本发明专利技术提供一种低轨卫星信关站的用户数据切换装置及切换方法，切换装置包括转发策略控制器和下行数据缓存单元，源信关站收到运控中心在HO_T1时间段后切换的消息，测量对应的目标的网络参数，在切换时延参数时间节点之前，对所有UE终端进行切换的GTP‑U报文中的下行IP数据报文，进行组播转发到目标信关站。本发明专利技术在信关站上部署的GGSN/PGW/UPF完成数据面DP的组播转发缓存预处理，非常好的解决了因为切换导致数据面DP的带宽/时延/抖动/丢包的问题，同时也大大改进在低轨卫星切换信关站的用户数据报文的时延，提升了用户体验。
A kind of user data switching device and method of low orbit satellite communication station
【技术实现步骤摘要】
一种低轨卫星信关站的用户数据切换装置及切换方法
本专利技术涉及通信
，特别涉及一种低轨卫星信关站的用户数据切换装置及切换方法。
技术介绍
在当前的低轨卫星(LEO)通信解决方案中，通信制式部分采用蜂窝移动通信技术(基于3GPP标准的蜂窝移动通信规范技术，比如:3G-WCDMA/3G-TD-SCDMA/4G-TDD-LTE/4G-LTEFDD/5G)作为通信本身的实现方式。其优点一是低轨卫星在地面移动蜂窝式系统无法覆盖的区域，比如海洋，原始深林，边远的沙漠，高山等，人类活动稀少的区域，具有无线通信覆盖，弥补地面移动蜂窝式系统无法覆盖的上述区域的缺点，作为地面移动蜂窝无线移动通信的非常好的补充。特别是目前民用航空飞行器，在载有大量普通乘客的环境下，进行跨国和跨洲际长途飞行过程，普通乘客无法与地面通信网络进行通信的情况下，LEO通信非常好的解决了该环境下的无线通信。二是，LEO通信采用民用蜂窝通信系统作为通信的基本制式，非常友好的解决了与现有移动通信兼容的问题，特别是在核心网(corenetwork，CN)与终端(UseEquipment，UE)实现与公共地面移动蜂窝式系统的兼容，两个系统之间相互兼容，大大的延伸了无线通信的覆盖范围，增强了低轨卫星LEO系统的商业可用行。在LEO低轨卫星通信系统中，与高轨轨卫星或者静止卫星的区别在于：LEO涉及大量地面信关站的切换操作，该信关站之间的切换操作在2000km-5000km之间，并且涉及到跨国的网络传输，势必在网络的带宽/时延/抖动/丢包方面，要进行考虑，特别是在LEO低轨卫星在结合了遵循3GPP规范的蜂窝移动通信3G/4G/5G标准的GGSN/PGW/UPF切换。根据3GPP规范TS23.501.4.3.5.1，在用户面功能网元UPF(以下简称：UPF)的切换场景中，保持UPF所支持的数据面连续性模型(Sessioncontinuity，SSC)，定义了三种场景，SSCmode1/2/3,用来分别满足的用户在不同的场景，UPF切换不同处理模型。将Mode1/2/3的模型结合附图简单描述如下：Model1：如图1所示，在3GPP的Release15定义SSCMolel1中，UE终端在注册的5GC核心网中，数据面PDNsession建立的时候，UE终端如果采用Model1选择UPF_0的时候，在整个过程中，无论UE终端是否在本地还在在漫游状态，UE终端始终在该UPF_0建立相关的承载。即使UE终端在网络中漫游到多个基站，都是通过该UPF_0处理用户面的数据报文。Model2：在3GPP的Release15定义SSCMolel2中，UE终端在注册的5GC核心网中，数据面PDNsession建立的时候，UE终端如果采用Model2选择UPF_0的时候，在整个过程中，如果UE终端漫游到其他的区域，可以采用新的UPF_1来建立新的承载，首先与UPF_0断开连接，如图2步骤①所示，UE终端根据业务和漫游的需求，与新的UPF_1建立PDNSession连接，如图2步骤②所示，完成UPF数据面DP业务的切换，UE终端用户面的数据业务走UPF_1。Model3：在3GPP的Release15定义SSCMolel3中，UE终端在注册的5GC核心网中，数据面PDNsession建立的时候，UE终端如果采用Model3选择UPF_0的时候，在整个过程中，如果UE终端漫游到其他的区域，可以采用新的UPF_1来建立新的承载，首先与UPF_1建立连接，如图3步骤①所示，UE终端根据业务和漫游的需求，与新的UPF_1建立PDNSession连接，如图3步骤②所示，同时UE终端与原来的UPF_0保持PDNSession连接断开，UE终端用户面数据走UPF_1，在Model3的模型下，UE终端的数据，可以非常好的保持用户数据面连续性。现有技术的SSCMode1/2/3在LEO低轨卫星切换时面临的问题在于：(1)信关站的物理位置与地面2G/3G/4G/5G移动蜂窝式系统差别巨大，在低轨卫星通信系统中信关站之间的建设，一般都是跨时区，2000km—5000km的物理距离，而普通的地面2G/3G/4G/5G移动蜂窝式系统，基站之间的距离一般10km以内，与配套的GGSN/PGW/UPF网元，一般在地市级汇聚局端，大约100km内。