CN110149693B - 卫星移动通信网络、系统、周期性位置更新时长的计算及更新方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种卫星移动通信系统周期性位置更新时长计算方法，能根据移动终端所处的位置和其移动速度来计算周期性位置更新时长，以使得每个移动终端都使用不同的周期性位置更新时长。进一步，还公开一种卫星移动通信系统周期性位置更新方法，卫星移动通信网络和系统。本发明考虑移动终端自身的移动速度来计算周期性位置更新时长，不同移动速度的移动终端使用不同的周期性位置更新时长，其中的移动速度还可根据需求选择动态或静态的方式获得，从而适应不同精准度要求的应用场景，使资源最大化利用。

Description

卫星移动通信网络、系统、周期性位置更新时长的计算及更新 方法

技术领域

本发明属于多波束卫星移动通信技术领域，具体涉及一种多波束卫星移动通信系统周期性位置更新时长的计算方法。

背景技术

如图1所示，多波束卫星移动通信系统通常由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段由一颗或者多颗GEO(Geostationary Orbit，地球同步轨道)卫星组成；地面段由卫星测控中心和信关站组成；用户段由各种用户终端组成，可以是手持终端，也可以是便携终端或者车载终端等其他类型的终端。其中，地面段的信关站的组成主要包括：天线及射频设备、信关站控制器、信关站管理中心、移动交换中心(MSC)、归属为止寄存器(HLR)和访问位置寄存器(VLR)等设备。多波束卫星移动通信具有如下特点：1)通信距离远，传输时延长，GEO卫星的最大通信距离可达18000公里；2)覆盖范围广，点波束大，直径可达到几百公里；3)通信容量大，能传送的业务类型多，信令流程复杂；4)无线资源稀缺；5)卫星移动终端相对于地面移动网终端，功耗较大，工作时间较短。

结合图2所示，在卫星移动通信系统中，位置区由一个或者几个点波束组成，每个位置区都有一个位置区码；结合图3所示，寻呼区由一个或者几个点波束组成。当移动终端被寻呼时，网络会在移动终端所处的寻呼区内对其进行寻呼，所以，移动终端在移动过程中，要及时的通知网络自己所处的寻呼区，以便网络能够顺利的对其进行寻呼。根据不同卫星移动通信系统的网络规划和移动终端用户的地理分布，位置区可能包含一个或者几个寻呼区。由于卫星波束覆盖较大，一般将一个点波束作为一个寻呼区，位置区通常包含若干个寻呼区。当移动终端的位置区发生改变时，会通过通用位置更新流程来通知卫星网络移动终端所处的位置区发生改变，以便卫星网络(全称“卫星移动通信网络”)更新移动终端在数据库中的位置区信息和寻呼区信息。如图4所示的情况，如果位置区包含若干个寻呼区，每个寻呼区只包含一个点波束，则移动终端在移动过程中，即使没有发生位置区的改变，也有可能会使寻呼区发生变化，这时，移动终端便需要通过用周期性位置更新来通知卫星网络其所处的位置信息，包括位置区信息和经纬度信息，这样，当有寻呼时，网络就可以通过位置信息判断出该移动终端所处的寻呼区，以便在正确的寻呼区发起寻呼，如果不能周期性的通知卫星网络移动终端的位置，则当有寻呼时，网络就不能及时有效的寻呼到该移动终端。周期性位置更新通过使用通用位置更新流程来实现，并且在发送到网路侧的位置更新请求消息中，将位置更新类型信息单元的标志位设置为周期性位置更新。移动终端内有一个控制周期性位置更新发起时间间隔长短的定时器，叫做周期性位置更新定时器。每次该定时器超时，则发起周期性位置更新流程。卫星网络会在位置更新响应消息中，通知移动终端新的周期性位置更新定时器的时长。周期性位置更新流程成功后，移动终端会以一个默认值或者卫星网络通知的新值重新启动并计时。

目前，在确定周期性位置更新定时器的时长只考虑了移动终端所处的位置信息，未考虑到移动终端自身的移动速度，因此，计算的时长并不适用于所有移动终端。例如：对于移动速度较快的移动终端，如果周期性位置更新定时器设置时长较长，此终端有可能在定时器没超时就已经超出了寻呼区，必然会导致无法有效寻呼到这个终端；相反，对于移动速度较慢的移动终端，如果周期性位置更新定时器设置时长较短，此终端会频繁的进行没有必要的周期性位置更新，浪费系统紧俏的无线资源，必然会导致此终端过早的耗尽电量，大大缩短使用时间。

