切换结果上报到源星载基站；
(2)源星载基站收到切换结果后，验证结果是否符合与邻基站的关系，若符合，则将当前卫星终端的上下文编码存储，再组装切换请求发送到目标星载基站，执行步骤(3)；若不符合，则卫星终端发起竞争性随机接入，重新附着到目标星载基站；
(3)目标星载基站收到切换请求后，首先解码得到卫星终端上下文，然后申请卫星终端资源，并配置空口接入层上下文，配置完成后向地面接入网关发送E1通道建立，在地面接入网关建立对应的数据通道；
(4)目标星载基站将卫星终端申请资源和相关配置编码存储，并组装切换请求响应，发送到源星载基站；
(5)源星载基站收到切换请求响应后，首先解码得到卫星终端在目标星载基站的相关配置参数，然后再组装RRC重配消息发送到卫星终端；同时，源星载基站组装数据转发通知发送到地面接入网关；
(6)地面接入网关收到数据转发通知后，进入数据转发态，将核心网发送的下行数据均转发到目标星载基站与地面接入网建立的数据通道进行缓存；同时，卫星终端收到源星载基站的RRC重配消息后，按照目标星载基站的指定参数配置各层，并发起非竞争性随机接入到目标星载基站，附着完成后发送RRC重配完成消息到目标星载基站，执行步骤(7)；若卫星终端配置各层失败，则卫星终端发起竞争性随机接入，重新附着到目标星载基站；
(7)目标星载基站收到卫星终端的RRC重配完成消息后，发送路径切换请求消息到地面接入网关；
(8)地面接入网关收到路径切换请求消息后，首先将数据通道内缓存的数据经由目标星载基站发送到卫星终端，然后发送路径切换请求到核心网；
(9)核心网收到路径切换请求消息后，将下行数据锚点由源星载基站切换到目标星载基站，然后发送路径切换请求响应经由地面接入网关到目标星载基站；
(10)目标星载基站收到路径切换请求响应之后，组装卫星终端上下文释放消息，发送到源星载基站；
(11)源星载基站收到卫星终端上下文释放后，释放卫星终端上下文和各层配置，星间切换完成。
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