【技术实现步骤摘要】
一种集中与主动协同的低轨卫星系统切换方法
[0001]本专利技术涉及一种集中与主动协同的低轨卫星系统切换方法,属于卫星通信中卫星切换
技术介绍
[0002]低轨卫星在近些年来受到了广泛的研究和关注。国外的Starlink与国内的虹云、鸿雁工程均推出了自己的近地轨道通信卫星星座。与中高轨卫星相比,低轨卫星具有低时延,低功耗和低成本等优点,具有广阔的发展前景。但由于LEO卫星具有移动速度快,轨道高度低,覆盖面积小等特点,用户在不同卫星之间的切换也更加频繁。卫星切换策略对用户通信质量和卫星网络负载影响巨大。
[0003]目前的卫星切换的常用方式有集中式切换和主动式切换。在集中式切换策略中,所有接入和切换请求由地面站统一收集管理做出决策,但在大规模用户切换的场景下,存在用户切换成功率较低的问题;在主动式切换策略中,切换请求由用户执行决策,可以及时切换到目的卫星,提高用户切换成功率,但网络中存在着大量重复的传输信令。
[0004]由上可以看出,以上两种卫星切换方法存在用户切换成功率和系统信令开销不能很好兼顾的问题。因此有必要提出一种合理有效的低轨卫星切换方法对现有切换方法加以改进。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提出一种适于大规模用户切换的集中与主动协同的低轨卫星系统切换方法,其目的是提高用户的切换成功率,均衡卫星网络负载,从而提升地面用户在卫星切换时的服务体验。
[0006]本专利技术的体系架构为集中与主动协同的低轨卫星系统切换体系架构,所有的地面用户分为两部分 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种集中与主动协同的低轨卫星系统切换方法,实现该方法的体系架构为集中与主动协同的低轨卫星系统切换体系架构,所有的地面用户分为两部分,处于接入卫星覆盖区域的中心位置的用户执行集中式切换,处于接入卫星覆盖区域的边缘位置的用户或被阻塞的用户执行主动式切换;两部分用户切换相互协同;其特征在于,集中与主动协同的低轨卫星系统切换方法如下:S1网络建模:卫星通信系统中有M个卫星和N个需要卫星切换的用户;卫星集合为S={s
j
|j=1,
…
,M},用户集合为U={u
i
|i=1,
…
,N};用户i与卫星j之间的夹角θ
i,j
,用户i的业务需求为b
i
,信号强度为rssi
i,j
,剩余可见时间为t
i,j
,卫星与用户通信的信号强度容忍阈值为rssi0,卫星j的最大带宽为B
jmax
,开始切换卫星j可提供的带宽为c
j0
,切换中的带宽资源为c
j
;根据用户信号强度与容忍阈值的大小关系将所有用户分为两类:若用户的信号强度大于容忍阈值,则该用户属于集中式切换用户u
c
,否则用户属于主动式切换用户u
a
;S2协同的低轨卫星系统切换方法步骤如下:1)在每个循环周期开始,连接卫星覆盖区域内的用户测量其信号强度,并判断信号强度是否小于容忍阈值;若是,则转2);若否,则转3);2)用户执行主动式切换算法并向目的卫星发送请求切换消息,目的卫星判断自身是否有剩余带宽资源;若有,切换成功,则转4);若没有,切换失败,则转4);3)接入卫星根据地理位置信息使用K
‑
means算法对用户进行分组并发送群组切换请求消息到地面站,地面站执行集中式切换算法并发送群组切换请求消息到目的卫星,目的卫星判断自身是否有剩余带宽资源;若有,切换成功,则转4);若没有,切换失败,则转2);4)增加用户数量进行新一轮的循环周期,并判断用户数量是否为预定最大值;若否,则转1);若是,方法结束;S3系统信令开销分析:协同切换方法根据用户地理位置对用户进行分组,以群组的形式发送请求切换消息,降低信令开销;信令开销由式(8)给出:其中,M
cs
和M
cf
分别是集中式切换的成功切换和失败切换的群组数目,M
as
和M
af
分别是主动式切换的成功切换和失败切换的用户数目;N
cs
和N
cf
分别是单次集中式切换成功和失败的信令开销大小,N
as
和N
af
分别是单次主动式切换成功和失败的信令开销大小。2.根据权利要求1所述的一种集中...
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