CN106506061B - 卫星通信系统的数据传输方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种卫星通信系统的数据传输方法和系统，方法包括：获取主叫终端的寻址信息和被叫终端的寻址信息，分别根据主叫终端的寻址信息以及被叫终端的寻址信息，向主叫终端和被叫终端所在的网关发起承载建立请求；向地面信关站发出物理层资源调度请求，所述物理层资源调度请求中携带主叫终端的寻址信息、被叫终端的寻址信息和物理层资源分配信息；将主叫终端和被叫终端对应的波束信息通过控制信令发送至卫星，为主叫终端和被叫终端分配波束资源。

Description

卫星通信系统的数据传输方法和系统
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，特别是涉及一种卫星通信系统的数据传输方法和系统。
背景技术
基于地球同步轨道卫星的移动通信系统(以下简称卫通系统)，具有地面移动通信系统不可比拟的广域覆盖特性。同步卫星装置有波束赋形网络，可以形成上百个极窄波束投射至地球表面，每个波束对应移动通信系统的一个蜂窝小区(Cell)，形成多波束组网，波束之间采用异频组网。
目前国际电联(ITU)正组织讨论基于第四代陆地移动通信(IMT-Advanced)技术体制的宽带卫星移动通信标准化问题，以替代目前基于第三代陆地移动通信(IMT-2000)的全球卫星移动通信体制(Geo-Mobile Radio，GMR)。
在现有的卫通系统中，主叫终端与被叫终端进行通信时，通信信号的转发一般为“主叫终端-卫星-信关站-核心网-信关站-卫星-被叫终端”，在该模式中终端经卫星接入信关站并通过地面核心网完成数据通信。以地球同步轨道通信卫星为例，卫星距离地面的距离约为36000km，地面移动终端与卫星之间的无线信号传播时延约为270ms。卫通系统远高于地面移动通信系统的传播时延给系统设计带来了诸多挑战，特别是实时性要求高的话音业务，数据传输效率较低。
发明内容
基于此，有必要针对现有的卫通系统时延较大，数据传输效率较低的问题，提供一种卫星通信系统的数据传输方法和系统。
一种卫星通信系统的数据传输方法，包括以下步骤：
获取主叫终端的寻址信息和被叫终端的寻址信息，分别根据主叫终端的寻址信息以及被叫终端的寻址信息，向主叫终端和被叫终端所在的网关发起承载建立请求；其中，主叫终端所在的网关建立主叫终端与卫星之间的承载，被叫终端所在的网关建立被叫终端与卫星之间的承载；
向地面信关站发出物理层资源调度请求，所述物理层资源调度请求中携带主叫终端的寻址信息、被叫终端的寻址信息和物理层资源分配信息；其中，地面信关站响应所述物理层资源调度请求为主叫终端和被叫终端分配通信所需的物理层资源；
将主叫终端和被叫终端对应的波束信息通过控制信令发送至卫星，为主叫终端和被叫终端分配波束资源；其中，地面信关站根据所述物理层资源对主叫终端和被叫终端进行调度，卫星根据所述承载、波束信息和物理层资源对主叫终端和被叫终端之间的通信信号进行转发。
一种卫星通信系统的数据传输系统，包括：
地面信关站、卫星控制中心、网关和卫星；
所述卫星控制中心用于获取主叫终端的寻址信息和被叫终端的寻址信息，分别根据主叫终端的寻址信息以及被叫终端的寻址信息，向主叫终端和被叫终端所在的网关发起承载建立请求，向地面信关站发出物理层资源调度请求，所述物理层资源调度请求中携带主叫终端的寻址信息、被叫终端的寻址信息和物理层资源分配信息，并将主叫终端和被叫终端对应的波束信息通过控制信令发送至卫星，为主叫终端和被叫终端分配波束资源；
所述网关用于响应所述承载建立请求建立主叫终端与卫星之间的承载以及被叫终端所在的网关建立被叫终端与卫星之间的承载；
所述地面信关站响应所述物理层资源调度请求为主叫终端和被叫终端分配通信所需的物理层资源，并根据所述物理层资源对主叫终端和被叫终端进行调度；
所述卫星用于根据所述承载、波束信息和物理层资源对主叫终端和被叫终端之间的通信信号进行转发。
