一种低轨卫星无测量报告自主预测切换方法及设备

1.本技术涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种低轨卫星无测量报告自主预测切换方法及设备。


背景技术：

2.当移动用户处于通话状态时，如果用户从一个小区移动到另一个小区，为保证通话的连续，系统要对该移动台的连接控制也从一个小区转移到另一小区。将处于正在通话的移动台转移到新的业务信道(新小区)的过程称为切换。
3.切换的操作不仅包括识别新的小区，而且需要分配给移动台在新小区的语音信道和控制信道。现有的切换技术分为三种：硬切换、软切换、接力切换。
4.但传统硬切换掉话率高、切换成功率低。软切换需要占用的信道资源多、信令复杂、下行链路干扰大。接力切换在低轨卫星场景下，由于卫星移动速度快，波束切换频繁，所以接力切换有巨大的信令消耗。另外，接力切换的关键点在于测量，测量后由用户进行测量报告上传，由于低轨卫星高度较高，传输时延大，卫星位置变化快，因此测量报告的准确性降低。在地面常用的测量指标如信号强度在卫星场景下变化不明显，不适用于低轨卫星。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种低轨卫星无测量报告自主预测切换方法及设备，解决了现有切换的技术中信令开销大、测量报告准确性低、传播时延大等问题。
6.一种低轨卫星无测量报告自主预测切换方法，包括：
7.通过源端向目标端发送切换预测报告，所述目标端根据所述切换预测报告进行资源配置；
8.所述目标端将资源配置信息发送至所述源端，所述源端根据所述资源配置信息将切换报告下发至用户终端ue；
9.所述ue根据所述切换报告完成信道切换。
10.在本技术的一种实施例中，在所述根据所述切换报告完成信道切换后，所述方法还包括：所述ue将切换完成信息发送至目标端，所述目标端根据所述切换预测报告执行相应操作。
11.在本技术的一种实施例中，所述通过源端向目标端发送切换预测报告，所述目标端根据所述切换预测报告进行资源配置，具体包括：通过源波束向卫星发送第一切换预测报告，所述第一切换预测报告包括用户的位置信息；卫星的用户切换管理系统接收到所述第一切换预测报告后，根据所述位置信息、卫星星历和用户运动信息进行预测分析；所述用户切换管理系统根据预测分析结果向目标波束群发送切换请求报告，所述目标波束群根据所述切换请求报告进行信道资源配置，所述切换请求报告包括最快切换时刻。
12.在本技术的一种实施例中，所述所述目标端将资源配置信息发送至所述源端，所述源端根据所述资源配置信息将切换报告下发至用户终端ue，具体包括：所述目标波束群
将资源资源配置的信息发送至所述用户切换管理系统；所述用户切换管理系统收到所述资源配置的信息后，确定目标波束群以及所述目标波束群中最晚资源释放时刻和所述最快切换时刻之间的时刻，作为第一切换报告的下发时刻；在所述下发时刻由用户切换管理系统向用户终端ue发送第一切换报告。
13.在本技术的一种实施例中，所述通过源端向目标端发送切换预测报告，所述目标端根据所述切换预测报告进行资源配置，具体包括：通过源卫星的用户切换管理系统在上一次切换完成后获得用户的位置信息，根据所述位置信息向目标卫星群发送第二切换预测报告；所述第二切换预测报告包括最快切换时刻；所述目标卫星群根据所述第二切换预测报告判断在所述最快切换时刻前能够为用户进行资源配置，则为用户进行资源配置。
14.在本技术的一种实施例中，所述所述目标端将资源配置信息发送至所述源端，所述源端根据所述资源配置信息将切换报告下发至用户终端ue，具体包括：所述目标卫星群将资源资源配置的信息发送至所述源卫星，所述资源配置信息包括所述目标卫星群的资源释放时刻；所述源卫星的用户切换管理系统根据所述资源释放时刻中的最晚资源释放时刻和所述最快切换时刻之间的时刻作为第二切换报告的下发时刻；在所述下发时刻由所述用户切换管理系统向用户终端ue发送第二切换报告。
15.在本技术的一种实施例中，所述ue将切换完成信息发送至目标端，所述目标端根据所述切换完成信息执行相应操作，具体包括：所述ue将第一切换完成报告发送至目标波束群，所述目标波束群中切换成功的目标波束根据所述切换完成报告向卫星的用户切换管理系统发送切换完成报告；所述用户切换管理系统根据所述切换完成报告向源波束发送资源释放报告，所述源波束根据所述资源释放报告进行资源释放；并将所述目标波束群中未切换成功的目标波束进行资源释放。
