CN110636609A - 基于卫星网络终端寻呼优化的方法 - Google Patents

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吕东
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Abstract

本发明提供一种基于卫星网络终端寻呼优化的方法，核心网根据用户终端UE位置更新时携带的Cell‑ID，访问卫星运控中心并获取该Cell‑ID对应的地面地理信息或空间地理信息，转换为LAI，通过用户位置报告写入GMLC；网络侧向用户终端UE发起寻呼时，核心网向GMLC请求该用户终端UE的LAI，转换为地面地理信息或空间地理信息；核心网根据所述地面地理信息或空间地理信息向卫星运控中心查询相应的卫星信息和波束信息，通过一颗或多颗卫星和对应的gNB下发寻呼消息。通过本发明的方法，核心网可以较为准确地将寻呼消息发往目标用户终端UE，达到了在卫星网络中准确地寻呼用户终端的目的。

Description

基于卫星网络终端寻呼优化的方法
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，特别涉及基于卫星网络终端寻呼优化的方法。
背景技术
在LEO卫星网络中，用户终端UE可以向卫星发送消息，通过测控站访问核心网，与数据网络进行信息交互。卫星网络克服了地面移动网络在高山、大海和偏远地区等环境恶劣、人口稀少的地方架设基站非常困难的问题，拥有非常大的前景。
LEO(低轨卫星)网络通信系统由多个低轨卫星组成。低轨卫星运行轨道具有时变性，为了便于管理和实现多星系统的实时通信，卫星不仅需要与地球的信关站相连，各个卫星之间也需要通过星间链路相连。LEO低轨卫星网络通信系统的优势在于：轨道高度低，传输时延短；路径损耗小，频率复用效率更高；现有多址、点波束等等技术为LEO卫星移动通信提供了技术保障。
在5G地面移动通信网络中，用户终端UE驻留在服务小区中，该小区接入网内有唯一标识，只要用户终端UE停留的注册小区不变，就不用进行位置更新。当网络侧发起对用户终端UE的寻呼时，AMF会尝试在该注册区内的所有小区上寻呼用户终端UE。但在卫星网络中，非同步卫星相对于地面在实时变化，即卫星在地面的波束覆盖区域在实时变化，核心网无法根据用户终端UE注册时的波束信息和卫星信息向AMF提供位跟踪区信息，如果出现寻呼用户终端UE的请求时，该寻呼将无法顺利实现。
GMLC(Gateway Mobile Location Center)网关移动位置中心，是外部位置程序访问GSM PLMN(公共陆地移动网)的第一个结点，它执行注册授权检查和从HLR(HomeLocation Register，归属位置寄存器)/HSS(Home Subscriber Server,归属签约用户服务器)/UDM(用户数据模块)请求路由信息，一个PLMN可能会有多个GMLC。GMLC存储UE当前的Cell ID信息，供其他合法授权的应用申请调用。
在5G地面移动网络中，用户终端UE注册到核心网时，消息中会携带所属服务小区标识Cell-ID，AMF保存该Cell-ID作为用户终端UE的估计位置信息。当用户终端UE切换服务小区时，会重新进行注册，AMF中保存的Cell-ID会随之更改。当网络侧寻呼用户终端UE时，AMF则查询用户终端UE所在的小区标识Cell-ID，然后将下行消息通过Cell-ID对应的gNB下发给用户终端。
在卫星网络中，卫星的运行轨道具有时变性。用户终端UE通过卫星注册到核心网，经过一段时间后，用户终端UE会相对地离开该卫星的地面波束覆盖区域(即使用户终端UE没有移动)。因此，使用5G地面移动网络的终端寻呼方法无法顺利地寻呼到用户终端UE，需要对其进行优化。