发明内容

本发明公开一种卫星移动通信系统周期性位置更新时长计算方法及其相应的周期性位置更新时长的更新方法、卫星移动通信网络和系统，能根据移动终端所处的位置和其移动速度来计算周期性位置更新时长(通常也指的是位置更新周期定时器时长)，以克服现有技术计算的周期性位置更新时长不能很好的适用于所有移动终端的技术问题。

不同移动速度的移动终端使用的位置更新周期定时器时长应该是不同的。定时器的时长应该根据移动终端所处的位置和其移动速度来计算，基本原则为：移动终端在两次周期性位置更新的时间间隔内，刚好移动出当前的点波束而进入另一个点波束。据此，可设置卫星网络根据移动终端当前所处的位置和移动速度来计算出周期性位置更新定时器的时长，以使得每个移动终端都使用不同的周期性位置更新定时器时长。具体技术方案包括：

方案一：一种卫星移动通信系统周期性位置更新时长的计算方法，卫星移动通信网络采用多波束覆盖技术，单个点波束覆盖范围构成所述卫星移动通信网络的一个寻呼区，一个位置区包含至少一个寻呼区；

根据移动终端上报信息中包含的其当前所在的位置信息计算所述移动终端移出当前所在的点波束的最短行程为L；所述位置信息包括位置区信息和经纬度信息；所述最短行程L的计算公式为：L＝R-r，其中，R为点波束的半径，r为移动终端到点波束中心的距离；

根据所述最短行程L和移动终端的移动速度计算新的周期性位置更新时长T；所述周期性位置更新时长T的计算公式为：T＝L/v，其中，v为移动终端的移动速度。

作为一种优选方案，所述上报信息还包含移动终端所属终端类型；所述卫星移动通信网络预存有包含终端类型与移动速度对应关系的速度列表；根据所述终端类型查找其在所述速度列表对应的移动速度即得到该移动终端的移动速度。

作为一种优选方案，所述上报信息还包含移动终端的身份识别标志；所述卫星移动通信网络预存有包含身份识别标志与移动速度对应关系的速度列表；根据所述身份识别标志查找其在所述速度列表对应的移动速度即得到该移动终端的移动速度。

作为一种优选方案，所述上报信息还包含移动终端上传的移动速度；所述移动速度为移动终端通过自带的测量速度的传感器测得的当前移动速度。

作为一种优选方案，所述上报信息还包含移动终端上传的移动速度；所述移动速度为移动终端通过自带的测量速度的传感器测得的上一个位置更新周期内的平均移动速度。

方案二：一种卫星移动通信系统周期性位置更新方法，卫星移动通信网络采用多波束覆盖技术，单个点波束覆盖范围构成所述卫星移动通信网络的一个寻呼区，一个位置区包含一个或多个寻呼区；

接收移动终端发送的上报信息，所述上报信息包含移动终端当前所在位置信息；

采用方案一所述的卫星移动通信系统周期性位置更新时长的计算方法计算新的周期性位置更新时长T；即：卫星移动通信网络接收移动终端发送的上报信息，根据所述上报信息获得移动终端的移动速度；根据所述位置信息计算所述移动终端移出当前所在的点波束的最短行程为L；所述最短行程L的计算公式为：L＝R-r，其中，R为点波束的半径，r为移动终端到点波束中心的距离；根据所述最短行程L和移动终端的移动速度计算新的周期性位置更新时长T；所述周期性位置更新时长T的计算公式为：T＝L/v，其中，v为移动终端的移动速度；向所述移动终端发放所述周期性位置更新时长T。

移动终端获取卫星移动通信网络根据上报信息计算得到的新的周期性位置更新时长T，根据所述周期性位置更新时长T启动周期性位置更新定时器；在所述定时器超时时，启动周期性位置更新流程并重复上述操作。

方案三：一种卫星移动通信网络，采用多波束覆盖技术，单个点波束覆盖范围构成所述卫星移动通信网络的一个寻呼区，一个位置区包含至少一个寻呼区；

所述卫星移动通信网络被构造为：接收移动终端的上报信息，所述上报信息包含移动终端当前所在位置信息；采用方案一所述的卫星移动通信系统周期性位置更新时长的计算方法计算新的周期性位置更新时长T；向所述移动终端发放所述周期性位置更新时长T。

