【技术实现步骤摘要】
一种面向高低轨卫星混合网络的链路切换方法
[0001]本专利技术涉及信息
，尤其涉及一种面向高低轨卫星混合网络的链路切换方 法。
技术介绍
[0002]近年来，随着同步轨道(Geostationary Orbit,GEO)卫星及新一代大型低地球轨 道(Low Earth Orbit,LEO)卫星星座在全球范围内的日益兴起,国内GEO
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LEO异构 卫星网络融合(Heterogeneous Satellite Network Integration,HSNI)组网的概念也进 一步发酵。此外，5G技术相关应用已日渐成熟，而高低轨卫星混合网络的构造目前还 仍处在理论设计和单颗试验星的实验室研究阶段，因此将地面通信系统架构如4G长期 演进技术(Long Term Evolution,LTE)、5G新空口(New Radio,NR)等标准架构 应用于卫星通信系统中具有十分重要的研究意义。
[0003]对HSNI的研究中，切换是保证系统服务质量(Quality of Service,QoS)的关键 之一。基于LEO卫星通信系统研究其切换具体流程的相关工作目前尚多，然而聚焦研 究设计GEO
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LEO卫星链路切换具体流程的相关工作则十分缺乏。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供了一种面向高低轨卫星混合网络的链路切换方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1：指定UE；步骤2：判断是否有切换任务，如果有，则进入下一步骤，否 则继续执行步骤2；步骤3：判断So
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种面向高低轨卫星混合网络的链路切换方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：指定UE；步骤2：判断是否有切换任务，如果有，则进入下一步骤，否则继续执行步骤2；步骤3：判断Source sNB∈LEO是否成立，如果是，那么执行步骤4，否则执行步骤a；步骤4：判断可选的LEO sNBs是否处于负荷超载状态，如果是，则进入步骤5，否则进行sNB选择与相关算法应用的处理，再以LEO卫星为Source sNB和Target sNB执行步骤d；步骤5：GEO实现负载均衡；步骤6：判断业务类型是否为在线语音/视频服务，如果是，则进入下一步骤，否则进行从LEO卫星到GEO卫星的基于NIOL的硬切换，结束；步骤7：进行从LEO卫星到GEO卫星的基于NIOL的软切换，结束；步骤a：Source sNB∈GEO，然后执行步骤b；步骤b：判断可选择的LEO sNBs是否不处于负荷超载状态，如果是，则执行步骤c，如果否，继续执行步骤b；步骤c：回归到LEO sNB链路，以GEO卫星为Source sNB、LEO卫星为Target sNB，然后执行步骤d；步骤d：基于IOL的软切换，然后结束。2.根据权利要求1所述的链路切换方法，其特征在于，在所述步骤d中，Source sNB为GEO卫星、Target sNB为LEO卫星时，基于IOL的软切换包括：步骤A1，切换准备阶段，包括：步骤HP001，Source sNB在RRC层将测量控制信息通过RRC重配置消息发送给UE，测量控制信息包括参考信号接收功率、参考信号接收质量和路径损耗；步骤HP002，UE在RRC层接收到测量控制信息后返回RRC重配置完成的响应给Source sNB，并开始根据测量控制信息指示物理层执行相关测量操作；步骤HP003，UE持续测量，当满足一定触发事件后上传测量报告给Source sNB，报告中包含有相关RSRP、RSRQ的信息，Source sNB则根据测量报告的情况直接决定切换操作请求的发起；触发事件分A、B两类，前者用于系统内切换，后者用于系统间切换；测量报告根据上传的方式分周期型测量报告和触发型测量报告，前者每隔一段时间上报最强小区，后者则只在达到所需条件时才进行上报；步骤A2，切换执行阶段，包括：步骤HE001，由Source sNB判断数据无线电承载配置并发起DAPS切换，向Target sNB传达切换请求；步骤HE002和步骤HE003，Target sNB做好资源的准备工作后直接向Source sNB返回确认响应，Source sNB通过RRC重配置消息告知UE端此时可以发起切换；步骤HE004，Source sNB在执行步骤HE003的同时，通过Xn
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AP接口进行提前的状态转移，以此向Target sNB传达PDCP层第一个用户数据单元的下行计数，但用户面的上行数据传输仍经Source sNB维持进行；而对于用户面的下行数据，Source sNB
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Target sNB的下行数据转发隧道被完全打通，一部分用户面下行数据可以从原来的GW
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Source sNB
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UE路径改由GW
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Source sNB
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Target sNB直接传输，并在Target sNB和UE建立下行数据信道之前，一直缓存在Target sNB中，而另一部分下行数据仍然经过Source sNB的无线链路进行传输；
步骤HE005、步骤HE006和步骤HE007，UE采用基于RACH前导码的无竞争随机接入方法接入Target sNB，在完成新节点的接入后，上行用户数据信道恢复为UE
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Target sNB
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GW路径，Target sNB到UE端的下行用户数据信道也成功打通，此时用户数据服务成功恢复，且此时GW侧的用户面数据仍然传输给Source sNB，Source sNB经Xn接口数据转发隧道直接传输给Target sNB，DAPS切换下接入Target sNB的时刻发生在UE从Source sNB去附着之前，UE完成到Target sNB的随机接入意味着用户层面的部分上下行数据传输可经Target sNB链路完成；步骤HE008、步骤HE009，UE侧成功接入Target sNB后，Target sNB向Source sNB告知切换已成功，Source sNB通过sNB Status传输最后一个用户数据单元的下行计数，随后执行其与UE侧的去附着过程，经Source sNB进行用户数据传输的相关链路到此也完全中断；步骤HE010、步骤HE011，Target sNB经GCC实现GW下行数据承载的转换任务，经此阶段后下行数据传输直接经过Target sNB完成，不再由转发隧道间接完成；步骤A3，资源释放阶段，包括：步骤RR001，由Target sNB经Xn