发明内容
本发明提供一种基于卫星网络终端寻呼优化的方法，可以解决现有技术中由于卫星的移动而导致无法顺利寻呼用户终端的问题。
本发明的技术方案如下：
基于卫星网络终端寻呼优化的方法，包括以下步骤：
步骤S101、核心网根据用户终端上报的小区号标识，访问卫星运控中心并获取所述小区号标识对应的地面地理信息或空间地理信息，将所述地面地理信息或空间地理信息转换为位置区域标识，通过用户位置报告将所述位置区域标识写入网关移动位置中心；
步骤S102、网络侧向目标用户终端发起寻呼时，核心网向网关移动位置中心请求所述目标用户终端对应的位置区域标识，并解析所述位置区域标识,转换回地面地理信息或空间地理信息；
步骤S103、核心网访问卫星运控中心，查询与步骤S102中所述地面地理信息或空间地理信息对应的至少一颗卫星，将寻呼消息依次通过所述至少一颗卫星、与所述至少一颗卫星对应的基站下发给目标用户终端。
进一步的，所述的小区号标识是用户终端进行初始化注册或用户终端发送位置更新请求消息时，向核心网上报的所述用户终端所在的服务小区的标识。
进一步的，所述的地面地理信息是卫星的地面波束覆盖区域。
进一步的，所述的空间地理信息是卫星的波束、空间位置及空间姿态。
进一步的，所述的步骤S103中查询卫星的方法为：
通过解析目标用户终端对应的位置区域标识，获取与所述位置区域标识对应的地面波束覆盖区域，或者获取与所述位置区域标识对应的卫星波束、空间位置和空间姿态，通过卫星运控中心查询覆盖全部或覆盖部分所述地面波束覆盖区域的至少一颗卫星，或者查询包含全部或包含部分所述卫星波束、空间位置和空间姿态的至少一颗卫星。
进一步的，在所述的步骤S103中通过对应的卫星和基站下发寻呼消息后，如果所述目标用户终端无响应，还包括扩大寻呼范围的步骤。
进一步的，所述的扩大寻呼范围的方法是：以解析目标用户终端对应的位置区域标识获取的地面波束覆盖区域为中心，根据设定的邻区规则，向四周扩大一个邻区，在扩大后的寻呼范围寻呼用户终端。
进一步的，所述的在扩大后的寻呼范围寻呼用户终端的方法为：查询覆盖部分扩大后的寻呼范围的多颗卫星，通过所述多颗卫星和对应的基站下发寻呼消息。
本发明的有益效果在于：
通过本发明的方法，核心网可以较为准确地将寻呼消息发往目标用户终端UE，优化5G地面移动网络并适用于卫星网络，达到了在卫星网络中准确地寻呼用户终端的目的。
附图说明
图1为本发明的实施例一的寻呼优化的方法步骤示意图；
图2为卫星网络架构图；
图3为本发明的向GMLC写入LAI的流程图；
图4为本发明的终端寻呼流程图；
图5为本发明的寻呼范围扩大后的终端寻呼流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
此外，为了避免造成对本公开内容的相关细节的模糊，将不详细地描述公知的元素。
实施例一
图2示出了卫星通信系统的网络架构，包括卫星运控中心、多个低轨卫星、用于测控多个低轨卫星的卫星测控站、分别与卫星测控站、网关移动位置中心和卫星运控中心交互的5G地面核心网、连接基站和多个低轨卫星的卫星用户站、与基站交互的多个用户终端、
本发明的方法为：核心网根据用户终端UE位置更新(Location Update)时携带的小区号标识(Cell-ID)，访问卫星运控中心并获取该Cell-ID对应的地面地理信息或空间地理信息，转换为位置区域标识(Location Area Identity,LAI)，通过用户位置报告(Subscriber Locatio Report)写入网关移动位置中心(Gateway Mobile LocationCenter,GMLC)；网络侧向用户终端UE发起寻呼时，核心网向GMLC请求该用户终端UE的LAI，转换为地面地理信息或空间地理信息；核心网根据所述地面地理信息或空间地理信息向卫星运控中心查询相应的卫星信息和波束信息，通过一颗或多颗卫星和对应的gNB下发寻呼消息。
