【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星通信，特别涉及低轨卫星网络中的多属性决策切换方法。
技术介绍
1、巨型低轨道卫星(leo)星座正在迅速部署，为第六代(6g)移动网络做出重要贡献，如starlink、oneweb和kuiper。低轨卫星以大约7.56km/s的高速不断移动，终端与每颗卫星之间的连接时间只有几分钟。终端需要频繁地从一个卫星切换到另一个卫星，称为卫星切换或星间切换。这样的切换将导致通信中断、端到端延迟增加和较高的信令开销。因此，有必要设计一种切换策略来提高用户的体验质量(qoe)。
2、许多卫星切换研究都集中在切换标准上。最常见的三个基本切换策略是最大仰角策略、最大剩余时间策略和最多可用信道策略。最大仰角策略是指用户在所有可用卫星中选择通信仰角最大的卫星进行切换，用户可以获得最佳的通信质量。最大剩余时间策略是指用户在切换过程中选择剩余服务时间最长的卫星，这减少了切换次数和通信中断的概率。最多可用信道策略是指用户选择具有最多可用信道的卫星进行切换，它可以降低用户接入的冲突概率。然而，单一切换标准策略可能导致网络的某个方面的性能出现瓶颈。这促使了对多属性切换策略的研究。多属性切换的挑战往往转化为优化问题，利用强化学习、图理论和凸优化理论等进行解决。现有的多属性切换策略基本上都是针对通信一方进行考虑，以追求通信一方qoe最大为目标。但是在巨型倾斜walker-delta低轨卫星网络中，整个星座存在上升轨道面和下降轨道面，如果通信双方同时连接在上升轨道面或者同时连接在下降轨道面，大多数情况用户可以通过较少的路由跳数建立连接，反之
3、目前的切换策略中，没有考虑通信一方发起切换时对另一方的影响，在巨型倾斜walker-delta低轨卫星网络中如何减少卫星切换过程中的端到端延迟仍然是一个悬而未决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决在巨型倾斜walker-delta低轨卫星网络中，由于上升轨道面和下降轨道面的存在导致用户切换前后的端到端路由时延波动较大，切换中断的问题，而提出面向巨型倾斜walker-delta低轨卫星网络的多属性决策切换方法。
2、面向巨型倾斜walker-delta低轨卫星网络的多属性决策切换方法具体过程为：
3、步骤一：mn发送mn自身切换卫星集合smn中所有卫星的无线电资源控制rrc测量报告到mn的源卫星；
4、所述mn为移动节点；
5、所述mn的源卫星为mn原始接入的卫星；
6、步骤二：mn的源卫星接收mn自身切换卫星集合smn中所有卫星的无线电资源控制rrc测量报告后，mn的源卫星通过cn的源卫星向cn发送切换信息查询请求；
7、cn接收切换信息查询请求后，cn发送cn自身切换卫星集合scn中的所有卫星的无线电资源控制rrc测量报告到mn的源卫星；
8、所述cn为通信对端节点；
9、步骤三：mn的源卫星接收cn自身切换卫星集合scn中的所有卫星的无线电资源控制rrc测量报告后，mn的源卫星计算mn自身切换卫星集合smn中的卫星i与cn自身切换卫星集合scn中的卫星j的切换增益g(i,j)；
10、取切换增益g(i,j)最大值对应的卫星i作为mn的目的卫星；
11、取切换增益g(i,j)最大值对应的卫星j作为cn的目的卫星；
12、所述mn的目的卫星为mn将要切换的卫星；
13、所述cn的目的卫星为cn将要切换的卫星；
14、步骤四：mn的源卫星向mn的目的卫星发送条件切换cho切换请求；
15、同时，mn的源卫星向cn的源卫星发送条件切换cho决策结果，cn的源卫星接收到条件切换决策结果后，向cn的目的卫星发送条件切换cho请求；
16、mn的目的卫星接收条件切换cho请求后，mn的目的卫星判断自身是否有资源可以支持mn切换，如果有，mn的目的卫星向mn的源卫星发送准许切换的确认信息；如果没有，则切换失败；
17、cn的目的卫星接收条件切换cho请求后，cn的目的卫星接判断自身是否有资源可以支持mn切换，如果有，cn的目的卫星向cn的源卫星发送准许切换的确认信息；如果没有，则切换失败；
18、步骤五：mn的源卫星向mn发送无线电资源控制rrc重新配置消息；
19、cn的源卫星向cn发送无线电资源控制rrc重新配置消息；
20、步骤六：mn保持与mn的源卫星的连接，监测mn的目标卫星的状况，当状况达到切换的条件，mn的目标卫星做出同意条件切换请求cho决定，执行步骤七；当状况未达到切换的条件，则切换失败；
