CN108429578B - 一种卫星移动通信系统TtT通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种卫星移动通信系统终端业务数据不经过核心网流转直接在星上交换(TtT通信)的方法，涉及卫星移动通信领域无线资源控制连接建立和资源分配方面的技术。它详细描述了系统的网元功能设计和业务建立及资源分配过程中各种信令及数据传输的流程。主要通过设计一种卫星移动通信系统中将资源分配过程融合到无线资源控制连接建立过程中的方法，解决远高于地面的卫星移动通信系统的传播时延给实时性要求高的话音业务带来的影响。本发明可应用于卫星移动通信系统场景中，能有效地减少卫通信道长时延对话音业务用户体验的负面影响，明显提高用户感受。

Description

一种卫星移动通信系统TtT通信方法
技术领域：
本发明公开一种卫星移动通信系统TtT通信方法，涉及卫星移动通信领域无线资源控制连接建立和资源分配过程，用于解决卫星移动通信系统传输延迟大对实时通信业务造成的影响。
背景技术：
基于地球同步轨道卫星的移动通信系统具有地面移动通信系统不可比拟的广覆盖特性，但是远高于地面移动通信系统的传播时延也给系统设计带来了诸多挑战。PDA、tablet PC、iPhone等移动智能设备日益普及，视频电话、移动流媒体等基于移动宽带数据业务的各种新应用不断涌现，这些应用对移动通信中的数据传输速率等服务性能提出了更高的要求。此外，各种实时通信业务的需求日益增长，实时通信业务对数据传输的时延要求较高。如何保障实时通信业务的传输质量，建立高速率、低时延、用户体验良好的移动通信网络成为卫星移动通信领域研究的一个热点。
卫星移动通信系统中各无线节点依靠卫星中继进行通信，为降低话音时延引入TtT模式，即“终端到终端”通信模式。该模式是一种单跳中继模式，如图1中黑色实线所示，即地面终端(以下简称UE)间通信由卫星直接予以转发，而不是转发至地面基站(以下简称S-eNB)。由地球同步卫星轨道高度经简单计算可知卫星与地面节点间的无线传播时延约为270ms，因此TtT模式可减少约540ms的时延，显著改善实时业务的用户体验。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种卫星移动通信系统TtT通信方法，通过网元TtT卫星呼叫控制中心分配TtT资源给实时业务终端，从而实现业务数据不经过核心网转发而通过卫星直接流转。
本发明采用的技术方案为：
一种卫星移动通信系统TtT通信方法，包括以下步骤：
(1)在卫星移动通信系统中部署TtT卫星呼叫控制中心；
(2)完成网络附着的主叫UE与被叫UE，利用默认承载所提供的IP传输通道注册至TtT卫星呼叫控制中心；
(3)主叫UE通过默认承载提供的IP传输通道，向TtT卫星呼叫控制中心发送呼叫请求信令，所述的呼叫请求信令携带主叫UE以及被叫UE的TtT标识，以及主叫UE的小区无线连接标识；
(4)TtT卫星呼叫控制中心向S-EPC发起TtT专用无线接入承载建立请求，S-EPC为主叫和被叫UE建立TtT专用无线接入承载，并回复TtT卫星呼叫控制中心TtT专用无线接入承载建立成功响应；
(5)TtT卫星呼叫控制中心向S-eNB发出携带TtT标识和物理资源块分配方案信息的TtT物理资源调度请求，S-eNB收到TtT物理资源调度请求后确认UE的状态以及物理资源块分配方案，并建立TtT专用无线承载，S-eNB利用建立的TtT专用无线承载按照已协商的TtT物理资源块分配方案进行主叫UE与被叫UE的半静态调度，并向TtT卫星呼叫控制中心回复TtT物理资源调度响应；
(6)TtT卫星呼叫控制中心向卫星发出TtT业务资源配置请求，并指明TtT会话标识、输入波束标识以及为主被叫UE建立的上下行物理资源，卫星收到TtT业务资源配置请求后建立业务资源交换矩阵，同时向TtT卫星呼叫控制中心确认配置完成，完成经卫星单跳中继的TtT直通数据通道的建立；