本发明方法的具体步骤包括：
步骤S101、核心网根据用户终端UE位置更新时携带的Cell-ID，访问卫星运控中心并获取该Cell-ID对应的地面地理信息或空间地理信息，将地面地理信息或空间地理信息转换为LAI，通过用户位置报告写入网关移动位置中心GMLC；
当用户终端UE进行初始化注册或用户终端UE所处的服务小区变更时，用户终端UE会通过卫星向核心网发送位置更新请求消息；请求消息中携带了用户终端UE该时该刻所在的服务小区(卫星)的标识Cell-ID；核心网网元对用户终端UE进行认证和鉴权，认证和鉴权成功后，核心网更新用户终端UE当前的位置区域标识(即LAI)，然后向用户终端UE返回位置更新成功响应。
具体写入LAI的流程如图3所示。在图3的第一操作1处，核心网获取用户终端UE位置更新时传递的Cell-ID；在图3的第二操作2处，核心网访问卫星运控中心(SatelliteControl Center SCC)；在图3的第三操作3处，核心网从SCC获取该Cell-ID对应的卫星在该时该刻对应的地面波束覆盖区域(地面地理信息)，或该卫星在该时该刻对应的卫星波束、空间位置及空间姿态(空间地理信息)；在图3的第四操作4处，核心网将地面地理信息或空间地理信息转换成LAI；在图3的第五操作5处，通过用户位置报告写入GMLC中。
卫星的空间姿态是指卫星星体在轨道上运行所处的空间指向状态。
步骤S102、网络侧向目标用户终端UE发起寻呼时，核心网向GMLC请求该目标用户终端UE的LAI，解析所述目标用户终端UE的LAI,转换为地面地理信息或空间地理信息。
步骤S103、核心网访问卫星运控中心，查询与所述地面地理信息或空间地理信息对应的一颗或多颗卫星，将下行寻呼消息通过一颗或多颗卫星及对应的一个或多个基站gNB下发给目标用户终端。
查询对应的一颗或多颗卫星的方法为：核心网向卫星运控中心查询覆盖全部或覆盖部分解析所述用户终端的LAI获取的地面波束覆盖区域的一颗或多颗卫星，或向卫星运控中心查询包含全部或包含部分解析所述用户终端的LAI获取的波束信息和卫星的空间位置的一颗或多颗卫星，通过查询到的一颗或多颗卫星和对应的gNB下发寻呼消息。
图4为从发起寻呼到将寻呼下发给目标用户终端的流程图。在图4的第一操作1处，核心网向GMLC请求目标用户终端UE的LAI；在图4的第二操作2处，GMLC向核心网返回目标用户终端UE的LAI；在图4的第三操作3处，核心网解析所述目标用户终端UE的LAI,转换为地面地理信息或空间地理信息；在图4的第四操作4处，核心网访问卫星运控中心SCC，查询与所述地面地理信息或空间地理信息对应的一颗或多颗卫星；在图4的第五操作5处，卫星运控中心返回查询到的一颗或多颗卫星信息；在图4的第六操作6处，核心网通过查询到的一颗或多颗卫星向目标用户终端下发寻呼消息。
本发明的实施例一中，首先在目标用户终端UE最近一次位置更新时上报的位置区域中进行寻呼。由于卫星对应的地面地理区域范围较大，用户终端UE离开该区域的几率较小，成功寻呼到用户终端UE的几率较大。
实施例二
在实施例一的基础上，如果寻呼目标用户终端无响应，则还包括扩大寻呼范围的步骤。
参照PLMN地面移动网络机制，如果用户终端UE对单颗卫星发起的网络侧寻呼无响应，则根据设定的邻区规则扩大寻呼范围，尝试进一步寻找UE。寻呼范围扩大后，根据实例一的方法，查询多颗相应的卫星，将下行寻呼消息通过多颗卫星和对应的gNB下发。邻区规则是指服务小区的部署规划。例如相邻两个小区的间隔是多少千米，每个小区的覆盖区域多大等等。