21、cn保持与cn的源卫星的连接，监测cn的目标卫星的状况，当状况达到切换的条件，cn的目标卫星做出同意条件切换请求cho决定，执行步骤七；当状况未达到切换的条件，则切换失败；
22、步骤七：mn从mn的源卫星分离，然后mn与mn的目标卫星建立连接，mn向mn的目标卫星发送rrc重新配置完成消息；
23、cn从cn的源卫星分离，然后cn与cn的目标卫星建立连接，mn向cn的目标卫星发送rrc重新配置完成消息；
24、步骤八：若mn的目标卫星检查条件切换cho已经完成，mn的目标卫星向mn的源卫星发送mn的上下文释放消息以完成链路切换；
25、若mn的目标卫星检查条件切换cho未完成，则切换失败；
26、若cn的目标卫星检查条件切换cho已经完成，cn的目标卫星向cn的源卫星发送cn的上下文释放消息以完成链路切换；
27、若cn的目标卫星检查条件切换cho未完成，则切换失败；
28、步骤九：若mn的源卫星检查条件切换cho完成，释放与mn相关的无线链路资源；
29、所述与mn相关的无线链路资源为：信道资源和频谱资源；
30、若mn的源卫星检查条件切换cho未完成，则切换失败；
31、若cn的源卫星检查条件切换cho完成，释放与cn相关的无线链路资源；
32、所述与cn相关的无线链路资源为：信道资源和频谱资源；
33、若cn的源卫星检查条件切换cho未完成，则切换失败。
34、本专利技术的有益效果为：
35、本专利技术一种多属性决策切换方法采用3gpp提出的条件切换(cho)方式，能提高切换的连续性，降低切换中断概率。
36、本专利技术重点解决巨型倾斜walker-delta星座中卫星切换过程中的端到端延迟波动问题，设计了切换效用函数(公式1)，将路由跳数作为一个重要的切换准则，并将切换问题转化成多属性联合决策问题，能有效降低通信双方的端到端延迟。
37、本专利技术给出通信双方联合切换(mn和cn)的一般性流程，设计了低复杂度的最短路由跳数算法辅助切换决策，在降本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.面向巨型倾斜Walker-Delta低轨卫星网络的多属性决策切换方法，其特征在于：所述方法具体过程为：
2.根据权利要求1所述的面向巨型倾斜Walker-Delta低轨卫星网络的多属性决策切换方法，其特征在于：所述源卫星和目的卫星为Walker-Delta星座中的卫星；
3.根据权利要求2所述的面向巨型倾斜Walker-Delta低轨卫星网络的多属性决策切换方法，其特征在于：所述步骤三中MN的源卫星计算MN自身切换卫星集合SMN中的卫星i与CN自身切换卫星集合SCN中的卫星j的切换增益g(i,j)；具体过程为：
4.根据权利要求3所述的面向巨型倾斜Walker-Delta低轨卫星网络的多属性决策切换方法，其特征在于：所述折扣矩阵pi,j由公式(2)确定：
5.根据权利要求4所述的面向巨型倾斜Walker-Delta低轨卫星网络的多属性决策切换方法，其特征在于：所述仰角增益获取过程为：
6.根据权利要求5所述的面向巨型倾斜Walker-Delta低轨卫星网络的多属性决策切换方法，其特征在于：所述剩余服务时间增益获取过程
7.根据权利要求6所述的面向巨型倾斜Walker-Delta低轨卫星网络的多属性决策切换方法，其特征在于：所述路由跳数增益获取过程为：
8.根据权利要求7所述的面向巨型倾斜Walker-Delta低轨卫星网络的多属性决策切换方法，其特征在于：所述跳数H(i,j)的获取过程为：
...【技术特征摘要】
1.面向巨型倾斜walker-delta低轨卫星网络的多属性决策切换方法，其特征在于：所述方法具体过程为：
2.根据权利要求1所述的面向巨型倾斜walker-delta低轨卫星网络的多属性决策切换方法，其特征在于：所述源卫星和目的卫星为walker-delta星座中的卫星；
3.根据权利要求2所述的面向巨型倾斜walker-delta低轨卫星网络的多属性决策切换方法，其特征在于：所述步骤三中mn的源卫星计算mn自身切换卫星集合smn中的卫星i与cn自身切换卫星集合scn中的卫星j的切换增益g(i,j)；具体过程为：
4.根据权利要求3所述的面向巨型倾斜walker-delta低轨卫星网络的多属性决策切换方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱洪涛，王振永，李德志，郭庆，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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