方案四：一种卫星移动通信系统，包括卫星移动通信网络和移动终端，所述卫星移动通信网络采用多波束覆盖技术，单个点波束覆盖范围构成所述卫星移动通信网络的一个寻呼区，一个位置区包含至少一个寻呼区；

所述卫星移动通信网络被构造为：接收移动终端的上报信息，所述上报信息包含移动终端当前所在的位置信息；所述位置信息包括位置区信息和经纬度信息；根据所述上报信息获得移动终端的移动速度；根据所述位置信息计算所述移动终端移出当前所在的点波束的最短行程为L；所述最短行程L的计算公式为：L＝R-r，其中，R为点波束的半径，r为移动终端到点波束中心的距离；根据所述最短行程L和移动终端的移动速度计算新的周期性位置更新时长T；所述周期性位置更新时长T的计算公式为：T＝L/v，其中，v为移动终端的移动速度；向所述移动终端发放所述周期性位置更新时长T；

所述移动终端被构造为：发送上报信息至卫星移动通信网络；获取卫星移动通信网络根据上报信息计算得到的新的周期性位置更新时长T，根据所述周期性位置更新时长T启动周期性位置更新定时器；在所述定时器超时时，启动周期性位置更新流程并重复上述操作。

作为一种优选方案，所述上报信息还包含移动终端所属终端类型；所述卫星移动通信网络还被构造为：预存有包含终端类型与移动速度对应关系的速度列表，根据所述终端类型查找其在所述速度列表对应的移动速度即得到该移动终端的移动速度；

作为一种优选方案，所述上报信息还包含移动终端的身份识别标志；所述卫星移动通信网络还被构造为：预存有包含身份识别标志与移动速度对应关系的速度列表，根据所述身份识别标志查找其在所述速度列表对应的移动速度即得到该移动终端的移动速度。

作为一种优选方案，所述移动终端还被构造为：通过自带的测量速度的传感器测得的当前移动速度；所述上报信息还包含移动终端的移动速度，即所述移动终端上传的当前移动速度。

作为一种优选方案，所述移动终端还被构造为：通过自带的测量速度的传感器测得的上一个位置更新周期内的平均移动速度；所述上报信息还包含移动终端的移动速度，即所述移动终端上传的平均移动速度。

有益效果：

本发明所提出的卫星移动通信系统周期性位置更新时长的计算方法，不仅根据移动终端自身的位置信息，还考虑移动终端自身的移动速度来计算周期性位置更新时长。不同移动速度的移动终端使用不同的周期性位置更新定时器时长，移动速度较快的移动终端使用相对短的定时器时长，可以及时的通知网络其寻呼区的改变，使得有寻呼时可以及时的对其进行寻呼；移动速度较慢的移动终端使用相对长的定时器时长，可以有效的降低移动终端的功耗，节省系统的无线资源，延长移动终端的工作时间。其中的移动速度还可根据需求选择动态或静态的方式获得，以适应不同精准度要求的应用场景，使资源最大化利用。

附图说明

图1卫星通信系统示意图；

图2位置区和点波束的关系示意图；

图3寻呼区和点波束的关系示意图；

图4位置区、寻呼区和点波束的关系示意图；

图5周期性位置更新的流程图；

图6周期性位置更新定时器时长计算方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步解释说明。

结合图1所示，实施例公开一种卫星移动通信系统，主要由空间段的GEO卫星、地面段的卫星测控中心和信关站、以及用户段的移动终端构成。其中，GEO卫星为多波束GEO卫星，具有多个点波束，用于转发移动终端与信关站之间的通信信号。卫星测控中心是指挥卫星工作的枢纽，也是卫星的地面指挥部，控制着卫星的运行。信关站完成移动终端到移动终端之间、地面网和移动终端之间业务信息和信令信息传输、交换以及相关管理等任务。移动终端由各种用户终端组成，可以是手持终端，也可以是便携终端或者车载终端等其他类型的终端。

