CN101262272A - 一种基于联合位置区低轨卫星网络位置更新的方法 - Google Patents

一种基于联合位置区低轨卫星网络位置更新的方法 Download PDF

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Abstract

一种基于联合位置区低轨卫星网络位置更新的方法，它涉及卫星通信技术领域，它解决了位置更新频率及系统资源损耗，并且降低系统的寻呼带宽的问题。其步骤如下：一、移动终端的位置更新控制器上设置有控制模块，控制用户发起位置更新操作；二、开机注册，网络中归属位置寄存器以及用户所在地面站覆盖区域的访问位置寄存器记录用户的位置信息；三、网络中的开机移动终端持续接收卫星和地面站位置区标识码，当所接收的两种位置区标识码均发生改变，用户发起一次位置更新操作；归属位置寄存器及访问位置寄存器更新其所记录的用户位置信息；四、当网络需要向用户传递呼叫时，采用两步寻呼方法和终端建立连接。本发明节省网络用于建立呼叫连接的寻呼带宽。

Description

一种基于联合位置区低轨卫星网络位置更新的方法
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，特别涉及一种应用于低轨卫星网络中的基于联合位置区位置更新的方法。
背景技术
在卫星通信领域，位置更新技术作为低轨(LEO)卫星移动通信系统的一项关键技术，关系着整个网络的性能。目前在移动通信系统中，使用最为广泛的位置更新办法是使用位置区(Location area，LA)。这种严格的划分位置区的方法不能很好地适应移动用户多样化的移动特性，使系统用于位置更新的系统资源消耗过大。
在低轨卫星通信系统中，目前常用的位置区划分方式主要有以下四种：
第一种方案是按用户地理位置：地面预先划分多个固定的位置区(LA)，地球表面分成一条条带状区域，以行号1、2、Nr表示，在带状区域中，分Nc个位置区，每个位置区长为ξ(Ir)，宽为θ。每个位置区可用行列号唯一确定，每个位置区(LA)由一个访问位置寄存器(VLR)管理；用户需先知道自己的位置(经纬度)才能确定所处的位置区，此方案的缺点是在不同位置区(LA)的边界移动的用户会发送大量的位置更新信息，并且需要辅助设施使用户预先得到自身的位置。
第二种方案是基于卫星覆盖范围：每个卫星(SAT)的覆盖范围表示一个位置区(LA)，随着卫星的运动，当为移动终端(MT)服务的卫星改变时，移动终端(MT)发起位置更新。由于低轨(LEO)卫星运动很快，所以移动终端(MT)位置更新的频率较高。当有呼叫时，当前服务移动终端(MT)的卫星覆盖范围内的所有地面站都要发寻呼信息，造成大量的信令开销。
第三种方案是基于地面站覆盖范围：每个地面站(FES)的覆盖范围表示一个位置区(LA)，移动终端(MT)不在当前地面站的覆盖范围时，移动终端(MT)发起位置更新。因为一个地面站同时由多个卫星覆盖，所以其位置区(LA)很大，移动终端(MT)位置更新频率较低。但是，当有呼叫到达移动终端(MT)时，地面站必须通过所有覆盖它的卫星寻呼移动终端(MT)，信令开销非常大。
第四种方案是基于(SAT，FES)对一颗卫星与一个地面站共同覆盖的区域表示一个位置区(LA)：位置区(LA)的覆盖范围最小，但由于卫星的持续运动，增加了用户位置更新的次数，网络用于用户位置更新的开销很大。
以上四种基于位置区的位置管理方法在设计中只考虑了位置更新和寻呼开销的平衡，忽略了移动终端移动性的多样化这一影响位置管理策略的重要因素。尤其对于某些在位置区边界做频繁往复运动的用户，无论采用以上何种位置区(LA)设计方法，其频繁的越区都导致了系统中大量的位置更新开销，而在实际环境中，这种用户对于系统的影响不可以忽略。
发明内容
本发明为了解决进一步降低在位置区边界做频繁往复运动用户的位置更新频率及系统资源损耗，并且进一步降低系统的寻呼带宽的问题，而提出了一种基于联合位置区低轨卫星网络位置更新的方法。
本发明的一种基于联合位置区低轨卫星网络位置更新的方法包括以下步骤：
步骤一：移动终端(MT)的位置更新控制器上设置有控制模块，控制用户发起位置更新操作；
步骤二：移动终端(MT)开机向网络注册，网络中归属位置寄存器(HLR)以及用户所在地面站覆盖区域的访问位置寄存器(VLR)记录用户的位置信息；
步骤三：网络中的开机移动终端(MT)持续接收卫星和地面站位置区标识码，当所接收的两种位置区标识码均发生改变，用户发起一次位置更新操作；归属位置寄存器(HLR)及访问位置寄存器(VLR)更新其所记录的用户位置信息；
步骤四：当网络需要向用户传递呼叫时，采用基于联合位置区的两步寻呼方法和终端建立连接。
本发明的技术效果是：一、采用了地面站和卫星两种位置区，位置更新控制器根据用户自身的移动特性发起位置更新操作，实现了在固定位置区的方式下，不同移动特性用户的动态位置更新。二、本发明与背景技术中所述的基于地面站覆盖范围划分位置区、基于卫星覆盖范围划分位置区、基于(SAT，FES)对划分位置区三种低轨卫星固定位置区位置管理方法相比较，采用本发明的位置区划分方式和位置更新机制，可以在保证最低位置更新代价的前提下，进一步降低了在位置区边界频繁往复运动用户的位置更新频率及系统资源损耗。三、采用本发明中基于联合位置区的两步寻呼方法，可以节省网络用于建立呼叫连接的寻呼带宽。
附图说明
图1是本发明的归属位置寄存器(HLR)中存储的用户位置信息数据基本结构图；图2是本发明的访问位置寄存器(VLR)中存储的用户位置信息数据基本结构图；图3是本发明的位置更新码基本结构图；图4是本发明的位置更新操作示意图；图5是具体实施方式五的流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的步骤如下：
