一种非地面移动通信网络下基于L2内部数据迁移的低时延切换方法技术

本发明专利技术公开了一种非地面移动通信网络下基于L2内部数据迁移的低时延切换方法，属于移动通信领域。在非地面移动通信网络中，从源基站迁移到目的基站的L2各子层的相关信息主要包含未发送到低层的数据和未递交高层的数据等。通过L2各子层信息的迁移，可尽快的恢复切换过程中L2的数据传输功能。对于非地面移动通信网络中大空口时延场景下的切换过程，该发明专利技术能够有效缩短切换过程中的数据中断时间，提升用户的业务感受。

A low delay handoff method based on L2 internal data migration in non terrestrial mobile communication network

【技术实现步骤摘要】
一种非地面移动通信网络下基于L2内部数据迁移的低时延切换方法
本专利技术属于移动通信领域，具体涉及到一种非地面移动通信网络中基于L2内部数据迁移的低时延切换方法。技术背景随着无线通信事业的发展，人们可通过终端在地面移动网络覆盖范围下进行通信，但是地面移动网络的覆盖范围有限，在远洋、沙漠和一些偏远地区建站困难，信号难以覆盖。实现通信服务全球、无缝覆盖已成为目前无线通信领域的主要目标方向。非地面移动通信网络提供了更加灵活和覆盖性能更优的选择。以非地面移动通信网络中的卫星移动通信系统为例，卫星移动通信系统可以实现全球无缝覆盖，解决地面网的盲区覆盖问题或稀有用户密度区域的基本通信问题，同时在出现自然灾害或热点地区，弥补了地面通信覆盖范围的不足。低轨卫星由于轨道高度低，因此星地传输时延较小且路径损耗较少，通过使用多个卫星组成星座就能覆盖整个地球。借助星上多波束天线的使用，在地面形成多个重叠的蜂窝状服务小区，小区内的用户可以接入至少一颗卫星来获得通信服务。由于围绕地球高速旋转运动的低轨卫星对某一区域只能实现有限面积，有限时间的非连续覆盖。此外，当终端穿越相邻波束覆盖区的边界时，用户无法继续从当前波束获得服务，需要被动转移到新的波束覆盖区。对于低轨卫星，终端发生波束切换的时间在秒级，发生星间切换的时间在分钟级。降低卫星移动带来的频繁切换对用户业务的影响，成为一个急需解决的问题。目前卫星移动通信系统中，比较倾向于在地面移动通信系统的技术体系上，进行一些必要的改造设计，以实现星地空口融合。现有地面移动通信系统中，切换时，L2协议栈主要根据业务的Qos要求，提供基于无损或者无缝的数据传输服务。如图2所示，L2信令面和数据面的协议栈组成示意图。现有地面移动通信系统中，在密钥不发生变更的情况下，切换分解到L2内部子层的功能，主要如下：1)PDCP层地面移动通信4G体系下，PDCP在源侧和目的侧之间做数据转发；地面移动通信5G体系下，PDCP执行数据恢复流程。切换完成后，对端的PDCP接收实体，会发送PDCP状态报告，告知PDCP发送实体，有哪些PDCPSDU需要重传。2)RLC层丢弃所有的数据、重置所有的定时器和状态变量。3)MAC层重置所有的缓存、数据等。在卫星移动通信系统下，在切换过程中，数据面暂停传输，RLC层、MAC层和PHY层的未发送和未接收的数据都会被丢弃，切换完成后，接收端可反馈PDCP层状态报告，通知发送端报文的丢失情况。发送端接收到状态报告以后，会根据状态报告的指示，开始在PDCP层重新传输对端未收到的报文。对于卫星移动通信系统，双向的链路时延在40ms以上，大传输时延会增加L2各子层缓存数据量：1.对于PHY层，大的传输时延，需要更多的HARQ进程来支持并发式传输。以40ms的双向链路时延来说，在子载波为120KHz的配置下，至少需要320个HARQ进程。为了实现HARQ合并功能，接收端可能会保存约37Mbytes的缓存数据。2.对于MAC层，从数据发送到收到HARQ反馈的时延超过40ms，这个时延远超地面的2ms。由于反馈的时延比较大，导致MAC层会存储这40ms发送出去尚未收到HARQ反馈的报文，这个数据量大概在5Mbytes左右。3.对于RLC层，MAC报文重传达到最大重传次数以后，会触发RLC层的ARQ过程。RLC层等待ARQ反馈的时延远大于HARQ反馈时延，因此，RLC层等待ARQ反馈的报文会更多一些，最恶劣情况下大概在1125M(SN18bit)bytes左右。以上各层的数据都是经过协议处理后的数据，切换时，如果采用和地面移动通信一样的处理策略，以上报文会被直接丢弃。切换后，这些数据就需要通过PDCP层发起重传来保证数据的。卫星移动通信系统中，这部分被丢掉的缓存报文，切换完成后，在发送端接收到接收端反馈的状态报告后，才开始恢复数据传输，并且优先重传状态报告中指示丢弃的报文。一方面，由于状态报告可能在空口发生重传，这样会增加PDCP层恢复报文传输的时延；另一方面，相较于地面系统，卫星移动通信系统下，缓存的报文数量非常多，而这部分报文都是经过高层协议处理的报文。如果丢弃这部分报文，在切换完成后的数据恢复传输过程中，这部分数据就需要重新作协议处理。因此，在卫星移动通信系统中，切换过程中丢弃的缓存报文数越多，就会引入越大的业务中断和传输时延。
技术实现思路
在地面5G方案的基础上，对非地面接入网络下的切换流程进行一些改进设计，减少切换过程中数据中断的时间，提出非地面移动通信网络下的基于L2内部信息迁移的低时延切换方法。如图1所示，本专利技术采用的技术方案为一种非地面移动通信网络下基于L2内部数据迁移的低时延切换方法，当终端面临切换时，该方法步骤包括：步骤1：对于RLC层上行业务，基站将接收窗口信息和未上交的数据从源侧迁移到目的侧，终端保存未发送出去的数据，待切换完成后继续发送；对于RLC层下行业务，基站将发送窗口信息和未发送出去的数据全部从源侧迁移到目的侧，终端保存接收窗口信息和未上交的数据，待切换完成后，继续接收；步骤2：对于MAC层上行业务，基站侧收到的尚未递交高层的数据，从源侧迁移到目的侧，终端侧保存待发送的数据不清空，待切换完成后继续发送；对于MAC层下行业务，基站侧的待发送的数据从源侧迁移到目的侧，终端侧还没递交高层的数据不丢弃，待切换完成后继续递交高层。步骤3：对于PHY层，基站侧用来做HARQ冗余合并的数据从源侧迁移到目的侧，终端侧保存用来做HARQ冗余合并的HARQ数据，待切换完成后，恢复传输。本专利技术提出的非地面移动通信网络下的基于L2各子层数据迁移的低时延切换方法，L2各子层都可进行数据迁移，但实施过程并不约束每个子层都作数据迁移，可根据实际环境和设备复杂度进行选择性迁移，相对于现技术具有以下的有益效果：1.从源侧迁移到目的侧的报文，由于不需要重新做高层协议处理的过程，可以减少报文的时延；2.迁移过来的报文在收到状态报告之前就可开始传输，不需要等到状态报告，加快切换过程数据恢复正常传输的速度。附图说明图1为L2内数据迁移示意图。图2为L2内各子层部署及数据流向。图3为状态报告上报示意图。图4为卫星内波束间切换示意图。图5为非地面移动通信网络下切换流程。具体实施方式下面结合附图和实施例对专利技术进一步说明。本专利技术提出了非地面移动通信网络下的基于L2内部数据迁移的低时延切换方法。以图4所示的卫星内波束间切换场景，针对该切换过程，详述专利技术方法。UE为userequipment，表示用户终端；RRC为RadioResourceControl，表示基站侧负责用户的移动性管理；RRM为RadioResourceManagement，表示基站测负责小区级资源的管理；SDAP为ServiceDataAdaptationProtocol，表示基站侧和终端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非地面移动通信网络下基于L2内部数据迁移的低时延切换方法，当终端面临切换时，该方法步骤包括：/n步骤1：对于RLC层上行业务，基站将接收窗口信息和未上交的数据从源侧迁移到目的侧，终端保存未发送出去的数据，待切换完成后继续发送；对于RLC层下行业务，基站将发送窗口信息和未发送出去的数据全部从源侧迁移到目的侧，终端保存接收窗口信息和未上交的数据，待切换完成后，继续接收；/n步骤2：对于MAC层上行业务，基站侧收到的尚未递交高层的数据，从源侧迁移到目的侧，终端侧保存待发送的数据不清空，待切换完成后继续发送；对于MAC层下行业务，基站侧的待发送的数据从源侧迁移到目的侧，终端侧还没递交高层的数据不丢弃，待切换完成后继续递交高层；/n步骤3：对于PHY层，基站侧用来做HARQ冗余合并的数据从源侧迁移到目的侧，终端侧保存用来做HARQ冗余合并的HARQ数据，待切换完成后，恢复传输。/n

