【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于低轨卫星移动通信领域，具体涉及一种多运营商共享低轨卫星无线接入网的5g通信系统及方法。
技术介绍
1、随着卫星通信技术的发展，低轨卫星通信与地面移动通信的融合成为发展热潮。由于受到低轨卫星轨位、频率资源、卫星制造与发射成本的限制，单个卫星通信运营商独立建设大规模低轨卫星通信系统的难度很大，因此，多运营商共建共享低轨卫星星座系统将成为今后运营商之间共享太空通信资源的新模式。
2、目前，国内卫星通信运营商主要采取发射高轨通信卫星或者租用高轨通信卫星的转发器来构建卫星通信网络，这两种方式建设的卫星通信网络成本高、时延大，且无法与其它运营商共享卫星资源，不能满足未来大规模低轨卫星星座通信系统建设和运营需求。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术旨在公开了一种多运营商共享低轨卫星无线接入网的5g通信系统及方法，实现低轨卫星基站频率资源共享及基于低轨卫星基站的多运营商分布式网络构建。
2、本专利技术公开了一种多运营商共享低轨卫星无线接入网的5g通信系统，包括：卫星接入网、天基承载网、地面信关站和地面核心网；
3、所述卫星接入网中包括数颗具有星间链路的低轨通信卫星；每颗卫星上搭载5g基站构成卫星基站；卫星基站与卫星通信终端之间建立通信链路，以进行5g网络接入和通信；
4、各卫星之间通过星间链路构建天基承载网；天基承载网与地面信关站之间构建星地间链路，共同实现星间、星地数据的路由和转发，为卫星接入网与地面核心网之间的通信提供ng
5、地面核心网中包括相互之间逻辑隔离的多个运营商的5g核心网，用于运营商对各自的卫星通信终端进行用户管理和业务管理。
6、进一步地，所述卫星基站包括多个分布式单元du和至少一个集中处理单元cu；每个分布式单元du和集中处理单元cu电连接；每个分布式单元du对应一定的空间区域进行通信覆盖，与该空间区域内的卫星通信终端通信连接，进行卫星通信终端的随机接入和移动性管理；集中处理单元cu与地面核心网通过ng接口连接，传输控制面信令和用户面数据。
7、进一步地，卫星接入网的卫星基站中，分布式单元du通过信令波束周期性的广播多个运营商的plmn id列表和包括运营商物理随机接入信道分区在内的扩展系统信息；
8、卫星通信终端根据接收到的卫星广播信息，获取初始接入所需的运营商的plmnid列表和扩展系统信息，选择所属运营商物理随机接入信道分区，向卫星基站发起随机接入流程；
9、在随机接入流程中，卫星基站根据卫星通信终端随机接入选择的运营商物理随机接入信道分区和上报的运营商plmn id信息两重信息，确定卫星通信终端选择的运营商；并为卫星通信终端建立起与所属运营商核心网的通信连接，实现卫星通信终端与所属核心网的安全接入和数据传输。
10、进一步地，在卫星通信终端通过卫星基站接入终端所属运营商的核心网后，在卫星基站与卫星通信终端和核心网的双向通信下，进行认证鉴权、nas安全模式激活、as安全模式激活和rrc重配置，以及实现卫星通信终端与终端所属运营商的核心网的上行、下行业务数据传输。
11、本专利技术还公开了一种基于如上所述的多运营商共享低轨卫星无线接入网的5g通信系统的通信方法，包括：
12、步骤s1、卫星基站与卫星通信终端进行通信，将卫星通信终端接入到终端所属运营商的核心网；
13、步骤s2、通过卫星基站在卫星通信终端和终端所属运营商的核心网之间转发nas注册请求和nas注册响应，进行认证鉴权和nas安全模式激活；
14、步骤s3、卫星基站与卫星通信终端进行通信，进行as安全模式激活和rrc重配置，实现卫星基站与终端所属运营商的核心网之间上、下文传输的初始设置；
15、步骤s4、通过卫星基站在卫星通信终端以及终端所属运营商的核心网upf之间的通信转发进行上行、下行数据传输。
16、进一步地，在步骤s1中，所述卫星基站根据卫星通信终端随机接入选择的运营商物理随机接入信道分区和上报的运营商id信息两重信息，最终确定出卫星通信终端选择的运营商。
17、进一步地，所述步骤s1包括：
18、1)卫星基站根据配置，通过各分布式单元du在信令波束上周期性的发送系统广播；所述系统广播中携带初始接入的所有基本系统信息、多个运营商的plmn id列表和包括定义各运营商特定的物理随机接入信道分区的扩展系统信息；
19、2)卫星通信终端根据接收到的卫星广播信息，获取初始接入所需的运营商的plmnid列表和扩展系统信息；选择所属运营商物理随机接入信道分区，向卫星基站发起随机接入流程；
20、3)卫星基站通过卫星通信终端随机接入选择的物理随机接入信道分区和随机接入信号确定其所选择的运营商plmn id，向卫星通信终端发送随机接入响应消息；所述随机接入响应信息中携带卫星通信终端发送运营商物理随机接入信道分区的时频信息和ueid；
21、4)卫星通信终端在srb0无线承载发送rrc建立请求消息给卫星基站；卫星基站解析rrc建立请求消息，为卫星通信终端建立srb1承载；