上述卫星通信系统的数据传输方法和系统，通过建立主叫终端与卫星之间的承载、终端与卫星之间的承载，为主叫终端和被叫终端分配通信所需的物理层资源，并向卫星发送控制信令从而为主叫终端和被叫终端分配波束资源，在通信时，地面信关站根据所述物理层资源对主叫终端和被叫终端进行调度，卫星根据所述承载和物理层资源对主叫终端和被叫终端之间的通信信号进行转发，实现了通信信号由主叫终端-卫星-被叫终端的传输，减少了数据传输的时延，提高了数据传输效率。
附图说明
图1为一个实施例的双跳模式卫星透明转发示意图；
图2为一个实施例的单跳模式卫星透明转发示意图；
图3为一个实施例的卫星通信系统的数据传输方法流程图；
图4为一个实施例的接入层协议栈示意图；
图5为一个实施例的TtT/LTE双载波传输方案示意图；
图6为一个实施例的终端Class 1TtT FDD半双工示意图；
图7为一个实施例的终端Class 2LTE与TtT模式切换示意图；
图8为一个实施例的Class 2终端TtT FDD半双工示意图；
图9为一个实施例的TtT射频信号交换矩阵工作原理示意图；
图10为一个实施例的前向信道与后向信道示意图；
图11为一个实施例的卫星通信系统的数据传输系统的结构示意图；
图12为一个实施例的3GPP LTE非漫游网络架构示意图；
图13为一个实施例的支持TtT功能的卫通系统组成示意图；
图14为一个实施例的TtT业务的信令流程设计示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行说明。
卫通系统中各无线节点依靠卫星中继进行通信，为降低话音时延，本发明提出一种终端(User Equipment，UE)到终端(Terminal to Terminal，TtT)模式，即地面用户终端间通信由卫星直接予以转发，而不是转发至地面信关站。为了便于区分，定义：
“终端-卫星-终端”的通信模式为TtT单跳(Single-hop)通信模式，该模式中终端间通信不经过地面信关站；
“终端-卫星-信关站-核心网-信关站-卫星-终端”为双跳(Double-hop)通信模式，在该模式中终端经卫星接入信关站并通过地面核心网完成数据通信。
双跳模式卫星透明转发示意图和单跳模式卫星透明转发示意图分别如图1和图2所示。在本方案中，卫通系统由卫星、核心网、地面信关站和移动终端组成。其中，卫星对来自地面的移动终端和地面信关站的无线通信信号做移频-放大透明转发，即物理层中继方式为：
在双跳模式下，移动终端的信号通过卫星接收后透明转发给地面的卫星接入点，地面的卫星接入点再和卫星核心网相连，如图1所示；
在单跳模式下，移动终端的信号通过卫星接收后透明转发给地面另一个移动终端，移动终端间的TtT通信信号无需经过地面信关站和核心网的处理，如图2所示。
如图3所示，本发明的卫星通信系统的数据传输方法可包括以下步骤：
S1，获取主叫终端的寻址信息和被叫终端的寻址信息，分别根据主叫终端的寻址信息以及被叫终端的寻址信息，向主叫终端和被叫终端所在的网关发起承载建立请求；其中，主叫终端所在的网关建立主叫终端与卫星之间的承载，被叫终端所在的网关建立被叫终端与卫星之间的承载；
其中，可以接收主叫终端发送的呼叫请求信令，从所述呼叫请求信令中获取主叫终端的寻址信息以及被叫终端的唯一标识，并将所述呼叫请求信令转发至被叫终端所在的网关，并接收被叫终端发送的呼叫接纳信令，从所述呼叫接纳信令中获取被叫终端的寻址信息。在接收被叫终端响应所述寻呼消息发送的呼叫接纳信令之后，还可以将所述呼叫接纳信令发送至主叫终端；接收主叫终端回复的呼叫确认信令；将所述呼叫确认信令转发至被叫终端；在被叫终端收到所述确认信令后，分别根据主叫终端的寻址信息以及被叫终端的寻址信息，向主叫终端和被叫终端所在的网关发起承载建立请求。
在获取寻址信息之前，主叫与被叫终端需要完成网络附着，并利用默认承载所提供的IP传输通道注册至TtT SCC(Satellite Control Center，卫星控制中心)实体。因此，可以接收主叫终端和被叫终端发送的注册请求；其中，所述注册请求包括主叫终端和被叫终端的注册信息，所述注册信息包括TtT ID(即终端进行TtT通信的标识)，主叫终端和被叫终端所在小区对应的波束(即Cell ID，小区标识)，主叫终端和被叫终端的地面信关站标识(eNB ID)，跟踪区(Tracking Area Code，TAC)，网关标识(APN ID)和主叫终端的IP地址以及被叫终端的IP地址；响应所述注册请求对主叫终端和被叫终端进行注册；从所述注册信息中获取注册后的主叫终端和被叫终端的寻址信息。