(7)主叫与被叫UE的TtT业务数据通过TtT直通数据通道直接经过卫星转发至对方，且TtT业务进行期间，UE仍维持与S-eNB的同步状态和信令连接；
(8)被叫UE向TtT卫星呼叫控制中心发送结束TtT业务请求，TtT卫星呼叫控制中心收到结束TtT业务请求后控制卫星释放TtT业务交换资源，控制S-eNB释放TtT物理资源，并通知S-EPC释放TtT专用无线接入承载。
其中，步骤(5)中S-eNB建立的TtT专用无线承载包括MAC层和物理层，MAC层为TtT专用无线承载的传输定义TtT逻辑信道，物理层定义TtT物理层信道，并为MAC层建立TtT传输信道，且MAC层将TtT专用无线承载的业务数据单元封装为独立的TtT协议数据单元，通过TtT传输信道交由物理层，物理层通过TtT物理层信道完成收发。
本发明与背景技术相比具有如下优点：
1、在本发明中，设计了一种终端到终端直接通信的方法，重新设计网元功能和信令流程，实现终端数据在卫星上的直接转发，从而在高轨卫星通信系统中减少延时540ms，提高用户体验。
2、本发明能实现终端用户两种模式的工作方式，即TtT模式和LTE模式。当星上交换或无线资源受限，可能使得TtT的呼叫建立不成功时，系统可以通过LTE模式实现终端间的话音业务。当资源不再受限，已建立的LTE模式的话音业务可以转换为TtT模式继续。
附图说明：
图1是本发明所涉及的卫星移动通信系统应用场景示意图；
图2是本发明的卫星移动通信业务流程图；
图3是本发明的资源分配工作流程图。
具体实施方式：
本发明具体实施方法描述如下：
图1是本发明所涉及的卫星移动通信系统应用场景示意图。本发明综合借鉴现有的地面移动通信系统无线资源控制连接建立过程和资源分配的方法，依照卫星移动通信的特点，提出了一种卫星移动通信系统终端业务数据不经过核心网流转直接在星上交换(TtT通信)的方法。在地面移动通信系统中，终端业务数据都是经过核心网进行流转。为了实现本发明，提供了一个卫星移动通信系统，其中包括卫星移动终端UE、GEO同步卫星、接入网S-eNB、核心网S-EPC、TtT卫星呼叫控制中心。TtT卫星呼叫控制中心负责TtT业务在终端、卫星、接入网、核心网各个网元的资源管理，使终端工作在TtT业务模式或LTE模式。
图2是本发明的卫星移动通信TtT业务流程图，包括以下步骤：
(1)在卫星移动通信系统中部署TtT卫星呼叫控制中心；
(2)完成网络附着的主叫UE与被叫UE，利用默认承载所提供的IP传输通道注册至TtT卫星呼叫控制中心；
(3)主叫UE通过默认承载提供的IP传输通道，向TtT卫星呼叫控制中心发送呼叫请求信令，其中所述的呼叫请求信令携带主叫UE以及被叫UE的TtT标识，以及主叫UE的小区无线连接标识；
(4)TtT卫星呼叫控制中心向S-EPC发起TtT专用无线接入承载建立请求，S-EPC为主叫和被叫UE建立TtT专用无线接入承载，S-EPC回复TtT卫星呼叫控制中心专用无线接入承载建立成功响应；
(5)TtT卫星呼叫控制中心向S-eNB发出TtT物理资源调度请求，其中携带TtT标识、物理资源块分配方案信息，S-eNB收到TtT物理资源调度请求后确认UE状态以及物理资源块分配方案，并建立TtT专用无线承载，S-eNB利用建立的TtT专用无线承载开始按照已协商的TtT物理资源块分配方案进行主叫与被叫UE的半静态调度，并向TtT卫星呼叫控制中心回复TtT物理资源调度响应。
S-eNB建立的TtT专用无线承载包括MAC层和物理层，MAC层为TtT专用无线承载的传输定义TtT逻辑信道，物理层定义TtT物理层信道，并为MAC层建立TtT传输信道，且MAC层将TtT专用无线承载的业务数据单元封装为独立的TtT协议数据单元，通过TtT传输信道交由物理层，物理层通过TtT物理层信道完成收发。
