【技术实现步骤摘要】
一种面向巨型卫星星座星地联合的星间切换方法
[0001]本专利技术属于卫星网络通信
，具体涉及一种面向巨型卫星星座星地联合的星间切换方法。
技术介绍
[0002]随着卫星通信的发展，为了满足日益增长的宽带无线接入需求，卫星星座逐渐趋于规模化，最终将形成上万颗卫星组成的巨型卫星星座，典型星座代表有Space
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X，同时，卫星通信与地面移动通信的一体化也变得越来越重要，地面移动通信系统为用户提供了便利的服务，但是山区、沙漠、海洋等地区由于基站的设置困难，卫星就成了地面网络的补充。随着地面移动通信系统的世代更替，卫星与地面的相互融合也随之不断发展，天地一体化网络作为我国首批的“科技创新
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2030重大项目”之一，是我国重要的信息化基础设施，将实现由万物互联到万物智联的跃迁。
[0003]卫星网络因其覆盖范围广、承载能力强、鲁棒性高等优点，成为天地一体化网络的重要组成部分。随着相控阵技术的不断发展，各种模式卫星逐渐开始尝试采用凝视技术，通过卫星的空中姿态调整以及相控阵参数调节从而使得...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种面向巨型卫星星座星地联合的星间切换方法，其特征在于，应用于星间切换体系架构，星间切换体系架构包括多个用户终端，所述用户终端分为源端会话用户和目的端会话用户、多个LEO卫星、多个MEO卫星以及多个GS地面站，所述面向巨型卫星星座星地联合的星间切换方法包括：切换触发过程：每个LEO卫星确定下一时隙自身关联的位置区内的用户终端在下一时隙是否需要切换至新的LEO卫星，如果需要则选择MEO卫星或GS地面站作为自己的管控中心，并向管控中心发送切换请求信令；切换决策过程：管控中心统计原LEO卫星关联的位置区内请求切换的用户信息以及查询新的LEO卫星的可用切换信道信息，作出切换决策，并按照所述切换决策为新的LEO卫星生成用户分配信令；切换执行过程：管控中心向原LEO卫星反馈切换请求应答信令，原LEO卫星向请求切换的用户终端发送RRC连接重配信令，以使用户终端连接至新的LEO卫星以及该LEO卫星的切换信道，并向新LEO卫星反馈RRC连接重配完成信令；路由重定向过程：目的端会话用户的新LEO卫星为自身选择管控中心，并向管控中心发送路径切换请求信令；管控中心告知源端会话用户的新LEO卫星去更改会话路径，并告知目的端会话用户的新LEO卫星的源端会话用户的会话路径已更新；新的LEO卫星告知原LEO卫星去删除切换的用户终端的上下文信息。2.根据权利要求1所述的一种面向巨型卫星星座星地联合的星间切换方法，其特征在于，所述切换触发过程、切换决策过程、切换执行过程以及路由重定向过程均为凝视波束卫星模式下星间切换方法的执行过程。3.根据权利要求2所述的一种面向巨型卫星星座星地联合的星间切换方法，其特征在于，在所述凝视波束卫星模式下，以地面位置区模拟LEO卫星凝视区，每个时隙内所有LEO卫星对位置区实现全面覆盖，每个LEO卫星关联的位置区通过查询LEO卫星
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位置区关联表得到，所述LEO卫星
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位置区关联表由管控中心通过如下步骤形成：(1)获取每个位置区以及每个位置区的中心经纬度信息；(2)在当前时隙内遍历所有位置区，根据所有卫星的轨迹文件，从当前时隙下LEO卫星的星下点在当前位置区内的LEO卫星中，按照LEO卫星与位置区距离最短原则为每个位置区划定关联的LEO卫星，并标记该位置区以及划定给该位置区的LEO卫星；(3)判断当前时隙内的位置区是否都有关联的LEO卫星，如果否，则针对未划定LEO卫星的位置区，将该位置区内最小仰角范围可见的未被标记的LEO卫星中仰角最大的LEO卫星划定为该位置区关联的LEO卫星，并标记该位置区以及划定给该位置区的LEO卫星；(4)针对未标记的剩余的LEO卫星，按照LEO卫星与位置区中心距离最短原则将LEO卫星划定至关联的位置区；(5)将下一时隙作为当前时隙，并返回(2)，得到预定时长内LEO卫星与位置区的关联结果，并形成LEO卫星
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位置区关联表。4.根据权利要求1所述的一种面向巨型卫星星座星地联合的星间切换方法，其特征在于，所述LEO卫星包括gNB
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L星载基站和UPF
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L用户平面功能模块；MEO卫星包括gNB
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CU
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M星载基站中心模块、AMF
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M接入及移动性管理功能模块和SMF
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M会话管理功能模块；GS地面站包括gNB
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CU
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G基站中心模块、AMF
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G接入及移动性管理功能模块和SMF