在向主叫终端所在的网关发起承载建立请求之后，主叫终端所在的网关可为主叫终端分配物理层传输信道和逻辑信道，将服务数据单元封装为协议数据单元，根据所述物理层传输信道、逻辑信道和协议数据单元建立主叫终端与卫星之间的承载；在向被叫终端所在的网关发起承载建立请求之后，被叫终端所在的网关可为被叫终端分配物理层传输信道和逻辑信道，将服务数据单元封装为协议数据单元，根据所述物理层传输信道、逻辑信道和协议数据单元建立被叫终端与卫星之间的承载。
由于TtT业务流与普通的LTE(Long Term Evolution，长期演进)业务流的传输通道不同，终端需要在用户面将两者予以区分。因此当终端触发TtT业务流时，为了承载TtT业务流数据，终端在网络侧的控制下建立TtT专用承载(TtT Dedicated Radio Bearer)，简称TRB。
由物理层设计可知，TtT业务传输使用了不同于LTE规范定义的物理层资源，MAC层应屏蔽LTE物理层处理和TtT物理层处理的不同，对上层提供一致的操作接口。进一步地，MAC层还应尽量适配并屏蔽不同TtT物理层实现方案以及技术演进而带来的变化。
因此，将TtT物理层传输资源定义为新的物理层传输信道TtT PTCH(TtT PhysicalTransmission CHannel)，并为MAC层通过新的传输信道TtT TCH(TtT TransportationCHannel)提供TtT传输服务。MAC则为TRB的传输定义新的逻辑信道TtT TTCH(TtT TrafficCHannel)，MAC将TRB SDU封装为独立的TtT PDU，通过TtT TCH交由物理层，物理层通过PTCH完成收发。该协议栈架构如图4所示。在实现上，TRB信道的具体功能实现可以复用和操控LTE协议栈的设计实现，逻辑上和已有的LTE信道是分开的，相对独立。其中：
PHY：Physical，物理层；
MAC：Media Access Control，媒体访问控制；
RLC：Radio Link Control，无线链路控制；
PDCP：Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚协议；
RRC：Radio Resource Control，无线资源控制；
PCCH：Paging Control Channel，寻呼控制信道；
BCCH：Broadcast Control Channel，广播控制信道；
CCCH：Common Control Channel，公共控制信道；
DCCH：Dedicated Control Channel，专用控制信道；
DTCH：Dedicated Traffic Channel，专用业务信道；
SRB：Signaling Radio Bearer，信令无线承载；
DRB：Data Radio Bearer，数据无线承载；
PCH：Paging Channel，寻呼信道；
BCH：Broadcast Channel，广播信道；
RACH：Random Access Channel，随机接入信道；
DL-SCH：Downlink Share Channel，下行共享信道；
UL-SCH：Uplink Share Channel，上行共享信道；
PBCH：Physical Broadcast Channel，物理广播信道；
PRACH：Physical Random Access Channel，物理随机接入信道；
PDSCH：Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道；
PUSCH：Physical Uplink Shared Channel，物理上行共享信道；
HARQ：Hybrid Automatic Repeat reQuest，混合自动重传请求。
S2，向地面信关站发出物理层资源调度请求，所述物理层资源调度请求中携带主叫终端的寻址信息、被叫终端的寻址信息和物理层资源分配信息；其中，地面信关站响应所述物理层资源调度请求为主叫终端和被叫终端分配通信所需的物理层资源；