由于卫星波束覆盖范围较大，一般将一个点波束的覆盖范围作为一个寻呼区，位置区通常包含一个或者若干个寻呼区。如图4所示的情况，位置区包含多个寻呼区，每个寻呼区包含一个点波束。当移动终端的位置区发生改变时，会通过通用位置更新流程来通知卫星网络(本文中即“卫星移动通信网络”)移动终端所处的新位置信息(包括位置区信息和经纬度信息)，以便卫星网络更新移动终端在数据库中的位置信息和寻呼区信息，以便需要寻呼此移动终端时能够及时的进行寻呼。当移动终端的位置区没有发生变化时，即，移动终端在位置区内移动，寻呼区也有可能发生变化，这时就需要通过周期性位置更新流程来周期性地通知卫星网络其所处的位置信息。

结合图5所示，周期性位置更新的流程如下：

步骤1、移动终端开机并入网，同时向卫星网络上报位置信息、终端类型等信息。

步骤2、卫星网络根据移动终端的类型和上报的位置信息计算新的周期性位置更新定时器的时长(即周期性位置更新时长)，并通知相应的移动终端。

步骤3、移动终端以新的时长启动周期性位置更新定时器。

步骤4、当周期性位置更新定时器超时时，移动终端启动周期性位置更新流程，上报当前位置信息等信息，并跳转至步骤2，重复上述操作。

需要说明的是，多个不同移动终端的更新时长信令的发放方式采用现有技术即可实现，例如可参考公开号为CN101674648的中国专利“卫星移动通信网络周期性位置更新方法、系统和移动终端”所述的方案，此处不再赘述。

其中，根据不同的移动终端的移动速度和当前的位置信息的具体计算方法如下：

通常每个点波束中心的位置是相对固定的，一个点波束的覆盖范围近似一个圆，其半径也可预先获知。如图6所示，圆表示一个点波束，移动终端位于点波束内。由于移动终端的移动方向不定，移动终端移动出点波束距离最短行程为L，通过速度计算出的移动出点波束的时间也是最短的，这样能保证移动终端在移动出寻呼区时能够及时的进行周期性位置更新。

移动终端移动出点波束的最短行程L的计算公式如下：

L＝R-r

式中，R为点波束的半径，r为移动终端到点波束中心的距离，因为每个点波束中心的位置是相对固定的，所以卫星网络可以通过位置更新流程中移动终端上报的位置信息来计算得到r。

卫星网络计算出的周期性位置更新定时器的时长T计算公式如下：

T＝L/v

式中，v是移动终端的移动速度。

其中，移动终端移动速度v的获取方法实施例中给出两种：

(1)静态获取法：网络端预存各种移动终端的移动速度列表，例如，某手持终端的移动速度为1.0米/秒，某车载终端的移动速度为10米/秒，等等。网络可以通过位置更新流程中移动终端上报的终端类型参数得知该移动终端的类型，然后通过查找移动速度列表，获取该移动终端的移动速度。当然，也可以通过移动终端上报的唯一身份识别码得知该移动终端的类型。进一步的，还可同时上传移动终端的终端类型和身份识别码，先在移动速度列表中找到移动终端所属的终端类型，再在该类型下进一步获得更细分的移动速度。

(2)动态获取法：移动终端具有测量速度的传感器，可以获取自身的移动速度，然后通过周期性位置更新流程通知网络移动终端的移动速度。进一步的，还实时计算两个更新周期之间的平均移动速度，并将其作为最新上传的移动速度。

实际应用时，动态获取法得到的移动终端的移动速度相对更准确，但由于动态获取法需要在信令中携带额外的速度参数，增加信令处理的复杂度；同时，移动终端使用速度传感器获取移动速度也会消耗一定的电量，减少移动终端的使用时间，所以一般采用静态获取法即可；如果遇到特殊任务时，对通信保障要求比较高，则可采用动态获取法。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卫星移动通信系统周期性位置更新时长的计算方法，卫星移动通信网络采用多波束覆盖技术，单个点波束覆盖范围构成所述卫星移动通信网络的一个寻呼区，一个位置区包含至少一个寻呼区；其特征在于：

根据移动终端上报信息中包含的其当前所在的位置信息计算所述移动终端移出当前所在的点波束的最短行程为L；所述位置信息包括位置区信息和经纬度信息；所述最短行程L的计算公式为：L＝R-r，其中，R为点波束的半径，r为移动终端到点波束中心的距离；