16.在本技术的一种实施例中，所述ue将切换完成信息发送至目标端，所述目标端根据所述切换完成信息执行相应操作，具体包括：所述ue将第一切换完成报告发送至目标卫星群，所述目标卫星群根据所述切换完成报告向地面核心网发起更新承载上下文的请求；所述核心网响应所述请求与所述目标卫星群中连接成功的目标卫星建立连接，当建立完成后由所述目标卫星向源卫星发送资源释放报告；并将所述目标卫星群中未切换成功的目标卫星进行资源释放。
17.在本技术的一种实施例中，所述卫星的用户切换管理系统接收到所述第一切换预测报告后，根据所述位置信息、卫星星历和用户运动信息进行预测分析，具体包括：确定用户当前位置为位置信息，以所述用户位置为圆心，根据移动半径预测用户的移动位置，作为用户运动信息；所述移动半径根据卫星波束切换间隔与陆地高铁速度确定；所述卫星的用户切换管理系统接收到所述第一切换预测报告后，判断卫星的移动方向，根据卫星移动方向以及用户的所述用户运动信息预测用户接入的波束；根据预测接入的波束和所述卫星移动方向确定最快切换时刻和最慢切换时刻。
18.在本技术的一种实施例中，所述目标端根据所述切换预测报告进行资源配置，具体包括：所述切换预测报告中包括最快切换时刻；判断所述目标端是否可在所述最快切换时刻前进行信道资源分配，若是，则进行信道资源配置；若否，判断所述目标端是否可在所述最快切换时刻前释放信道资源；若是，向卫星返回当前信道的资源释放时刻信息；在所述目标端的原连接资源释放后，进行资源配置。
19.一种低轨卫星无测量报告自主预测切换设备，包括：
20.至少一个处理器；以及，
21.与所述至少一个处理器通过总线通信连接的存储器；其中，
22.所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行：
23.通过源端向目标端发送切换预测报告，所述目标端根据所述切换预测报告进行资源配置；
24.所述目标端将资源配置信息发送至所述源端，所述源端根据所述资源配置信息将切换报告下发至用户终端ue；
25.所述ue根据所述切换报告完成信道切换。
26.一种非易失性存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令由处理器执行，以实现下述步骤：
27.通过源端向目标端发送切换预测报告，所述目标端根据所述切换预测报告进行资源配置；
28.所述目标端将资源配置信息发送至所述源端，所述源端根据所述资源配置信息将切换报告下发至用户终端ue；
29.所述ue根据所述切换报告完成信道切换。
30.本技术提供了一种低轨卫星无测量报告自主预测切换方法及设备，至少包括以下有益效果：通过根据卫星星历确定其轨道位置及周期性，由卫星根据用户位置发出切换请求，可以减少频繁切换带来的信令损耗以及卫星切换中由于卫星高速移动带来的切换信令开销，也可以避免低轨卫星场景下的测量报告事件选择问题。与传统方案相比，本技术在切换过程中减少了用户上传测量报告过程以及基站下发测量配置过程，在物理传播时延上缩短为原来的五分之二。通过在切换信令中插入用户位置信息为卫星提供预测依据，引入用户切换管理系统计算最快切换时刻，最慢切换时刻等量，提高了系统的可靠性。
附图说明
31.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
32.图1为本技术实施例提供的一种低轨卫星无测量报告自主预测切换方法步骤示意图；
33.图2为本技术实施例提供的星内波束切换信令交互流程示意图；
34.图3a为本技术实施例提供的卫星波束移动示意图；
35.图3b为本技术实施例提供的卫星波束沿方向一移动切换时刻示意图；
36.图3c为本技术实施例提供的卫星波束沿方向二移动切换时刻示意图；
37.图4为本技术实施例提供的星间波束切换信令交互流程示意图；
38.图5为本技术实施例提供的一种低轨卫星无测量报告自主预测切换设备组成图。
具体实施方式
39.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例
对本技术进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.需要说明的是，本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。除非另作定义，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
41.在现有技术中，硬切换是发生在不同频率小区间的一种切换模式，fdma(frequency division multiple access)和tdma(time division multiple access)系统支持硬切换。硬切换过程是：当用户终端(user equipment，ue)从源小区移动到目标小区时，因源小区与目标小区的载频不同，ue进入目标小区后就与源小区信道断开，经理同步过程，ue再自动向目标小区的新频率调谐，与目标小区联系，建立新的信道，开始新频率下的上下行数据通信，最后完成从源小区到目标小区的切换。