根据目前卫通系统拥有的频谱资源，对于单跳模式的TtT传输和双跳模式的LTE传输采用带内中继方案，即TtT传输与LTE传输复用相同的频段(Band)。卫星透明转发模式中卫星不具备调制解调能力，无法通过信号处理方式识别LTE传输和TtT传输的不同数据，因此需要通过FDM(Frequency Division Multiplexing，频分复用)或TDM(Time DivisionMultiplexing，时分复用)方式实现TtT与LTE传输的时频资源复用与解复用。
定义终端的能力类型如下：
Class 1：终端可同时进行LTE和TtT双模通信，即具备LTE和TtT两路独立的收发信机；
Class 2：终端在同一时刻仅支持一种模式的通信，即LTE与TtT以TDD方式复用一路收发信机。
在波束(蜂窝小区)级别，采用FDM方式为TtT与LTE划分不同子频段(Sub-band)，并在TtT子频段与LTE子频段之间留出空白的保护子频段(Guard sub-band)，LTE传输子频段与TtT传输子频段各自使用不同的载波频点，即如图5所示的双载波方案。该方案使得卫星可以通过前置滤波器分离TtT与LTE的射频信号，从而无需做数字域处理。
对于双载波方案，终端可以不通过子载波自动扣除(Autonomous SubcarrierReduction，ASR)的方式实现接收。如果LTE传输子频段采用标准LTE带宽，则终端的LTE模式操作也不需要进行各物理信道/信号的资源重映射操作。该方案与LTE载波聚合(CarrierAggregation)类似，可以将LTE传输子频段和TtT传输子频段视同载波聚合中的CC(Component Carrier，分量载波)，只是TtT CC是非LTE标准的。
保护子频段的带宽选择主要取决于卫星的前置滤波器设计，但应保持为300kHz的整数倍。LTE子频段与TtT子频段之间的带内干扰应满足带内载波聚合(Intra-bandCarrier Aggregation)的射频指标要求，根据保护子频段的大小，可进一步细分为带内连续载波聚合(Intra-band Continuous Carrier Aggregation)以及带内不连续载波聚合(Intra-band Non-continuous Carrier Aggregation)两种规范要求。整个频段的带外干扰应满足LTE对该频段的射频指标要求。以上设计目的在于使得终端可以尽量重用已有物理层参数设置，并减少标准化工作量。
Class 1并且具有FDD全双工的终端能够支持此方案。对于Class 1但仅支持FDD半双工的终端，则TtT通信双方终端需要以FDD半双工方式通信，如图6所示。图中深色方块和带条纹的方块分别表示发送数据的频段，白色方块表示不发送数据的空白频段。
对于Class 2的终端而言，需要以TDD的方式在LTE模式与TtT模式之间进行切换，如图7所示。这种模式切换类似LTE异频/异系统测量机制。LTE异频/异系统测量机制是服务小区(Serving Cell)为需要执行异频/异系统的终端配置周期性的测量时隙(Inter-RAT/frequency Measurement Gap)，终端在测量时隙暂时停止与服务小区之间的通信，下行同步到待测量的异频/异系统小区完成信号强度/质量测量，以及指定小区系统广播信息的读取。因此，对于Class 2的终端，在其进行TtT通信期间，地面信关站需要为其配置终端特定(UE-specific)的周期性TtT操作时隙(TtT Operation Gap)。图中LTE所在方块是指采用LTE方式进行通信的时隙，TtT TTI(Transmission Time Interval，传输时间间隔)所在方块是指采用TtT方式进行通信的时隙。
进一步地，对于支持TtT FDD全双工的Class 2的终端，在TtT操作时隙可以同时进行TtT收发操作。而仅支持TtT FDD半双工的Class 2的终端，则需要进一步将分配给其的TtT操作时隙划分为接收时隙和发射时隙，如图8所示的两种方式。图中深色方块是指发送时隙，浅色方块是指接收时隙。