【技术特征摘要】
1.一种非地面移动通信网络下基于L2内部数据迁移的低时延切换方法，当终端面临切换时，该方法步骤包括：
步骤1：对于RLC层上行业务，基站将接收窗口信息和未上交的数据从源侧迁移到目的侧，终端保存未发送出去的数据，待切换完成后继续发送；对于RLC层下行业务，基站将发送窗口信息和未发送出去的数据全部从源侧迁移到目的侧，终端保存接收窗口信息和未上交的数据，待切换完成后，继续接收；
步骤2：对于MAC层上行业务，基站侧收到的尚未递交高层的数据，从源侧迁移到目的侧，终端侧保存待发送的数据不清空，待切换完成后继续发送；对于MAC层下行业务，基站侧的待发送的数据从源侧迁移到目的侧，终端侧还没递交高层的数据不丢弃，待切换完成后继续递交高层；
步骤3：对于PHY层，基站侧用来做HARQ冗余合并的数据从源侧迁移到目的侧，终端侧保存用来做HARQ冗余合并的HARQ数据，待切换完成后，恢复传输。


2.如权利要求1所述的一种非地面移动通信网络下基于L2内部数据迁移的低时延切换方法的具体方法为：
步骤1：UE上报测量报告；
步骤2：RRC处理步骤1中上报的测量报告，RRM进行切换接纳和资源分配；
步骤3：在目的基站创建与源基站相关模块的SDAP/PDCP/MAC/RLC实体；
步骤4：RRC计算切换发生时间点，并和切换重配消息提前发给UE，同时启动定时器，等待切换时间点；UE收到切换重配消息后，也启动定时器等待切换时间点；
步骤5：切换时间点定时器超时后，基站和UE都将用户面挂起，UE执行切换接入；
步骤6：对于无损数据传输的业务，L3通知基站的L2各层实体：RL...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘田，商科峰，张毅，汤辉，
申请(专利权)人：成都天奥集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51