42.软切换是发生在相同频率不同小区之间的一种切换模式，由于切换是在同频小区间进行，当ue移动到多个小区覆盖交界区域处于切换状态时，因频率相同，ue可同时和多个小区保持联系，接收这些小区的信道质量报告，并与系统指定门限比较，取最佳值对应的小区作为目标小区切换，这是ue才将与源小区的联系信道切断，完成ue从源小区到目标小区的切换。
43.接力切换需要ue对本小区基站和相邻小区基站的参考信号强度进行测量，并上报给基站，基站对测量信号进行判决，如果判决的结果是需要切换，基站会先与邻小区通信请求邻小区预先准备好无限资源以及终端的上行文，等邻小区准备好资源和终端的上下文后，就切断当前小区的资源，由邻小区接管对该终端的控制。
44.但传统硬切换掉话率高、切换成功率低。软切换需要占用的信道资源多、信令复杂、下行链路干扰大。接力切换在低轨卫星场景下，由于卫星移动速度快，波束切换频繁，所以接力切换有巨大的信令消耗。另外，接力切换的关键点在于测量，测量后由用户进行测量报告上传，由于低轨卫星高度较高，传输时延大，卫星位置变化快，因此测量报告的准确性降低。在地面常用的测量指标如信号强度在卫星场景下变化不明显，不适用于低轨卫星。
45.对于低轨卫星切换，可通过其固定的轨道位置及周期性，由卫星基于用户位置发出切换请求，可以减少频繁切换带来的信令损耗，也可以避免低轨卫星场景下的测量报告事件选择问题。下面进行具体说明。
46.图1为本技术实施例提供的一种低轨卫星无测量报告自主预测切换方法及设备的步骤示意图，可以包括以下步骤：
47.s110：通过源端向目标端发送切换预测报告，目标端根据切换预测报告进行资源配置。
48.s120：目标端将资源配置信息发送至源端，源端根据资源配置信息将切换报告下发至用户终端ue。
49.s130：ue根据切换报告完成信道切换。
50.在本技术的一种实施例中，在根据切换报告完成信道切换后，ue将切换完成信息发送至目标端，目标端根据切换预测报告执行相应操作。
51.如图2所示为星内波束切换信令交互流程示意图。在本技术的一种实施例中，通过源端向目标端发送切换预测报告，目标端根据切换预测报告进行资源配置，具体包括：通过源波束向卫星发送第一切换预测报告，第一切换预测报告包括用户的位置信息；卫星的用户切换管理系统接收到第一切换预测报告后，根据位置信息、卫星星历和用户运动信息进行预测分析；用户切换管理系统根据预测分析结果向目标波束群发送切换请求报告，目标波束群根据切换请求报告进行信道资源配置，切换请求报告包括最快切换时刻。
52.具体地，第一切换预测报告为在星内波束切换信令交互时发送。在完成上一次信道切换时，源波束将第一切换预测报告发送到卫星。第一切换预测报告中包括用户id以及用户的位置信息。如表1所示：
53.字段名称typesub_typeuser_idlocation取值mm_hforecast用户id位置信息长度8bit16bit8bit16bit
54.表1
55.在本技术的一种实施例中，确定用户当前位置为位置信息，以用户位置为圆心，根据移动半径预测用户的移动位置，作为用户运动信息；移动半径根据卫星波束切换间隔与陆地高铁速度确定；卫星的用户切换管理系统接收到第一切换预测报告后，判断卫星的移动方向，根据卫星移动方向以及用户的用户运动信息预测用户接入的波束；根据预测接入的波束和卫星移动方向确定最快切换时刻和最慢切换时刻。
56.具体地，卫星的用户切换管理系统收到第一切换预测报告后，根据第一切换预测报告中的位置信息，结合星历及用户运动信息(对地面用户运动方向的预测信息)，可进行预测分析。具体情况如图3a所示：带星号圆圈中心即为用户的具体位置。带星号圆圈覆盖的范围为该用户下一次切换前可能出现的位置，带星号圆圈半径以卫星波束切换间隔与陆地高铁速度100m/s为基准。如图3b所示，若卫星移动方向为方向一，则下一次切换该用户只可能在第一波束下，最快切换时刻为带星号圆沿路径一与第一波束接触时刻，最慢切换时刻为带星号圆沿路径一与第一波束离开时刻。如图3c所示，若卫星移动方向为方向二，则下一次切换用户可能出现在第一波束或者第二波束下，最快切换时刻分别为沿着方向路径二与第二波束以及第一波束的接触时刻，最慢切换时刻分别为沿着方向路径二与第二波束以及第一波束离开时刻。
57.用户切换管理系统通过以上分析向可能存在切换的波束发送切换请求，可能存在切换的波束组成目标波束群，请求报告格式如表2所示：