假定TtT子频段带宽不变，则仅支持TtT FDD半双工的Class 2的终端相比支持TtTFDD全双工的Class 2终端需要多一倍的TtT TTI。但从小区层面，如果有多个这样的终端，则可以通过调度实现不同终端在同一个TtT TTI上分别进行收发，以提高资源利用率。
正常接入模式下，终端具有OFDMA(Orthogonal Frequency Division MultipleAccess，正交频分多址)接收机与SC-FDMA(Single-carrier Frequency-DivisionMultiple Access，单载波频分多址)发射机。TtT模式中卫星仅进行透明转发，这意味着终端需要具有OFDMA发射机或SC-FDMA接收机。进一步考虑到OFDM的PAPR(Peak to AveragePower Ratio，峰均功率比)高于SC-FDMA，而终端的功率和体积受限，因此TtT采用SC-FDMA作为物理层传输方式，并且仍沿用LTE DMRS(DeModulation Reference Signal，解调参考信号)设计，即终端需增加SC-FDMA接收机功能。
S3，将主叫终端和被叫终端对应的波束信息通过控制信令发送至卫星，为主叫终端和被叫终端分配波束资源；其中，地面信关站根据所述物理层资源对主叫终端和被叫终端进行调度，卫星根据所述承载、波束信息和物理层资源对主叫终端和被叫终端之间的通信信号进行转发。
所述波束信息可包括主叫终端和被叫终端的TtT ID、主叫终端所在的波束标识、主叫终端的PRB(Physical Resource Block，物理资源块)偏移、主叫终端的定时偏移，被叫终端所在的波束标识、被叫终端的PRB偏移和被叫终端的定时偏移。
在将主叫终端和被叫终端对应的波束信息通过控制信令发送至卫星之后，所述卫星可进一步通过与主叫终端之间的承载从主叫终端接收通信信号，根据所述波束信息将所述通信信号从主叫终端对应的波束切换至被叫终端对应的波束，并通过与被叫终端之间的承载将所述通信信号转发至被叫终端。
卫通系统既需要支持同一波束(蜂窝小区)内的TtT业务(即Intra-beam TtTService)，也需要支持不同波束之间的TtT业务(即Inter-beam TtT Service)。因此作为TtT业务的中继通信节点的卫星，需要具备不同波束的信号流/信息流的多路输入/输出交换能力(Multiple Beam I/O Switching)。
工作于透明转发模式的卫星仅具备模拟信号的放大及频段搬移的能力，不具备调制解调以及存储-转发功能。为实现不同波束间的TtT功能，显然星上需要具备射频信号交换能力，即如图9所示，假定波束数为L，需要L×L的射频信号交换矩阵完成不同波束间TtT射频信号的接收、放大与转发。
根据卫通系统的部署特点，如图10所示，可将地面信关站与卫星之间的双向无线通信链路定义为前向信道，使用的频段标记为f1，卫星与终端之间的双向无线通信链路定义为后向信道，使用的频段标记为f2。因为卫通系统采用LTE-FDD技术体制，因此前向信道和后向信道均通过FDD方式实现双工通信，即前向(后向)信道中使用f1DL/f1UL(f2DL/f2UL)两个频点分别进行下行/上行传输。
结合图9与图10可知，对于TtT业务传输，假定位于波束i(i≤L)的UE_A与位于波束j(j≤L)的UE_B建立了TtT业务，卫星将从波束i(波束j)的后向信道的上行频点fUL收到的TtT无线射频信号，放大后转发至波束j(波束i)的后向信道的下行频点fDL，以及波束i(和/或波束j)的前向信道的上行频点fUL，实现TtT的射频信号交换功能以及TtT业务的监听功能。L是波束的总数量。
在在卫星根据所述承载和物理层资源对主叫终端和被叫终端之间的通信信号进行转发之后，当本次会话结束时，可接收被叫终端发送的会话结束信令；将所述会话结束信令转发至主叫终端；接收主叫终端发送的会话结束确认信令，控制卫星释放波束资源，控制地面信关站释放TtT物理层资源，并通知网关释放所述承载。
如图11所示，本发明还提供一种卫星通信系统的数据传输系统，可包括：
地面信关站、卫星控制中心、网关和卫星；