22、5)卫星通信终端将rrc建立请求响应消息发送给卫星基站；卫星基站解析rrc建立请求响应消息，确定卫星通信终端选择的运营商，并将卫星通信终端连接到对应的运营商核心网的amf；
23、6)卫星基站将initial ue message发送至卫星通信终端选择的核心网，完成将卫星通信终端接入到所属运营商的核心网。
24、进一步地，所述步骤s2中的认证鉴权过程包括：
25、1)卫星基站将终端所属运营商的核心网发送的nas身份请求消息通过对应的分布式单元du转发到卫星通信终端；
26、2)卫星通信终端生成nas身份响应消息，通过卫星基站转发到所述核心网的amf；
27、3)所述核心网的amf根据nas身份响应消息，产生携带包括rand、autn在内的鉴权参数的nas authentication request消息通过卫星基站的转发到卫星通信终端；
28、4)卫星通信终端解析接收到的nas authentication request消息，完成对核心网的认证后，通过卫星基站的转发向所述核心网发送nas authentication response消息；核心网根据nas authentication response消息对卫星通信终端进行认证。
29、进一步地，所述步骤s2中的nas安全模式激活过程包括：
30、1)终端所属运营商的核心网发起nas安全模式过程，向卫星通信终端发送nassecurity mode command消息，通知卫星通信终端所选择的nas安全算法；
31、2)卫星通信终端向所述核心网返回nas security mode complete信息，完成终端n本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多运营商共享低轨卫星无线接入网的5G通信系统，其特征在于，包括：卫星接入网、天基承载网、地面信关站和地面核心网；
2.根据权利要求1所述的5G通信系统，其特征在于，所述卫星基站包括多个分布式单元DU和至少一个集中处理单元CU；每个分布式单元DU和集中处理单元CU电连接；每个分布式单元DU对应一定的空间区域进行通信覆盖，与该空间区域内的卫星通信终端通信连接，进行卫星通信终端的随机接入和移动性管理；集中处理单元CU与地面核心网通过NG接口连接，传输控制面信令和用户面数据。
3.根据权利要求2所述的5G通信系统，其特征在于，卫星接入网的卫星基站中，分布式单元DU通过信令波束周期性的广播多个运营商的PLMNID列表和包括运营商物理随机接入信道分区在内的扩展系统信息；
4.根据权利要求3所述的5G通信系统，其特征在于，在卫星通信终端通过卫星基站接入终端所属运营商的核心网后，在卫星基站与卫星通信终端和核心网的双向通信下，进行认证鉴权、NAS安全模式激活、AS安全模式激活和RRC重配置，以及实现卫星通信终端与终端所属运营商的核心网的上行、下行业务数据
5.一种基于如权利要求1-4任一项所述的多运营商共享低轨卫星无线接入网的5G通信系统的通信方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的通信方法，其特征在于，在步骤S1中，所述卫星基站根据卫星通信终端随机接入选择的运营商物理随机接入信道分区和上报的运营商ID信息两重信息，最终确定出卫星通信终端选择的运营商。
7.根据权利要求6所述的通信方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
8.根据权利要求5所述的通信方法，其特征在于，所述步骤S2中的认证鉴权过程包括：
9.根据权利要求8所述的通信方法，其特征在于，所述步骤S2中的NAS安全模式激活过程包括：
10.根据权利要求5所述的通信方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
...【技术特征摘要】
1.一种多运营商共享低轨卫星无线接入网的5g通信系统，其特征在于，包括：卫星接入网、天基承载网、地面信关站和地面核心网；
2.根据权利要求1所述的5g通信系统，其特征在于，所述卫星基站包括多个分布式单元du和至少一个集中处理单元cu；每个分布式单元du和集中处理单元cu电连接；每个分布式单元du对应一定的空间区域进行通信覆盖，与该空间区域内的卫星通信终端通信连接，进行卫星通信终端的随机接入和移动性管理；集中处理单元cu与地面核心网通过ng接口连接，传输控制面信令和用户面数据。
3.根据权利要求2所述的5g通信系统，其特征在于，卫星接入网的卫星基站中，分布式单元du通过信令波束周期性的广播多个运营商的plmnid列表和包括运营商物理随机接入信道分区在内的扩展系统信息；
4.根据权利要求3所述的5g通信系统，其特征在于，在卫星通信终端通过卫星基站接入终端所属运营商的核心网后，在卫星基站与卫星通信终端和核心...
【专利技术属性】
技术研发人员：周涛，秦恒，张泽平，李聪聪，何映霞，
申请(专利权)人：兴唐通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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