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G会话管理功能模
块。5.根据权利要求4所述的面向巨型卫星星座星地联合的星间切换方法，其特征在于，切换触发过程：每个LEO卫星根据当前时隙下自身关联的位置区与下一时隙关联的位置区是否一致，从而确定是否触发切换请求；如果触发切换请求则向用户终端发送广播信令，以告知接入的用户终端准备切换到新LEO卫星；接收到所述广播信令的用户终端，判断自身接入的LEO卫星是否为发送广播信令的LEO卫星，如果是则向LEO卫星反馈广播应答信令，以告知LEO卫星用户终端已准备好切换；每个LEO卫星，按照中继卫星数量最小原则为自身选择MEO卫星或GS地面站作为管控中心，并向管控中心发送切换请求信令；切换决策过程：原LEO卫星的管控中心，从切换请求信令中获取LEO卫星关联的位置区，以及获取下一时隙关联该位置区的LEO卫星，将该位置区内所有请求切换的用户信息形成切换用户表；向下一时隙关联该位置区的新LEO卫星发送资源查询请求信令；新LEO卫星反馈资源查询应答信令至原LEO卫星的管控中心；原LEO卫星的管控中心，按照所述资源查询应答信令以及所述切换用户表，作出切换决策，向新LEO卫星发送用户分配信令；切换执行过程：原LEO卫星的管控中心反馈切换请求应答信令至原LEO卫星；原LEO卫星向请求切换的用户终端发送RRC连接重配信令，以告知接入用户终端根据分配到的新LEO卫星以及该LEO卫星的切换信道进行切换；用户终端反馈RRC连接重配完成信令至新LEO卫星，以告知新LEO卫星该用户已完成切换；路由重定向过程：新LEO卫星收到目的端用户的RRC连接重配完成信令后，按照中继卫星数量最小原则为自身选择管控中心，并向自身的管控中心发送路径切换请求信令；新LEO卫星的管控中心，向对端LEO卫星发送会话修改请求信令，以更新源端会话用户的目的LEO卫星；对端LEO卫星，按照会话修改请求信令更新源端会话用户的目的LEO卫星，并反馈会话修改应答信令至新LEO卫星的管控中心；新LEO卫星的管控中心，反馈路径切换应答信令至新LEO卫星，以告知新LEO卫星每个源端会话用户的数据传输路径已更新；新LEO卫星，反馈释放上下文信令至原LEO卫星，以使原LEO卫星删除切换的用户终端的上下文信息。6.根据权利要求5所述的面向巨型卫星星座星地联合的星间切换方法，其特征在于，切换触发过程：原LEO卫星根据获取的LEO卫星
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位置区关联表，周期性地计算当前时隙下关联的位置区与下一时隙关联的位置区是否一致，若是，则原LEO卫星不触发切换请求，否则，原LEO卫星触发切换请求，由该LEO卫星的gNB
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L向用户终端发送广播信令，用于告知其接入用户准
备切换；用户终端接收来自原LEO卫星的gNB
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L发送的广播信令，收到原LEO卫星的gNB
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L发送的广播信令后，判断用户终端接入的LEO卫星是否为发送广播信令的原LEO卫星，若是，则返回广播应答信令至原LEO卫星，向原LEO卫星反馈其接入用户已准备好切换，否则，该用户终端不反馈；原LEO卫星的gNB
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L接收来自其接入用户终端反馈的广播应答信令，按照中继卫星数量最小原则为原LEO卫星选择其管控中心，进而向其管控中心发送切换请求信令，用于告知其管控中心原LEO卫星上的接入用户需要切换到新LEO卫星上；其中，切换请求信令包含当前时隙下原LEO卫星关联的位置区、当前时隙下原LEO卫星上的接入用户信息，接入用户信息包含用户的数据传输速率需求、剩余会话时长、经度和纬度。7.根据权利要求5所述的面向巨型卫星星座星地联合的星间切换方法，其特征在于，切换决策过程：若原LEO卫星的管控中心为MEO卫星，其gNB
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CU
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M接收原LEO卫星的gNB
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L发送的切换请求信令，若原LEO卫星的管控中心为GS地面站，其gNB
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CU
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G接收原LEO卫星的gNB
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L发送的切换请求信令；原LEO卫星的管控中心收到原LEO卫星的gNB
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L发送的切换请求信令后，从切换请求信令中获取当前时隙下原LEO卫星关联的位置区；判断是否接收完该位置区上所有触发切换请求的原LEO卫星发送的切换请求信令，若是，则统计该位置区上所有触发切换请求的原LEO卫星上的接入用户信息，形成切换用户...
【专利技术属性】
技术研发人员：周笛，王柳颖，盛敏，白卫岗，李建东，陈佳帅，史琰，李浩然，朱彦，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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