根据所述最短行程L和移动终端的移动速度计算新的周期性位置更新时长T；所述周期性位置更新时长T的计算公式为：T＝L/v，其中，v为移动终端的移动速度。

2.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述上报信息还包含移动终端所属终端类型；所述卫星移动通信网络预存有包含终端类型与移动速度对应关系的速度列表；根据所述终端类型查找其在所述速度列表对应的移动速度即得到该移动终端的移动速度。

3.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述上报信息还包含移动终端的身份识别标志；所述卫星移动通信网络预存有包含身份识别标志与移动速度对应关系的速度列表；根据所述身份识别标志查找其在所述速度列表对应的移动速度即得到该移动终端的移动速度。

4.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述上报信息还包含移动终端上传的移动速度；所述移动速度为移动终端通过自带的测量速度的传感器测得的当前移动速度。

5.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述上报信息还包含移动终端上传的移动速度；所述移动速度为移动终端通过自带的测量速度的传感器测得的上一个位置更新周期内的平均移动速度。

6.一种卫星移动通信系统周期性位置更新方法，所述卫星移动通信网络采用多波束覆盖技术，单个点波束覆盖范围构成所述卫星移动通信网络的一个寻呼区，一个位置区包含一个或多个寻呼区；其特征在于：

接收移动终端发送的上报信息，所述上报信息包含移动终端当前所在位置信息；

采用如权利要求1至5任意一项所述的卫星移动通信系统周期性位置更新时长的计算方法计算新的周期性位置更新时长T；

向所述移动终端发放所述周期性位置更新时长T。

7.一种卫星移动通信网络，采用多波束覆盖技术，单个点波束覆盖范围构成卫星移动通信网络的一个寻呼区，一个位置区包含至少一个寻呼区；其特征在于，所述卫星移动通信网络被构造为：

接收移动终端的上报信息，所述上报信息包含移动终端当前所在位置信息；

采用如权利要求1至5任意一项所述的卫星移动通信系统周期性位置更新时长的计算方法计算新的周期性位置更新时长T；

向所述移动终端发放所述周期性位置更新时长T。

8.一种卫星移动通信系统，包括卫星移动通信网络和移动终端，所述卫星移动通信网络采用多波束覆盖技术，单个点波束覆盖范围构成所述卫星移动通信网络的一个寻呼区，一个位置区包含至少一个寻呼区；其特征在于：

所述卫星移动通信网络被构造为：

接收移动终端的上报信息，所述上报信息包含移动终端当前所在的位置信息；所述位置信息包括位置区信息和经纬度信息；

根据所述上报信息获得移动终端的移动速度；

根据所述位置信息计算所述移动终端移出当前所在的点波束的最短行程为L；所述最短行程L的计算公式为：L＝R-r，其中，R为点波束的半径，r为移动终端到点波束中心的距离；

根据所述最短行程L和移动终端的移动速度计算新的周期性位置更新时长T；所述周期性位置更新时长T的计算公式为：T＝L/v，其中，v为移动终端的移动速度；

向所述移动终端发放所述周期性位置更新时长T；

所述移动终端被构造为：

发送上报信息至卫星移动通信网络；

获取卫星移动通信网络根据上报信息计算得到的新的周期性位置更新时长T，根据所述周期性位置更新时长T启动周期性位置更新定时器；

在所述定时器超时时，启动周期性位置更新流程并重复上述操作。

9.如权利要求8所述的卫星移动通信系统，其特征在于：所述上报信息还包含移动终端所属终端类型；所述卫星移动通信网络还被构造为：预存有包含终端类型与移动速度对应关系的速度列表，根据所述终端类型查找其在所述速度列表对应的移动速度即得到该移动终端的移动速度；

或者，所述上报信息还包含移动终端的身份识别标志；所述卫星移动通信网络还被构造为：预存有包含身份识别标志与移动速度对应关系的速度列表，根据所述身份识别标志查找其在所述速度列表对应的移动速度即得到该移动终端的移动速度。

10.如权利要求8所述的卫星移动通信系统，其特征在于：所述移动终端还被构造为：通过自带的测量速度的传感器测得的当前移动速度；所述上报信息还包含移动终端的移动速度，即所述移动终端上传的当前移动速度；

或者，所述移动终端还被构造为：通过自带的测量速度的传感器测得的上一个位置更新周期内的平均移动速度；所述上报信息还包含移动终端的移动速度，即所述移动终端上传的平均移动速度。

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