一种卫星终端连接状态管理方法、装置、网关设备、融合通信系统及存储介质与流程

本发明属于5g融合通信技术领域，具体地涉及一种卫星终端连接状态管理方法、装置、网关设备、融合通信系统及存储介质。

背景技术：

当前的5g核心网会针对每个手机终端都进行nas连接状态(non-access-statum，非接入层)的管理，其中，连接状态包括表示在线的连接态和表示闲置的空闲态。手机终端在一段时间没有业务后，为了节约有限的空口资源，会释放连接，自动进入空闲态。而5g核心网针对这种状态，会有特殊的处理流程和机制。比如手机终端会周期性发送注册更新，告知5g核心网它的可达性，如果一段时间没有收到周期性注册更新，那么5g核心网将判断该手机终端已经下线，会发起去注册过程，清除相关资源。

但是，目前的卫星终端连接与手机连接的不同之处在于它是长连接，只要初始建立链路之后，除非主动下线，不然不会释放链路。也就是说卫星终端始终处于连接态，核心网会始终认为该卫星终端连接是可达的，不会启动相关定时器，也不会发起隐式去注册过程；除非卫星终端关机，主动发起去注册过程，不然核心网不会感知到卫星终端的不可达。因此这种机制在应用到geo(geosynchronousorbit，地球同步轨道)卫星通信系统与5g核心网的融合通信场景时，会因出现某些异常情况导致出现如下问题：如果卫星终端直接掉电，因为没有空闲态，卫星终端也不会发送周期性更新，所以5g核心网无法感知该变化，会一直保留该卫星终端的相关资源；如果大量的卫星终端出现这种情况，就会造成网络资源的巨大浪费。

技术实现要素：

为了解决在卫星通信系统与5g核心网的融合通信场景中所容易出现的网络资源浪费问题，本发明目的在于提供一种卫星终端连接状态管理方法、装置、网关设备、融合通信系统及存储介质。

第一方面，本发明提供了一种卫星终端连接状态管理方法，包括：

由5g接入网关设备在发现卫星终端注册成功后，启动计时器；

由所述卫星终端在注册成功后，周期性地向所述5g接入网关设备发送心跳信息；

由所述5g接入网关设备实时判断所述计时器的计时是否超过预设时长，若超过，则终止所述计时器，并向5g核心网发送释放请求信息，否则进一步判断在所述计时器启动后，是否收到所述心跳信息，其中，所述预设时长大于所述心跳信号的发送周期；

由所述5g核心网在收到所述释放请求信息时，响应清除在所述卫星终端注册时保存的用户设备ue上下文；

由所述5g接入网关设备在判定收到所述心跳信息时，查找是否存在所述用户设备ue上下文，若存在，则重启所述计时器,否则终止所述计时器，并向所述卫星终端反馈携带回退指示的心跳反馈信息；

由所述卫星终端在收到所述心跳反馈信息时，回退到未注册状态。

基于上述发明内容，提出了一种在卫星终端与5g接入网关设备之间引入的保活机制,不但可以实现当卫星终端链路意外中断后进行资源及时释放处理的目的，即在发现卫星终端意外下线时，可及时通知5g核心网清除在所述卫星终端注册时保存的用户设备ue上下文，释放相关的资源，还可以灵活地实现在卫星终端不同行为方式下，使5g核心网能够对其可达性以及连接状态进行及时管理，既保证了与5g核心网原有机制的兼容，又兼顾到了卫星接入方式的特殊性。同时由于是在5g的整体架构、体系、概念及流程下针对卫星进行适配，既不修改5g核心网的逻辑流程，又不需要增加卫星额外的复杂度，因此可在裁剪了无关流程的基础上，不引入对5g核心网的修改，便于实际应用和推广。