步骤一：移动终端(MT)的位置更新控制器上设置有控制模块，控制用户发起位置更新操作；
步骤二：移动终端(MT)开机向网络注册，网络中归属位置寄存器(HLR)以及用户所在地面站覆盖区域的访问位置寄存器(VLR)记录用户的位置信息；
步骤三：网络中的开机移动终端(MT)持续接收卫星和地面站位置区标识码，当所接收的两种位置区标识码均发生改变，用户发起一次位置更新操作；归属位置寄存器(HLR)及访问位置寄存器(VLR)更新其所记录的用户位置信息；
步骤四：当网络需要向用户传递呼叫时，采用基于联合位置区的两步寻呼方法和终端建立连接。
具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于步骤一中的控制用户发起位置更新操作；位置更新码为3bit结构，TAG为一个1bit标识位，用来标识终端是否接收到了位置区标识码。若接收到，则置1，否则为0。SAI标志着用户所接收到的卫星位置区标识码是否改变。若已改变，则置1，否则为0。FAI标志着用户所接收到的地面站位置区标识码是否改变。若已改变，则置1，否则为0。其余步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于步骤二中的网络中归属位置寄存器(HLR)以及用户所在地面站覆盖区域的访问位置寄存器(VLR)记录用户的位置信息。
归属位置寄存器(HLR)设置在地面站中，系统仅设置一个归属位置寄存器(HLR)。结合图1说明网络的归属位置寄存器(HLR)中存储的用户位置信息数据的基本结构，归属位置寄存器(HLR)中记录的用户位置信息包括用户身份信息(MID)、用户所在归属位置寄存器(HLR)的ID(VID)、以及一个1bit标识位，用来标记用户是否已经开机注册，用户身份信息(MID)以及归属位置寄存器(HLR)的ID(VID)所占用比特数由网络决定。
访问位置寄存器(VLR)设置在地面站中，系统在每个地面站处设置一个访问位置寄存器(VLR)。结合图2说明网络的访问位置寄存器(VLR)中存储的用户位置信息数据的基本结构，归属位置寄存器(HLR)中记录的用户位置信息包括用户身份信息(MID)、覆盖用户的卫星的ID信息(SID)、覆盖用户的卫星波束的ID信息(CID)，用户身份信息(MID)、覆盖用户的卫星的ID信息(SID)和覆盖用户的卫星波束的ID信息(CID)所占用比特数由网络决定。
其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式中控制用户发起位置更新操作步骤为：
步骤一：移动终端(MT)的位置更新控制器上设置有控制模块，通过控制模块中的位置更新码进行更新；
步骤二：移动终端(MT)开机向网络注册，接收到网络中的两种位置区标识码，位置更新控制器将TAG位置1；
步骤三：当用户在运动中所接收到的卫星或地面站位置区标识码改变后，位置更新控制器中的控制模块的位置更新码将与之向对应的比特位SAI或FAI位置1；当位置更新码的3个比特位均为1时，位置更新控制器将转告用户发起一次位置更新操作；位置更新操作成功后，位置更新控制器重新将SAI和FAI位置0。
其它步骤与具体实施方式一相同。
图4表示本发明中一次位置更新操作示意图。
假设移动终端(MT)从位置区(SAT1，FES1)移动到了位置区(SAT2，FES2)，位置更新操作步骤为：
移动终端(MT)通过SAT2向FES2发起一次位置更新操作；FES2将位置更新请求传递给VLR2；VLR2更新其数据库内关于移动终端(MT)的位置信息，并向HLR传递移动终端(MT)的位置更新请求；HLR通过必要操作对移动终端(MT)进行鉴定后，修改其中储存的关于移动终端(MT)的位置信息(即将VID中存储的VLR1的ID改为VLR2的ID)，随后，HLR发送应答信令给VLR2；HLR向移动终端(MT)所在的前VLR(即VLR1)发送取消注册信令；VLR1删除其数据库中存储的关于移动终端(MT)的位置信息数据，并发送应答信令给HLR。
具体实施方式五：结合图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于步骤四与网络中位置更新方式相适应的基于联合位置区的两步寻呼方法，网络首先在卫星波束下寻呼用户，第二步则在地面站范围内寻呼用户，保证连接的建立，其步骤如下：
一、网络在归属位置寄存器(HLR)内查询移动终端(MT)的位置信息，得到移动终端(MT)所在地面站的访问位置寄存器(VLR)的归属位置寄存器(HLR)的ID(VID)；
二、网络在移动终端(MT)所在访问位置寄存器(VLR)内查询移动终端(MT)的位置信息，得到移动终端(MT)所在覆盖用户的卫星波束的ID信息(CID)；
三、网络在该卫星波束下寻呼终端，若移动终端(MT)有应答，则建立连接；
四、若移动终端(MT)在一个寻呼周期内无应答，网络通过卫星星历表查询覆盖用户的卫星的ID信息(SID)是否覆盖原地面站归属位置寄存器(HLR)的ID(VID)；
五、若卫星仍覆盖原地面站，则网络在地面站(FES)覆盖区域内其它卫星波束下寻呼移动终端(MT)，寻呼完成后，地面站(FES)更新其访问位置寄存器(VLR)内的用户信息，并建立连接；
六、若卫星未覆盖原地面站，则网络在地面站(FES)全部覆盖区域内寻呼移动终端(MT)，寻呼完成后，地面站(FES)更新其访问位置寄存器(VLR)内的用户信息，并建立连接。
其它步骤与具体实施方式一相同。