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AP接口通知Source sNB释放此前为完成切换操作而分配的所有相关资源和UE上下文，并拆卸二者之间的数据转发隧道；步骤RR002，Source sNB完成相关工作后返回响应。3.根据权利要求1所述的链路切换方法，其特征在于，在所述步骤6中，基于NIOL的硬切换包括：步骤B1，切换准备阶段：进行切换测量并将相关测量结果交给Source sNB，Source sNB根据测量结果决定是否发起切换；步骤B2，切换执行阶段：Source sNB和Target sNB之间通过中间媒介GCC间接传达信令传输；步骤B3，资源释放阶段：完成切换操作的收尾工作，在Source sNB侧和GW侧释放相关信道资源。4.根据权利要求3所述的链路切换方法，其特征在于，在所述步骤B1中，包括：步骤HP1，Source sNB在RRC层将测量控制信息通过RRC重配置消息发送给UE，测量控制信息包括参考信号接收功率、参考信号接收质量和路径损耗；步骤HP2，UE在RRC层接收到测量控制信息后返回RRC重配置完成的响应给Source sNB，并开始根据测量控制信息指示物理层执行相关测量操作；步骤HP3，UE持续测量，当满足一定触发事件后上传测量报告给Source sNB，报告中包含有相关RSRP、RSRQ的信息，Source sNB则根据报告的情况直接决定切换操作请求的发起；触发事件分A、B两类，前者用于系统内切换，后者用于系统间切换；测量报告根据上传的方式分周期型测量报告和触发型测量报告，前者每隔一段时间上报最强小区，后者则只在达到所需条件时才进行上报。5.根据权利要求3所述的链路切换方法，其特征在于，在所述步骤B2中，还包括：步骤HE1，Source sNB通过NG
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AP接口向GCC发送切换请求消息，并附带Target sNB的基站ID；步骤HE2，GCC接收到切换请求并从中获取Target sNB的基站ID后，通过NG
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AP接口告知Target sNB做好相关资源的预留工作；
步骤HE3，Target sNB做好资源的准备工作后返回切换确认的响应，响应消息中包含有Target sNB为UE分配的随机接入信道前导码、为GW分配的GTP
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U接口IP地址和隧道端点标识以及为Source sNB前向数据转发而分配的传输层IP地址和TEID；步骤HE4，GCC收到Target sNB的响应后，将相关消息通过GTP
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C接口告知GW；步骤HE5，GW完成相关资源的分配工作后返回响应给GCC；步骤HE6，GCC确认下行数据间接转发隧道建立后，通过NG
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AP接口告知Source sNB相关资源的预留及分配工作已经完成，发起切换命令；步骤HE7，Source sNB收到消息后将Target sNB的ID以及Target sNB为UE分配的RACH前导码封装于RRC重配置消息中，并在RRC层发送给UE端；步骤HE8和步骤HE9，Source sNB在执行步骤HE7的同时，在NG
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AP接口上间接通过GCC将状态转移消息发送给Target sNB，其中包含有用户数据包传输过程的序列号码记录；此时，对于用户面的下行数据而言，Source sNB
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GW
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Target sNB的下行数据转发隧道已完全打通，用户面下行数据从原来的GW
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Source sNB
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UE路径改由GW
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Source sNB
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GW
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Target sNB传输，并在Target sNB和UE建立下行数据信道之前，一直缓存在Target sNB中；而对于用户面的上行数据而言，其仍然沿着UE
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Source sNB
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GW的路径进行传输，但当UE端接收到步骤HE7中的RRC重配置消息并解析出切换执行的命令后，即刻便断开与Source sNB在RRC层面上的连接，进入RRC Idle状态，此时用户面数据的上行传输路径UE
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Source sNB
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GW被迫中断；步骤HE10、步骤HE11和步骤HE12，UE凭借从步骤HE7中获得的由Target sNB为其专门分配的RACH前导码向Target sNB发起避免碰撞从而降低时延的无竞争随机接入请求，Target sNB接收接入请求并调整预留的上行资源形成RACH响应，随后UE回传RRC重配置完成消息，与Target sNB完成上行同步，由RRC Idle状态进入RRC Connected状态；在完成新节点的接入后，上行用户数据信道恢复为UE
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Target sNB
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GW路径，Target sNB到UE端的下行用户数据信道也成功打通，此时用户数据服务成功恢复，但是，此时GW侧的用户面数据仍然传输给Source sNB，随后Source sNB再经数据转发隧道通过GW间接传输给Target sNB；步骤HE13，Target sNB通过NG
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AP告知GCC切换命令执行完毕；步骤HE14和步骤HE15，GCC得知切换任务完成后通过GTP
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C接口请求GW调整用户数据承载，将下行用户数据路径由GW
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Source sNB改至GW
【专利技术属性】
技术研发人员：陈国权，吴绍华，焦健，张钦宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：
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