在一个可能的设计中，在由所述5g核心网响应清除在所述卫星终端注册时保存的用户设备ue上下文后，所述方法还包括：

由所述5g核心网向所述5g接入网关设备反馈与所述释放请求信息对应的释放响应信息；

由所述5g接入网关设备在收到所述释放响应信息时，清除本地在所述卫星终端注册时保存的所述用户设备ue上下文。

在一个可能的设计中，由所述5g接入网关设备查找是否存在所述用户设备ue上下文，包括：

由所述5g接入网关设备根据所述心跳信息中的卫星终端标识，在本地存储单元中查找是否存在与所述卫星终端标识绑定存储的所述用户设备ue上下文，得到查找结果。

第二方面，本发明提供了一种卫星终端连接状态管理装置，包括有依次通信连接的启动模块、判断模块和查找模块；

所述启动模块，用于在发现卫星终端注册成功后，启动计时器；

所述判断模块，用于实时判断所述计时器的计时是否超过预设时长，若超过，则终止所述计时器，并向5g核心网发送释放请求信息，以便所述5g核心网在收到所述释放请求信息时，响应清除在所述卫星终端注册时保存的用户设备ue上下文，否则进一步判断在所述计时器启动后，是否收到由所述卫星终端在注册成功后周期性发送的心跳信息，其中，所述预设时长大于所述心跳信号的发送周期；

所述查找模块，用于在判定收到所述心跳信息时，查找是否存在所述用户设备ue上下文，若存在，则重启所述计时器,否则终止所述计时器，并向所述卫星终端反馈携带回退指示的心跳反馈信息，以便所述卫星终端在收到所述心跳反馈信息时，回退到未注册状态。

在一种可能的设计中，还包括有信息清除模块，其中，所述信息清除模块用于在向5g核心网发送释放请求信息后且在接收到由所述5g核心网反馈的且与所述释放请求信息对应的释放响应信息时，清除本地在所述卫星终端注册时保存的所述用户设备ue上下文，其中，所述释放响应信息在所述5g核心网清除所述用户设备ue上下文后发送。

在一种可能的设计中，所述查找模块用于根据所述心跳信息中的卫星终端标识，在本地存储单元中查找是否存在与所述卫星终端标识绑定存储的所述用户设备ue上下文，得到查找结果。

第三方面，本发明提供了一种网关设备，包括有依次通信连接的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发信息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面所述的且由5g接入网关设备所执行的卫星终端连接状态管理方法。

第四方面，本发明提供了一种融合通信系统，包括有卫星终端、卫星关口站、5g核心网和如第三方面所述的网关设备，其中，所述卫星终端通信连接所述卫星关口站，所述卫星关口站通信连接所述网关设备，所述网关设备通信连接所述5g核心网。

第五方面，本发明提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如上第一方面所述的且由5g接入网关设备所执行的卫星终端连接状态管理方法。

第六方面，本发明提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如上第一方面所述的且由5g接入网关设备所执行的卫星终端连接状态管理方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的卫星终端、5g接入网关设备和5g核心网的信息交互示意图。

图2是本发明提供的5g接入网关设备所执行卫星终端连接状态管理方法的流程示意图。

图3是本发明提供的卫星终端连接状态管理装置的结构示意图。

图4是本发明提供的网关设备的结构示意图。

图5是本发明提供的融合通信系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明示例的实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明示例的实施例的范围。

应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

应当理解，在本文中若将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，在本文中若将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，表示不存在中间单元。另外，应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。

应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明示例的实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中被使用时,指定所声明的特征、数量、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

应当理解，还应当注意到在一些备选可能设计中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如,取决于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

如图1～2所示，本实施例第一方面提供的所述卫星终端连接状态管理方法，可以但不限于由实现geo(geosynchronousorbit，地球同步轨道)卫星通信系统与5g核心网融合通信的卫星终端、5g接入网关设备和5g核心网交互执行，其中，所述5g接入网关设备分别通信连接geo卫星通信系统中的卫星终端和5g核心网。所述卫星终端连接状态管理方法，可以但不限于包括有如下步骤s101～s106。