所述卫星控制中心用于获取主叫终端的寻址信息和被叫终端的寻址信息，分别根据主叫终端的寻址信息以及被叫终端的寻址信息，向主叫终端和被叫终端所在的网关发起承载建立请求，向地面信关站发出物理层资源调度请求，所述物理层资源调度请求中携带主叫终端的寻址信息、被叫终端的寻址信息和物理层资源分配信息，并将主叫终端和被叫终端对应的波束信息通过控制信令发送至卫星，为主叫终端和被叫终端分配波束资源；
所述网关用于响应所述承载建立请求建立主叫终端与卫星之间的承载以及被叫终端所在的网关建立被叫终端与卫星之间的承载；
所述地面信关站响应所述物理层资源调度请求为主叫终端和被叫终端分配通信所需的物理层资源，并根据所述物理层资源对主叫终端和被叫终端进行调度；
所述卫星用于根据所述承载、波束信息和物理层资源对主叫终端和被叫终端之间的通信信号进行转发。
3GPP定义的LTE非漫游(Non-roaming)网络架构如图12所示，就LTE接入而言，主要网元包括终端(UE)，基站(eNB)组成的接入网(E-UTRAN，Evolved Universal TerrestrialRadio Access Network，即演进的通用地面无线接入网)，以及主要由移动性管理实体(MME，Mobility Management Entity)、服务网关(Serving Gateway，S-GW)和分组数据网关(PDN Gateway，P-GW)组成的演进型分组域核心网(EPC)。其中：
SGSN：Service GPRS Supporting Node，业务支持节点；
HSS：Home Subscriber Server，归属签约用户服务器；
S1、S3、S4、S5、S6a、S10、S11、S12、LTE-Uu、S1-U、Gx、Rx、SGi为网元间接口；
GERAN：GSM EDGE Radio Access Network，GSM数据增强型接入网；
PCRF：Policy and Charging Rules Function，策略与计费规则功能单元；
PDN：Packet Data Network，分组数据网；
Operator’s IP Services：运营商IP服务；
IMS：IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统；
PSS：Packet Switching Service，分组交换业务。
为实现TtT功能，卫通系统在LTE系统定义的网元基础上，新增自定义网元TtTFunction(TtT功能实体)和TtT Application Server(TtT AS，TtT应用服务实体)。TtT AS网元负责TtT业务的会话管理与呼叫接续，TtT Function负责TtT业务所需无线传输资源、射频信号交换资源的管理与控制，是实现TtT功能最重要的功能实体。支持TtT功能的卫通系统组成如图13所示。
基于该系统组成，表1对系统各接口做简要说明。
表1：系统各接口功能说明
与地面通信系统的终端直通功能不同，卫星系统的TtT传输必须借助于卫星的中继传输服务，而星上中继/交换功能的控制与管理则由地面网络系统负责。因此，TtT通信是一种基于网络控制的终端间通信。因此，仅当终端处于RRC连接态时才能够发起TtT业务连接请求。在TtT通信期间，终端至少需要以类似激活态DRX(Discontinuous Reception，非连续接收)的方式保持与地面信关站的上下行同步与信令和数据通信。
考虑到卫星系统的射频交换功能需要为多个波束的终端服务，为避免冲突与阻塞，需要对其进行集中式控制与管理，该功能有TtT Function完成，而地面信关站对终端的TtT传输相关的调度，必须与TtT Function对星上射频交换资源的分配使用保持一致。也就是说，卫星系统TtT业务的无线传输与射频交换资源实际上是由TtT Function完成分配的。
此外，考虑到TtT AS(Application Server，应用服务)与TtT Function紧密相关，故实现上可部署在同一网元，将其定义为TtT SCC。综上所述，TtT SCC的功能包括三个主要部分：
(1)TtT卫星切换调度：完成卫星射频交换矩阵的资源分配；
(2)TtT中央调度：通过地面信关站完成TtT传输的无线资源管理与控制；
(3)TtT应用服务：完成TtT VoIP业务的会话控制与呼叫接续。