(2)信关站部署式面向全球，面临地域与国家网络隔离低轨卫星通信系统，是面向一个全球化的部署，其地面信关站，按照全球区域的划分，在多个国家完成部署，从目前来看，全球多个国家的物联网出口有管控，对网络的带宽/内容/时延都有限制。目前基于蜂窝移动通信技术的低轨卫星系统中，地面信关站的数据面切换方法中，因为终端区域的变换/不同低轨卫星波束的切换，导致用户从当前的信关站的切换到新的信关站的时延，用户对应的信关站数据面切换也面临的时延/抖动/丢包/带宽/网络关口检查限制等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是解决信关站数据面切换在时延/抖动/丢包/带宽/网络关口检测等问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：第一方面，本专利技术提供一种低轨卫星信关站的用户数据切换装置，设置在信关站核心网系统中，包括转发策略控制器和下行数据缓存单元，所述的转发策略控制器预测本信关站GGSN/PGW/UPF到互联网中心的带宽参数，预测本信关站GGSN/PGW/UPF与临近的信关站的GGSN/PGW/UPF通过Gn/S8/N9之间的带宽参数；接受来自运控中心的切换时间预测；所述的下行数据缓存单元存储信关站切换时间表、本信关站与其他系统接口的网络参数表，对UE终端数据报文进行预先组播转发与存储。进一步的，所述的带宽参数包括但不限于带宽、时延、抖动、丢包率。第二方面，本专利技术提供一种低轨卫星信关站的用户数据切换方法，包括以下步骤：步骤1、运控中心将要发生切换的消息发给源信关站、目标信关站、源低轨卫星、目标低轨卫星和源低轨卫星所覆盖区域的UE终端，确定在HO_T1时间段后进行切换操作；步骤2:源信关站的转发策略控制器收到切换消息后，确定目标信关站的编号，再从信关站切换时延表中，获得目标信关站的切换时延参数N9_Transfer_T；步骤3:源信关站的转发策略控制器根据切换时延参数N9_Transfer_T的时间，在源信关站下行数据面上，经过HO_T1时间段后，将该信关站下行IP数据报文发送到所覆盖的UE终端设备，进行不同低轨卫星不同波束的切换操作，在切换时延参数N9_Transfer_T时间节点之前，对所有UE终端进行切换的GTP-U报文中的下行IP数据报文，进行组播转发到目标信关站；步骤4：目标信关站收到来自源信关站的下行IP数据报文，其转发策略控制器根据HO_T1时间段和切换时延参数N9_Transfer_T的时间段，将接收到的下行IP数据报文缓存到其下行数据缓存单元，当UE终端从源低轨卫星的波束切换到目标低轨卫星的波束时候，该下行IP数据报文已经缓存到目标信关站，同时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低轨卫星信关站的用户数据切换装置，其特征在于：设置在信关站核心网系统中，包括转发策略控制器和下行数据缓存单元，所述的转发策略控制器预测本信关站GGSN/PGW/UPF到互联网中心的带宽参数，预测本信关站GGSN/PGW/UPF与临近的信关站的GGSN/PGW/UPF通过Gn/S8/N9网络接口之间的带宽参数；接受来自运控中心的切换时间预测；所述的下行数据缓存单元存储信关站切换时间表、本信关站与其他系统接口的网络参数表，对UE终端数据报文进行预先组播转发与存储。/n
【技术特征摘要】
1.一种低轨卫星信关站的用户数据切换装置，其特征在于：设置在信关站核心网系统中，包括转发策略控制器和下行数据缓存单元，所述的转发策略控制器预测本信关站GGSN/PGW/UPF到互联网中心的带宽参数，预测本信关站GGSN/PGW/UPF与临近的信关站的GGSN/PGW/UPF通过Gn/S8/N9网络接口之间的带宽参数；接受来自运控中心的切换时间预测；所述的下行数据缓存单元存储信关站切换时间表、本信关站与其他系统接口的网络参数表，对UE终端数据报文进行预先组播转发与存储。
2.根据权利要求1所述的一种低轨卫星信关站的用户数据切换装置，其特征在于：所述的带宽参数包括但不限于带宽、时延、抖动、丢包率。
3.一种低轨卫星信关站的用户数据切换方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、运控中心将要发生切换的消息发给源信关站、目标信关站、源低轨卫星、目标低轨卫星和源低轨卫星所覆盖区域的UE终端，确定在HO_T1时间段后进行切换操作；
步骤2:源信关站的转发策略控制器收到切换消息后，确定目标信关站的编号，再从信关站切换时延表中，获得目标信关站的切换时延参数N9_Transfer_T；
步骤3:源信关站的转发策略控制器...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕东，
申请(专利权)人：广州爱浦路网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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