s101.由5g接入网关设备在发现卫星终端注册成功后，启动计时器。

在所述步骤s101中，所述卫星终端为geo卫星通信系统中的常规用户设备，其通过所述5g接入网关设备向所述5g核心网中的接入与移动性管理功能amf实体(其为5g核心网的关键网元，相当于4gmme的移动性管理功能，并增加了nas透传功能，包括有注册管理、连接管理、可达性管理、移动性管理、接入鉴权和接入授权等)发起注册的流程为现有常规流程，并在注册成功后，所述接入与移动性管理功能amf实体会存储所述卫星终端的用户设备ue上下文，以便为所述卫星终端保留相关的资源。由于所述5g接入网关设备为所述卫星终端与所述接入与移动性管理功能amf实体之间的中间设备，必然可以感知到所述卫星终端是否注册成功，因此可以在发现所述卫星终端注册成功后，启动所述计时器。此外，所述接入与移动性管理功能amf实体也可以将所述用户设备ue上下文传送至所述5g接入网关设备进行临时存储和管理。

s102.由所述卫星终端在注册成功后，周期性地向所述5g接入网关设备发送心跳信息。

在所述步骤s102中，所述卫星终端在注册成功后，会进入一个注册状态，然后周期性地向所述5g接入网关设备发送心跳信息，以便表明未下线，直到回退进入未注册状态。此外，所述心跳信息的发送周期可以举例为1分钟。

s103.由所述5g接入网关设备实时判断所述计时器的计时是否超过预设时长，若超过，则终止所述计时器，并向5g核心网发送释放请求信息，否则进一步判断在所述计时器启动后，是否收到所述心跳信息，其中，所述预设时长大于所述心跳信号的发送周期。

在所述步骤s103中，如果超时未收到所述心跳信息，则感知所述卫星终端已下线，此时就需要终止所述计时器，以便针对所述卫星终端停止实时判断，以及向所述5g核心网发送释放请求信息，以便所述5g核心网(具体执行单元为所述接入与移动性管理功能amf实体)在收到所述释放请求信息时，响应清除在所述卫星终端注册时保存的用户设备ue上下文(其为5g核心网中的专用术语)，实现为所述卫星终端释放相关资源的目的。此外，所述预设时长可以举例为10分钟，以及所述心跳信息可以但不限于包含有所述卫星终端的卫星终端标识，以便在发送所述释放请求信息或执行其它相关动作时，指定所述卫星终端，其中，所述卫星终端标识可以但不限于为机器唯一识别码或媒介接入mac地址等。

s104.由所述5g核心网在收到所述释放请求信息时，响应清除在所述卫星终端注册时保存的用户设备ue上下文。

在所述步骤s104中，如果所述用户设备ue上下文还在注册成功时传送至所述5g接入网关设备进行临时存储和管理，则在发现所述卫星终端已下线时，还需同步清除网关设备侧的所述用户设备ue上下文，即在由所述5g核心网响应清除在所述卫星终端注册时保存的用户设备ue上下文后，所述方法还包括：由所述5g核心网向所述5g接入网关设备反馈与所述释放请求信息对应的释放响应信息；由所述5g接入网关设备在收到所述释放响应信息时，清除本地在所述卫星终端注册时保存的所述用户设备ue上下文。此外，在本地释放后，还可以向所述5g核心网发送释放完成指示信息，以便告知释放完成，以及为了指定卫星终端，所述释放响应信息和所述释放完成指示信息可以但不限于包含有所述卫星终端标识。

s105.由所述5g接入网关设备在判定收到所述心跳信息时，查找是否存在所述用户设备ue上下文，若存在，则重启所述计时器,否则终止所述计时器，并向所述卫星终端反馈携带回退指示的心跳反馈信息。