[0058][0059]
表2
[0060]
在本技术的一种实施例中，切换预测报告中包括最快切换时刻；判断目标端是否可在最快切换时刻前进行信道资源分配，若是，则进行信道资源配置；若否，判断目标端是否可在最快切换时刻前释放信道资源；若是，向卫星返回当前信道的资源释放时刻信息；在目标端的原连接资源释放后，进行资源配置。
[0061]
具体地，收到切换请求报告的波束若在波束最快切换时刻前可进行资源分配，则进行信道资源预分配，如果信道资源暂时被占用的情况下，如可在最快切换时刻前释放，需返回此信道资源释放时刻信息。
[0062]
并在该目标波束的原连接信道资源释放后为用户进行资源分配。将上下行频率信息以及信道资源释放时刻信息向卫星用户切换管理系统发送资源配置报告，报告内容如表3所示：
[0063][0064]
表3
[0065]
需要说明的是，如果目标波束群中的目标波束判断不可进行资源配置，则不发送资源配置信息，只有判断符合条件的目标波束才向源卫星发送资源配置信息，符合条件的目标波束可以有一个，也可以有多个。
[0066]
在本技术的一种实施例中，目标端将资源配置信息发送至源端，源端根据资源配置信息将切换报告下发至用户终端ue，具体包括：目标波束群将资源资源配置的信息发送至用户切换管理系统；用户切换管理系统收到资源配置的信息后，确定目标波束群以及目
标波束群中最晚资源释放时刻和最快切换时刻之间的时刻，作为第一切换报告的下发时刻；在下发时刻由用户切换管理系统向用户终端ue发送第一切换报告。
[0067]
具体地，卫星用户切换管理系统收到资源配置信息后，对比所有可能切换波束信息，将所有可能切换波束视为一个目标波束群，以目标波束群中最晚资源释放时刻和最快切换时刻之间的时刻为第一切换报告下发时刻，向用户终端ue发送第一切换报告。报告内容如表4所示：
[0068][0069]
表4
[0070]
在本技术的一种实施例中，ue将切换完成信息发送至目标端，目标端根据切换完成信息执行相应操作，具体包括：ue将第一切换完成报告发送至目标波束群，目标波束群中切换成功的目标波束根据切换完成报告向卫星的用户切换管理系统发送切换完成报告；用户切换管理系统根据切换完成报告向源波束发送资源释放报告，源波束根据资源释放报告进行资源释放；并将目标波束群中未连接成功的波束进行资源释放。
[0071]
具体地，ue根据第一切换报告进行切换，切换后向目标波束群上传切换完成报告，报告信息表5所示：
[0072][0073][0074]
表5
[0075]
目标波束完成切换后，同卫星的用户切换管理系统向源波束发送资源释放报告，
资源释放报告如表6所示：
[0076]
字段名称typesub_typeuser_idbeam_id取值mm_hrelease_request用户id波束id长度8bit16bit8bit8bit
[0077]
表6
[0078]
源波束通过卫星的用户切换管理系统所发送资源释放报告进行资源释放，目标波束群中在其对应的第一切换预测报告中的最慢切换时刻后还未切换成功的自动进行资源释放。
[0079]
如图4所示为星间波束切换信令交互流程示意图。
[0080]
在本技术的一种实施例中，通过源端向目标端发送切换预测报告，目标端根据切换预测报告进行资源配置，具体包括：通过源卫星的用户切换管理系统在上一次切换完成后获得用户的位置信息，根据位置信息向目标卫星群发送第二切换预测报告；第二切换预测报告包括最快切换时刻；目标卫星群根据第二切换预测报告判断在最快切换时刻前能够为用户进行资源配置，则为用户进行资源配置。
[0081]
具体地，源卫星的用户切换管理系统在上一次切换后获得用户的位置信息，根据上述星内波束切换相同计算方法向可能经过的其他卫星波束发送第二切换预测报告。第二切换预测报告如表7所示：
[0082][0083][0084]
表7
[0085]
目标卫星群获取第二切换预测报告后，根据所指定的源波束id以及最快切换时刻判断是否在最快切换时刻前可为用户进行资源配置，如可进行资源配置，则向源卫星发送配置报告，报告内容如表8所示：
[0086][0087]
表8
[0088]
需要说明的是，如果目标卫星群中的目标卫星判断不可进行资源配置，则不发送资源配置信息，只有判断符合条件的目标卫星才向源卫星发送资源配置信息，该目标卫星可以有一个，也可以有多个。
[0089]
在本技术的一种实施例中，目标端将资源配置信息发送至源端，源端根据资源配置信息将切换报告下发至用户终端ue，具体包括：目标卫星群将资源资源配置的信息发送至源卫星，资源配置信息包括目标卫星群的资源释放时刻；源卫星的用户切换管理系统根据资源释放时刻中的最晚资源释放时刻和最快切换时刻之间的时刻作为第二切换报告的下发时刻；在下发时刻由用户切换管理系统向用户终端ue发送第二切换报告。