TtT业务的信令流程设计如图14所示。
TtT业务流程说明如表2所示。
表2：TtT业务流程说明
卫星通信的一个重要特点是长时延，远高于地面移动通信系统的传播时延给系统设计带来了诸多挑战。特别是实时性要求高的话音业务时延。本发明设计的TtT技术方案允许终端之间通过卫星直接进行通信，对于未应用TtT的系统，可减少约135×2＝270ms的时延，显著改善实时业务的用户体验，因此对于例如语音这样的对实时传输要求严格的业务具有广阔的应用场景。
本发明提出了一种基于LTE技术体制的TtT通信技术方案，可显著降低话音时延，减少卫通信道长时延对话音业务用户体验的负面影响，改善实时业务的用户体验。该方案的特点在于：
双跳通信模式采用适配长时延信道的LTE技术体制；
TtT模式下，终端间通信链路的建立是基于地面网络(信关站和核心网)的控制，终端处理简单；
星上不需要复杂的数据收发、协议处理、业务交换功能，可靠性高；
引入的空口协议修改少，易于实现。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种卫星通信系统的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取主叫终端的寻址信息和被叫终端的寻址信息，分别根据主叫终端的寻址信息以及被叫终端的寻址信息，向主叫终端和被叫终端所在的网关发起承载建立请求；其中，主叫终端所在的网关建立主叫终端与卫星之间的承载，被叫终端所在的网关建立被叫终端与卫星之间的承载；所述主叫终端和被叫终端均为以TDD的方式在LTE模式与TtT模式之间进行切换的终端；
向地面信关站发出物理层资源调度请求，所述物理层资源调度请求中携带主叫终端的寻址信息、被叫终端的寻址信息和物理层资源分配信息；其中，地面信关站响应所述物理层资源调度请求为主叫终端和被叫终端分配通信所需的物理层资源；所述物理层资源为TtT物理层资源；
将主叫终端和被叫终端对应的波束信息通过控制信令发送至卫星，以触发所述卫星为主叫终端和被叫终端分配波束资源；其中，地面信关站根据所述物理层资源对主叫终端和被叫终端进行调度，卫星根据所述承载、波束信息和物理层资源对主叫终端和被叫终端之间的通信信号进行转发。
2.根据权利要求1所述的卫星通信系统的数据传输方法，其特征在于，获取主叫终端的寻址信息和被叫终端的寻址信息的步骤包括：
接收主叫终端发送的呼叫请求信令，从所述呼叫请求信令中获取主叫终端的寻址信息以及被叫终端的唯一标识；
将所述呼叫请求信令转发至被叫终端所在的网关，并接收被叫终端发送的呼叫接纳信令，从所述呼叫接纳信令中获取被叫终端的寻址信息。
3.根据权利要求2所述的卫星通信系统的数据传输方法，其特征在于，获取主叫终端的寻址信息和被叫终端的寻址信息的步骤包括：
接收主叫终端和被叫终端发送的注册请求；其中，所述注册请求包括主叫终端和被叫终端的注册信息，所述注册信息包括TtTID，主叫终端和被叫终端所在小区对应的波束，主叫终端和被叫终端的地面信关站标识，跟踪区，网关标识和IP地址；
响应所述注册请求对主叫终端和被叫终端进行注册；
从所述注册信息中获取注册后的主叫终端和被叫终端的寻址信息。
4.根据权利要求2所述的卫星通信系统的数据传输方法，其特征在于，在接收被叫终端发送的呼叫接纳信令之后，还包括以下步骤：
将所述呼叫接纳信令发送至主叫终端；
接收主叫终端回复的呼叫确认信令；
将所述呼叫确认信令转发至被叫终端；
在被叫终端收到所述确认信令后，执行分别根据主叫终端的寻址信息以及被叫终端的寻址信息，向主叫终端和被叫终端所在的网关发起承载建立请求的步骤。
5.根据权利要求1所述的卫星通信系统的数据传输方法，其特征在于，所述波束信息包括主叫终端和被叫终端的TtTID、主叫终端所在的波束标识、主叫终端的PRB偏移、主叫终端的定时偏移，被叫终端所在的波束标识、被叫终端的PRB偏移和被叫终端的定时偏移。
6.根据权利要求1所述的卫星通信系统的数据传输方法，其特征在于，在卫星根据所述承载、波束信息和物理层资源对主叫终端和被叫终端之间的通信信号进行转发之后，还包括以下步骤：
接收被叫终端发送的会话结束信令；
将所述会话结束信令转发至主叫终端；