在所述步骤s105中，具体查找方式可以但不限于有如下两种：(1)如果所述用户设备ue上下文还传送至所述5g接入网关设备进行临时存储和管理，则可由所述5g接入网关设备根据所述心跳信息中的卫星终端标识，在本地存储单元中查找是否存在与所述卫星终端标识绑定存储的所述用户设备ue上下文，得到查找结果；(2)如果所述用户设备ue上下文未传送至所述5g接入网关设备进行临时存储和管理，则需由所述5g接入网关设备访问所述5g核心网(具体访问单元为所述接入与移动性管理功能amf实体)，并根据所述心跳信息中的卫星终端标识，在5g核心网侧的存储单元中查找是否存在与所述卫星终端标识绑定存储的所述用户设备ue上下文，最后得到查找结果。相对于第(2)种方式，若采用第(1)种方式，可以减少信息交互，快速得到查找结果。当查找结果为存在所述用户设备ue上下文时，则表明在5g核心网侧为所述卫星终端保留有相关的资源，所述5g接入网关设备可重启计时，以便判断在下一个时段中所述卫星终端是否在线(即返回执行步骤s103)；而若不存在所述用户设备ue上下文，则表明在5g核心网侧为所述卫星终端释放了相关的资源，需要所述卫星终端重新发起注册才能继续保留相关的资源，因此不但需要终止所述计时器，以便针对所述卫星终端停止实时判断，还需向所述卫星终端反馈携带回退指示的心跳反馈信息，以便所述卫星终端在收到所述心跳反馈信息时，回退到未注册状态。此外，在重启所述计时器时，也可以向所述卫星终端反馈不携带回退指示的心跳反馈信息，以便指示在5g核心网侧仍为所述卫星终端释放了相关的资源。

s106.由所述卫星终端在收到所述心跳反馈信息时，回退到未注册状态。

由此基于前述步骤s101～s106所描述的卫星终端连接状态管理方法，提出了一种在卫星终端与5g接入网关设备之间引入的保活机制,可以实现当卫星终端链路意外中断后进行资源及时释放处理的目的，即在发现卫星终端意外下线时，可及时通知5g核心网清除在所述卫星终端注册时保存的用户设备ue上下文，释放相关的资源。具体的，目前常见的卫星终端物理链路中断有如下四种情况：(a)物理链路质量变差，使得卫星终端下线但短时间(该时间可配置)恢复上线，此时基于前述步骤s101～s106，由于卫星终端在物理链路断掉后，不再发送心跳信息，而过了一会儿，物理链路质量变好，将继续发送心跳信息，因此对于5g接入网关设备，只要在超时前收到了这个心跳信息，就不会做任何处理，不管是卫星终端还是5g接入网关设备基本可以无感知这个短暂掉链事件；(b)物理链路质量变差，使得卫星终端下线但长时间(该时间可配置)才恢复上线，此时基于前述步骤s101～s106，由于卫星终端在物理链路断掉后，不再发送心跳信息，且因为物理链路情况长时间没有得到改善，5g接入网关设备等待心跳信息已经超时，将认为该卫星终端下线，向5g核心网发起清除用户设备ue上下文的请求，同时所述5g接入网关设备也会清除用户设备ue上下文，因此如果后续物理链路恢复，即使继续发送心跳信息，但是由于5g接入网关设备收到心跳信息后，查找ue上下文时发现已经清除，将返回带回退指示的心跳反馈，使得卫星终端收到该心跳反馈后，回退到未注册状态，以便重新发起初始注册请求；(3)卫星终端断电重启，重新上线，此时卫星终端将回退到未注册状态，重新发起初始注册过程，与前述步骤s101～s106互不影响；(4)卫星终端断电后长时间不重启或者不再上线，此时基于前述步骤s101～s106，在5g接入网关设备等待心跳信息超时情况下，将认为该卫星终端下线，向5g核心网发起清除用户设备ue上下文的请求，同时所述5g接入网关设备也会清除用户设备ue上下文，不会造成上下文的残留。

由此基于前述步骤s101～s106所描述的卫星终端连接状态管理方法，还可以灵活地实现在卫星终端不同行为方式下，使5g核心网能够对其可达性以及连接状态进行及时管理，既保证了与5g核心网原有机制的兼容，又兼顾到了卫星接入方式的特殊性。同时由于是在5g的整体架构、体系、概念及流程下针对卫星进行适配，既不修改5g核心网的逻辑流程，又不需要增加卫星额外的复杂度，因此可在裁剪了无关流程的基础上，不引入对5g核心网的修改，便于实际应用和推广。

