星地融合网络中基于分段确认机制的可靠数据分发方法技术

本发明专利技术提出一种星地融合网络中基于分段确认机制的可靠数据分发方法，属于卫星移动通信领域

【技术实现步骤摘要】
星地融合网络中基于分段确认机制的可靠数据分发方法


[0001]本专利技术属于卫星移动通信领域，特别是指一种星地融合网络中基于分段确认机制的可靠数据分发方法
。

技术介绍

[0002]卫星移动通信网络和地面移动通信网络历经
30
多年的独立发展，都取得了辉煌的成绩，但也存在各自的局限性
。
卫星移动通信网络可实现全球全天候覆盖，但相对封闭，建设和运行成本高；地面移动通信系统标准化程度高
、
全球产业链发达，但全球化覆盖能力有限，目前仅覆盖了不到6％的地球表面积
。
随着新的应用场景和多样性业务的出现，势必会打破卫星网络与地面网络独立发展的态势，实现星地网络的深度融合与优势互补
。
[0003]国际标准化组织及相关联盟对星地融合网络架构设计和关键技术进行了初步探索，但仍然存在一些重大的技术挑战
。
其中一个热门话题是，在卫星长时延
、
高误码链路条件下，如何满足各种移动业务的服务质量要求
。
当业务数据经过卫星链路时，在地面网络中性能良好的
TCP
端到端重传机制，会因为
RTT(Round Trip Time
，往返时延
)
过大而导致性能严重下降的情况
。
已有的研究在星地间增加
PEP
节点
(Protocol Enhancing Proxy
，协议增强代理
)
，进行<br/>TCP
欺骗，将端到端
TCP
连接分为几段
TCP
连接
。
然而，这种方式不适用于星地融合网络，原因如下：
1)
地面移动通信系统
(
如
5G)
使用
GTP
‑
U(GPRS Tunneling Protocol
‑
User Plane)
隧道来实现基站与
UPF(User Plane Function
，用户面功能
)
网元之间的
N3
接口
、UPF
之间的
N9/N19
接口，用户数据
(
包括
TCP
报文
)
封装在
GTP
‑
U
分组中，
GTP
‑
U
隧道的中间节点看不到内层的
TCP
报文；
2)
如果一定要在
GTP
‑
U
隧道中解析内层的
TCP
报文，不仅会极大地增加处理的复杂性，而且存在安全隐患
。
[0004]GTP
‑
U
在传输层使用了
UDP
协议，而
UDP
没有确认重传的机制
。
在地面网络中，这一点不存在性能问题，因为地面网络链路质量好
、
时延低，利用端节点的
TCP
重传机制也能获得良好的性能
。
然而，如果直接在星上使用
GTP
‑
U
协议，就会出现长
RTT
条件下
TCP
性能下降的问题
。
[0005]为了使用地面移动通信系统的技术标准实现星地融合，需要对
GTP
‑
U
协议进行改造，增加确认重传机制，实现星间
、
星地分段确认重传的可靠传输，解决
TCP
端到端重传的性能问题
。
[0006]鉴于以上分析，实现基于
GTP
‑
U
的卫星可靠传输机制，对于满足星地融合网络中多样性业务的服务质量保障十分必要
。

技术实现思路

[0007]为了满足移动业务在卫星通信网络中的服务质量需求，本专利技术提出一种星地融合网络中基于分段确认机制的可靠数据分发方法
。
该方法可在卫星与地面移动通信系统融合组网场景下，实现基于分段确认机制的可靠数据分发
。
[0008]本专利技术采用的技术方案为：
[0009]星地融合网络中基于分段确认机制的可靠数据分发方法，包括如下步骤：
[0010]步骤1：根据卫星移动通信系统规划好的网络拓扑，在网络部署时对需要可靠隧道传输的
gNB
和
UPF
开启可靠
GTP
‑
U
扩展功能；
[0011]步骤2：根据
gNB
和
UPF
收到的数据情况，判断是否发起隧道可靠传输，若发起则转步骤3，否则继续接收数据，重复步骤2；
[0012]步骤3：
gNB
或
UPF
作为
GTP
‑
U
可靠传输发送端，在
GTP
‑
U/UDP/IP
协议头封装时，构建用以携带
QoS
流标识的
PDU
会话容器类型扩展头，并构建可靠
GTP
‑
U
容器扩展头，用以携带数据包的可靠传输信息，然后，将数据包缓存到相应的
QoS
流标识的业务流重传队列中，启动重传超时定时器，如果定时器到期未收到选择
ACK
确认信息，则重传数据包，若收到选择
ACK
确认信息，则对已确认收到的数据包停止重传定时器并从业务流重传队列里删除该数据包；在数据包传输过程中，
gNB
或
UPF
检测可靠
GTP
‑
U
容器扩展头是否有新定义的可靠
GTP
‑
U
容器，如果有，则回复携带选择
ACK
信息的
GTP
‑
U
数据包，告知
GTP
‑
U
发送端已收到哪些数据包
。
[0013]进一步地，步骤2中，判断是否发起隧道可靠传输，分为以下三种情况：
[0014]1)
对于
gNB
空口收到用户终端发来的上行数据包，如果
gNB
已使能可靠
GTP
‑
U
扩展功能，则通过包过滤规则确定此业务流
QoS
，如果对可靠性有要求，则
gNB
发起隧道可靠传输；
[0015]2)
对于
UPF
的
N6
接口收到
DN
网络发来的下行数据包，如果
UPF
已使能可靠
GTP
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
星地融合网络中基于分段确认机制的可靠数据分发方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据卫星移动通信系统规划好的网络拓扑，在网络部署时对需要可靠隧道传输的
gNB
和
UPF
开启可靠
GTP
‑
U
扩展功能；步骤2：根据
gNB
和
UPF
收到的数据情况，判断是否发起隧道可靠传输，若发起则转步骤3，否则继续接收数据，重复步骤2；步骤3：
gNB
或
UPF
作为
GTP
‑
U
可靠传输发送端，在
GTP
‑
U/UDP/IP
协议头封装时，构建用以携带
QoS
流标识的
PDU
会话容器类型扩展头，并构建可靠
GTP
‑
U
容器扩展头，用以携带数据包的可靠传输信息，然后，将数据包缓存到相应的
QoS
流标识的业务流重传队列中，启动重传超时定时器，如果定时器到期未收到选择
ACK
确认信息，则重传数据包，若收到选择
ACK
确认信息，则对已确认收到的数据包停止重传定时器并从业务流重传队列里删除该数据包；在数据包传输过程中，
gNB
或
UPF
检测可靠
GTP
‑
U
容器扩展头是否有新定义的可靠
GTP
‑
U
容器，如果有，则回复携带选择
ACK
信息的
GTP
‑
U
数据包，告知
GTP
‑
U
发送端已收到哪些数据包
。2.
根据权利要求1所述的星地融合网络中基于分段确认机制的可靠数据分发方法，其特征在于，步骤2中，判断是否发起隧道可靠传输，分为以下三种情况：
1)
对于
gNB
空口收到用户终端发来的上行数据包，如果
gNB
已使能可靠
GTP
‑
U
扩展功能，则通过包过滤规则确定此业务流
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张熠，王禹，常秀清，杜丹，张伟奇，李晖，张林炼，张勇，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：