具体的扩大寻呼范围的方法为：以解析LAI获取的地面波束覆盖区域为中心，根据设定的邻区规则，向四周扩大一个邻区半径。
图5为寻呼范围扩大的终端寻呼流程图。在图5的第一操作1处，核心网向卫星运控中心查询覆盖全部或覆盖部分解析所述用户终端的LAI获取的地面波束覆盖区域的一颗或多颗卫星，或向卫星运控中心查询包含了一部分解析所述用户终端的LAI获取的波束信息和卫星的空间位置的一颗或多颗卫星，通过查询到的一颗或多颗卫星和对应的gNB下发寻呼消息；在图5的第二操作2处，第一次寻呼没有响应时，核心网根据解析所述用户终端的LAI获取的地面波束覆盖区域，扩大寻呼范围；在图5的第三操作3a、3b、3c处，核心网根据向卫星运控中心查询覆盖部分扩大后的寻呼范围的多颗卫星，通过所述多颗卫星和对应的gNB下发寻呼消息。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于卫星网络终端寻呼优化的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S101、核心网根据用户终端上报的小区号标识，访问卫星运控中心并获取所述小区号标识对应的地面地理信息或空间地理信息，将所述地面地理信息或空间地理信息转换为位置区域标识，通过用户位置报告将所述位置区域标识写入网关移动位置中心；
步骤S102、网络侧向目标用户终端发起寻呼时，核心网向网关移动位置中心请求所述目标用户终端对应的位置区域标识，并解析所述位置区域标识,转换回地面地理信息或空间地理信息；
步骤S103、核心网访问卫星运控中心，查询与步骤S102中所述地面地理信息或空间地理信息对应的至少一颗卫星，将寻呼消息依次通过所述至少一颗卫星、与所述至少一颗卫星对应的基站下发。
2.根据权利要求1所述的基于卫星网络终端寻呼优化的方法，其特征在于：所述的小区号标识是用户终端进行初始化注册或用户终端发送位置更新请求消息时，向核心网上报所述用户终端所在的服务小区的标识。
3.根据权利要求1所述的基于卫星网络终端寻呼优化的方法，其特征在于：所述的地面地理信息是卫星的地面波束覆盖区域。
4.根据权利要求1所述的基于卫星网络终端寻呼优化的方法，其特征在于：所述的空间地理信息是卫星的波束、空间位置及空间姿态。
5.根据权利要求1所述的基于卫星网络终端寻呼优化的方法，其特征在于：所述的步骤S103中查询卫星的方法为：
通过解析目标用户终端对应的位置区域标识，获取与所述位置区域标识对应的地面波束覆盖区域，或者获取与所述位置区域标识对应的卫星波束、空间位置和空间姿态，通过卫星运控中心查询覆盖全部或覆盖部分所述地面波束覆盖区域的至少一颗卫星，或者查询包含全部或包含部分所述卫星波束、空间位置和空间姿态的至少一颗卫星。
6.根据权利要求1所述的基于卫星网络终端寻呼优化的方法，其特征在于：在所述的步骤S103中通过对应的卫星和基站下发寻呼消息后，如果所述目标用户终端无响应，还包括扩大寻呼范围的步骤。
7.根据权利要求6所述的基于卫星网络终端寻呼优化的方法，其特征在于：所述的扩大寻呼范围的方法是：以解析目标用户终端对应的位置区域标识获取的地面波束覆盖区域为中心，根据设定的邻区规则，向四周扩大一个邻区半径，在扩大后的寻呼范围寻呼用户终端。
8.根据权利要求7所述的基于卫星网络终端寻呼优化的方法，其特征在于：在扩大后的寻呼范围寻呼用户终端的方法为：查询覆盖部分扩大后的寻呼范围的多颗卫星，通过所述多颗卫星和对应的基站下发寻呼消息。
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