(6)TtT卫星呼叫控制中心向卫星发出TtT业务资源配置请求，指明TtT会话标识、输入波束标识、以及为主被叫UE建立的上下行物理资源，卫星收到TtT业务资源配置请求后建立业务资源交换矩阵，同时向TtT卫星呼叫控制中心确认配置完成，完成经卫星单跳中继的TtT直通数据通道的建立；
(7)主叫与被叫UE的TtT业务数据通过TtT直通数据通道直接经过卫星转发至对方，且TtT业务进行期间，UE仍维持与S-eNB的同步状态和信令连接；
(8)被叫UE向TtT卫星呼叫控制中心发送结束TtT业务请求，TtT卫星呼叫控制中心控制卫星释放TtT业务交换资源，TtT卫星呼叫控制中心控制S-eNB释放TtT物理资源，TtT卫星呼叫控制中心通知S-EPC释放TtT专用无线接入承载。
图3是本发明的资源分配工作流程图。TtT卫星呼叫控制中心负责TtT业务在终端、卫星、接入网、核心网各个网元的资源管理，使终端工作在TtT业务模式或LTE模式。主叫UE通过默认承载提供的IP传输通道，向TtT卫星呼叫控制中心发送呼叫请求信令时，若卫星TtT资源可用，则发起TtT呼叫请求；否则，发起LTE呼叫请求。
本发明的上述各实施例，独创了卫星移动通信系统中TtT通信网元部署和信令设计方法，尤其该实施例适用于卫星移动通信系统，能有效地减少长时延对话音业务用户体验的负面影响，明显提高用户感受。

Claims (2)

1.一种卫星移动通信系统TtT通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在卫星移动通信系统中部署终端到终端TtT卫星呼叫控制中心；
(2)完成网络附着的主叫UE与被叫UE，利用默认承载所提供的IP传输通道注册至TtT卫星呼叫控制中心；
(3)主叫UE通过默认承载提供的IP传输通道，向TtT卫星呼叫控制中心发送呼叫请求信令，所述的呼叫请求信令携带主叫UE以及被叫UE的TtT标识，以及主叫UE的小区无线连接标识；
(4)TtT卫星呼叫控制中心向核心网S-EPC发起TtT专用无线接入承载建立请求，S-EPC为主叫UE和被叫UE建立TtT专用无线接入承载，并回复TtT卫星呼叫控制中心TtT专用无线接入承载建立成功响应；
(5)TtT卫星呼叫控制中心向S-eNB发出携带TtT标识和物理资源块分配方案信息的TtT物理资源调度请求，S-eNB收到TtT物理资源调度请求后确认UE的状态以及物理资源块分配方案，并建立TtT专用无线承载，S-eNB利用建立的TtT专用无线承载按照已协商的TtT物理资源块分配方案进行主叫UE与被叫UE的半静态调度，并向TtT卫星呼叫控制中心回复TtT物理资源调度响应；
(6)TtT卫星呼叫控制中心向卫星发出TtT业务资源配置请求，并指明TtT会话标识、输入波束标识以及为主被叫UE建立的上下行物理资源，卫星收到TtT业务资源配置请求后建立业务资源交换矩阵，同时向TtT卫星呼叫控制中心确认配置完成，完成经卫星单跳中继的TtT直通数据通道的建立；
(7)主叫与被叫UE的TtT业务数据通过TtT直通数据通道直接经过卫星转发至对方，且TtT业务进行期间，UE仍维持与S-eNB的同步状态和信令连接；
(8)被叫UE向TtT卫星呼叫控制中心发送结束TtT业务请求，TtT卫星呼叫控制中心收到结束TtT业务请求后控制卫星释放TtT业务交换资源，控制S-eNB释放TtT物理资源，并通知S-EPC释放TtT专用无线接入承载。
2.根据权利要求1所述的一种卫星移动通信系统TtT通信方法，其特征在于，步骤(5)中S-eNB建立的TtT专用无线承载包括MAC层和物理层，MAC层为TtT专用无线承载的传输定义TtT逻辑信道，物理层定义TtT物理层信道，并为MAC层建立TtT传输信道，且MAC层将TtT专用无线承载的业务数据单元封装为独立的TtT协议数据单元，通过TtT传输信道交由物理层，物理层通过TtT物理层信道完成收发。
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