Claims (3)

1、一种基于联合位置区低轨卫星网络位置更新的方法，其特征在于它的步骤如下：
步骤一：移动终端(MT)的位置更新控制器上设置有控制模块，控制用户发起位置更新操作；
步骤二：移动终端(MT)开机向网络注册，网络中归属位置寄存器(HLR)以及用户所在地面站覆盖区域的访问位置寄存器(VLR)记录用户的位置信息；
步骤三：网络中的开机移动终端(MT)持续接收卫星和地面站位置区标识码，当所接收的两种位置区标识码均发生改变，用户发起一次位置更新操作；归属位置寄存器(HLR)及访问位置寄存器(VLR)更新其所记录的用户位置信息；
步骤四：当网络需要向用户传递呼叫时，采用基于联合位置区的两步寻呼方法和终端建立连接。
2、根据权利要求1所述的一种基于联合位置区低轨卫星网络位置更新的方法，其特征在于步骤一中的控制模块的位置更新码为3bit结构，TAG为一个1bit标识位，用来标识终端是否接收到了位置区标识码，SAI标志着用户所接收到的卫星位置区标识码是否改变，FAI标志着用户所接收到的地面站位置区标识码是否改变。
3、根据权利要求1所述的一种基于联合位置区低轨卫星网络位置更新的方法，其特征在于步骤四与网络中位置更新方式相适应的基于联合位置区的两步寻呼方法，网络首先在卫星波束下寻呼用户，第二步则在地面站范围内寻呼用户，保证连接的建立，其步骤如下：
一、网络在归属位置寄存器(HLR)内查询移动终端(MT)的位置信息，得到移动终端(MT)所在地面站的访问位置寄存器(VLR)的归属位置寄存器(HLR)的ID(VID)；
二、网络在移动终端(MT)所在访问位置寄存器(VLR)内查询移动终端(MT)的位置信息，得到移动终端(MT)所在覆盖用户的卫星波束的ID信息(CID)；
三、网络在该卫星波束下寻呼终端，若移动终端(MT)有应答，则建立连接；
四、若移动终端(MT)在一个寻呼周期内无应答，网络通过卫星星历表查询覆盖用户的卫星的ID信息(SID)是否覆盖原地面站归属位置寄存器(HLR)的ID(VID)；
五、若卫星仍覆盖原地面站，则网络在地面站(FES)覆盖区域内其它卫星波束下寻呼移动终端(MT)，寻呼完成后，地面站(FES)更新其访问位置寄存器(VLR)内的用户信息，并建立连接；
六、若卫星未覆盖原地面站，则网络在地面站(FES)全部覆盖区域内寻呼移动终端(MT)，寻呼完成后，地面站(FES)更新其访问位置寄存器(VLR)内的用户信息，并建立连接。
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