[0090]
具体地，源卫星的用户切换管理系统接收到目标卫星群返回的资源配置报告后，集合成卫星群信息，根据卫星群信息中各个目标卫星的释放资源时刻，以其中各个目标卫星的的最晚资源释放时刻和最快切换时刻之间的时刻为第二切换报告下发时刻，向ue发送第二切换报告。报告内容如表9所示：
[0091][0092]
表9
[0093]
在本技术的一种实施例中，ue将切换完成信息发送至目标端，目标端根据切换完
成信息执行相应操作，具体包括：ue将第一切换完成报告发送至目标卫星群，目标卫星群根据切换完成报告向地面核心网发起更新承载上下文的请求；核心网响应请求与目标卫星群中连接成功的目标卫星建立连接，当建立完成后由目标卫星向源卫星发送资源释放报告；并目标卫星群对未连接成功的目标卫星进行资源释放。
[0094]
具体地，ue根据第二切换报告进行切换，切换后向目标卫星群上传切换完成报告，报告信息如表10所示：
[0095][0096][0097]
表10
[0098]
目标波束完成切换后，首先向地面核心网进行发起新承载建立请求，请求建立完成后向源波束发送资源释放报告，资源释放报告如表11所示：
[0099]
字段名称typesub_typeuser_idbeam_idsate_id取值mm_hrelease_request用户id波束id卫星id长度8bit16bit8bit8bit8bit
[0100]
表11
[0101]
源波束通过源卫星用户切换管理系统所发送释放报告进行资源释放，目标波束群中在其对应的第二切换预测报告中的最慢切换时刻后还未切换成功的自动进行资源释放。
[0102]
以上为本技术实施例提供的一种低轨卫星无测量报告自主预测切换方法及设备，基于同样的发明思路，本技术实施例还提供了相应的一种低轨卫星无测量报告自主预测切换设备，如图5所示。
[0103]
本实施例提供了一种低轨卫星无测量报告自主预测切换设备，包括：
[0104]
至少一个处理器501；以及，
[0105]
与至少一个处理器501通过总线503通信连接的存储器502；其中，
[0106]
存储器502存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器501执行，以使至少一个处理器501能够执行：
[0107]
通过源端向目标端发送切换预测报告，目标端根据切换预测报告进行资源配置；
[0108]
目标端将资源配置信息发送至源端，源端根据资源配置信息将切换报告下发至用户终端ue；
[0109]
ue根据切换报告完成信道切换。
[0110]
基于同样的思路，本技术的一些实施例还提供了上述方法对应的介质。
[0111]
本技术的一些实施例提供的一种存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令由处理器执行，以实现下述步骤：
[0112]
通过源端向目标端发送切换预测报告，目标端根据切换预测报告进行资源配置；
[0113]
目标端将资源配置信息发送至源端，源端根据资源配置信息将切换报告下发至用户终端ue；
[0114]
ue根据切换报告完成信道切换。
[0115]
本技术中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法和介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0116]
本技术实施例提供的方法和介质与方法是一一对应的，因此，方法和介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述方法和介质的有益技术效果。
[0117]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程方法商品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程方法商品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程方法商品或者方法中还存在另外的相同要素。
[0118]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本技术作了详尽的描述，但在本技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本技术要求保护的范围。