如图3所示，本实施例第二方面提供了一种实现第一方面中由5g接入网关设备所执行卫星终端连接状态管理方法的虚拟装置，包括有依次通信连接的启动模块、判断模块和查找模块；

所述启动模块，用于在发现卫星终端注册成功后，启动计时器；

所述判断模块，用于实时判断所述计时器的计时是否超过预设时长，若超过，则终止所述计时器，并向5g核心网发送释放请求信息，以便所述5g核心网在收到所述释放请求信息时，响应清除在所述卫星终端注册时保存的用户设备ue上下文，否则进一步判断在所述计时器启动后，是否收到由所述卫星终端在注册成功后周期性发送的心跳信息，其中，所述预设时长大于所述心跳信号的发送周期；

所述查找模块，用于在判定收到所述心跳信息时，查找是否存在所述用户设备ue上下文，若存在，则重启所述计时器,否则终止所述计时器，并向所述卫星终端反馈携带回退指示的心跳反馈信息，以便所述卫星终端在收到所述心跳反馈信息时，回退到未注册状态。

在一种可能的设计中，还包括有信息清除模块，其中，所述信息清除模块用于在向5g核心网发送释放请求信息后且在接收到由所述5g核心网反馈的且与所述释放请求信息对应的释放响应信息时，清除本地在所述卫星终端注册时保存的所述用户设备ue上下文，其中，所述释放响应信息在所述5g核心网清除所述用户设备ue上下文后发送。

在一种可能的设计中，所述查找模块用于根据所述心跳信息中的卫星终端标识，在本地存储单元中查找是否存在与所述卫星终端标识绑定存储的所述用户设备ue上下文，得到查找结果。

本实施例第二方面提供的前述装置的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面所述的卫星终端连接状态管理方法，于此不再赘述。

如图4所示，本实施例第三方面提供了一种执行第一方面所述的且由5g接入网关设备所执行的卫星终端连接状态管理方法的网关设备，包括有依次通信连接的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发信息，执行如第一方面所述的且由5g接入网关设备所执行的卫星终端连接状态管理方法。具体举例的，所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器(random-accessmemory，ram)、只读存储器(read-onlymemory，rom)、闪存(flashmemory)、先进先出存储器(firstinputfirstoutput，fifo)和/或先进后出存储器(firstinputlastoutput，filo)等等；所述收发器可以但不限于为wifi(无线保真)无线收发器、蓝牙无线收发器、gprs(generalpacketradioservice，通用分组无线服务技术)无线收发器和/或zigbee(紫蜂协议，基于ieee802.15.4标准的低功耗局域网协议)无线收发器等；所述处理器可以不限于采用型号为stm32f105系列的微处理器。此外，所述网关设备还可以但不限于包括有电源模块、显示屏和其它必要的部件。

本实施例第三方面提供的前述网关设备的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面所述的卫星终端连接状态管理方法，于此不再赘述。

本实施例第四方面提供了一种融合通信系统，如图5所示，包括有卫星终端、卫星关口站、5g核心网和如第三方面所述的网关设备，其中，所述卫星终端通信连接所述卫星关口站，所述卫星关口站通信连接所述网关设备，所述网关设备通信连接所述5g核心网。所述卫星关口站也为现有设备，用于完成卫星信号的调制/解调等底层逻辑，它和5g接入网关(即所述网关设备)是两个不同实体。

本实施例第四方面提供的前述融合通信系统的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面所述的卫星终端连接状态管理方法，于此不再赘述。

本实施例第五方面提供了一种存储包含第一方面所述的且由5g接入网关设备所执行的卫星终端连接状态管理方法的指令的存储介质，即所述存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面所述的且由5g接入网关设备所执行的卫星终端连接状态管理方法。其中，所述存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(memorystick)等，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。

本实施例第五方面提供的前述存储介质的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面所述的卫星终端连接状态管理方法，于此不再赘述。

本实施例第六方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如第一方面所述的且由5g接入网关设备所执行的卫星终端连接状态管理方法。其中，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。

以上所描述的实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。