接收主叫终端发送的会话结束确认信令，控制卫星释放波束资源，控制地面信关站释放TtT物理层资源，并通知网关释放所述承载。
7.根据权利要求1所述的卫星通信系统的数据传输方法，其特征在于，在将主叫终端和被叫终端对应的波束信息通过控制信令发送至卫星之后，所述卫星进一步通过与主叫终端之间的承载从主叫终端接收通信信号，根据所述波束信息将所述通信信号从主叫终端对应的波束切换至被叫终端对应的波束，并通过与被叫终端之间的承载将所述通信信号转发至被叫终端。
8.根据权利要求1所述的卫星通信系统的数据传输方法，其特征在于，在向主叫终端所在的网关发起承载建立请求之后，主叫终端所在的网关为主叫终端分配物理层传输信道和逻辑信道，将服务数据单元封装为协议数据单元，根据所述物理层传输信道、逻辑信道和协议数据单元建立主叫终端与卫星之间的承载；
在向被叫终端所在的网关发起承载建立请求之后，被叫终端所在的网关为被叫终端分配物理层传输信道和逻辑信道，将服务数据单元封装为协议数据单元，根据所述物理层传输信道、逻辑信道和协议数据单元建立被叫终端与卫星之间的承载。
9.一种卫星通信系统的数据传输系统，其特征在于，包括：
地面信关站、卫星控制中心、网关和卫星；
所述卫星控制中心用于获取主叫终端的寻址信息和被叫终端的寻址信息，分别根据主叫终端的寻址信息以及被叫终端的寻址信息，向主叫终端和被叫终端所在的网关发起承载建立请求，向地面信关站发出物理层资源调度请求，所述物理层资源调度请求中携带主叫终端的寻址信息、被叫终端的寻址信息和物理层资源分配信息，并将主叫终端和被叫终端对应的波束信息通过控制信令发送至卫星，以触发所述卫星为主叫终端和被叫终端分配波束资源；所述主叫终端和被叫终端均为以TDD的方式在LTE模式与TtT模式之间进行切换的终端；
所述网关用于响应所述承载建立请求建立主叫终端与卫星之间的承载以及被叫终端所在的网关建立被叫终端与卫星之间的承载；
所述地面信关站响应所述物理层资源调度请求为主叫终端和被叫终端分配通信所需的物理层资源，并根据所述物理层资源对主叫终端和被叫终端进行调度；所述物理层资源为TtT物理层资源；
所述卫星用于根据所述承载、波束信息和物理层资源对主叫终端和被叫终端之间的通信信号进行转发。
10.根据权利要求9所述的卫星通信系统的数据传输系统，其特征在于，还包括：
MME、S-Uu接口、S-Ut接口、S1-C接口、S1-U接口、S1-T接口、SGi-T接口、T-Sat接口、T-SC接口、T-SIP接口、TtT Function网元和TtT Application Server网元；其中，所述网关包括S-GW和P-GW；
所述地面信关站通过S-Uu接口与各个终端相连接，各个终端之间通过S-Ut接口相连接，各个地面信关站之间通过S1-C接口相连接，地面信关站与MME之间通过S1-C接口相连接，地面信关站与S-GW通过S1-U接口相连接，地面信关站与TtT Function之间通过S1-T接口相连接，P-GW与TtT Function之间通过SGi-T接口相连接，卫星与TtT Function之间通过T-Sat接口相连接，TtT Application Server网元与TtT Function网元之间通过T-SC接口相连接，Application Server网元与终端通过T-SIP接口相连接；
所述S-Uu接口用于提供网络侧对TtT业务的支持与控制功能，所述S-Ut接口基于LTESC-FDMA物理层技术实现，用于通过卫星进行单跳中继，所述S1-T接口用于传输TtTFunction对S-Uu接口的TtT无线资源管理以及调度设置信令，所述SGi-T接口用于提供承载的动态创建、修改和删除功能，所述T-Sat接口用于传输TtT Function对卫星的配置信令，所述T-SC接口用于将TtT Application Server网元的数据传输服务提供至TtT Function网元，所述T-SIP接口用于进行呼叫接续及会话管理。
11.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
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