CN112087254A - 一种Walker星座网络星上用户站移动性管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个实施例公开了一种Walker星座网络星上用户站移动性管理方法，该方法包括：S10：将卫星覆盖区域分为宏区和小区；S12：用户站周期上报所属小区位置信息，卫星首次接收所述位置信息后，Walker星座网络内所有卫星更新所述用户站的所属宏区位置；S14：覆盖用户站的所属宏区的卫星更新用户站的所属小区信息；S16：若所述用户站位置发生变化，则跳至S12，否则到S18；S17：若所述卫星覆盖范围发生变化，则更新卫星覆盖信息，否则到S18；S18：所述用户站的所属小区通过卫星将数据包传输到目的用户站；S19：所述用户站退网，将位置信息注销。

Description

一种Walker星座网络星上用户站移动性管理方法
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域。更具体地，涉及一种Walker星座网络星上用户站移动性管理方法。
背景技术
Walker星座的卫星轨道一般为圆形轨道，各轨道面均匀分布，而且轨道面中的卫星也为均匀分布，目前国内外提出或正在建设的大规模低轨宽带卫星通信网络系统很多都采用Walker星座构型。星座内同一轨道面的相邻的两颗卫星，及相邻轨道面邻近的两颗卫星均通过星间链路连接，实现星间数据双向传输通信。
卫星通信网络是为各类用户站提供通信服务，而用户站是可在地球表面任意移动的，所以对用户站移动性进行高效管理，可随时获取用户站移动的位置信息，保证用户站各种数据业务可准确、快速的传输至目的用户站，是卫星通信网络系统最重要的功能之一，但是通常情况下不依赖地面信关站的情况下，用户站移动性星上管理资源开销比较大，成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个实施例提供一种Walker星座网络星上用户站移动性管理方法，该方法包括：
S10：将卫星覆盖区域分为宏区和小区；
S12：用户站周期上报所属小区位置信息，卫星首次接收所述位置信息后，Walker星座网络内所有卫星更新所述用户站的所属宏区位置；
S14：覆盖用户站的所属宏区的卫星更新用户站的所属小区信息；
S16：若所述用户站位置发生变化，则跳至S12，否则到S18；
S17：若所述卫星覆盖范围发生变化，则更新卫星覆盖信息，否则到S18；
S18：所述用户站的所属小区通过卫星将数据包传输到目的用户站；
S19：所述用户站退网，将位置信息注销。
在一个具体实施例中，所述S10包括：
将地球表面及邻近上空均匀划分为C个小区进行编址管理，所述小区表示为C(p，m)，其中，
P表示第p轨道面，m表示第m个小区，C为大于0的自然数；
将相邻的M个小区划分为一个宏区，将以第i轨道面，第j个小区为中心的宏区的表示为宏区M(i，j)，其中M取值为：
Figure BDA0002640335600000021
式中n为大于0的自然数。
在一个具体实施例中，所述S12包括：
用户站接入卫星后，周期上报所属小区位置信息，覆盖所述所属小区C(p，m)的卫星首次接收到用户站上报的所属小区位置信息U(p，m)后，计算所属宏区M(i，j)，向所述Walker星座网络内所有卫星发送用户站所属宏区M(i，j)信息，所述所有卫星接收信息，更新本地用户站宏区表。
在一个具体实施例中，所述S13包括：
覆盖用户站所属小区C(p，m)的卫星非首次接收到用户站上报的所属小区位置信息后，计算所属宏区M(i，j)，向所有覆盖所述宏区M(i，j)的卫星发送用户站所属小区信息C(p，m)，所述所有覆盖所述宏区M(i，j)的卫星接收信息，更新本地用户站小区表。
在一个具体实施例中，所述S18包括：
S181：查找目的用户站所属小区C(pE，mE)，计算出覆盖小区C(pE，mE)的卫星，将数据包传输到该卫星，如果未找到所述目的用户站所属小区C(pE，mE)，则跳至S183；
S183:查找目的用户站所属宏区M(iE，jE)，计算覆盖宏区M(iE，jE)的卫星，从中选取一个目的卫星，将数据包传输到所述目的卫星，其中，用户站所属小区到所述目的卫星传输路径最短。
在一个具体实施例中，所述S19包括：
用户站向所属小区C(p，m)的覆盖卫星主动发起退网请求，或所属小区覆盖卫星在L个周期内未接收到用户站上报的位置信息，即认为该用户站已退网，所属小区覆盖卫星向其他所有卫星发出退网指示，所有卫星删除所有用户站信息。
在一个具体实施例中，所述C个小区的个数与Walker星座网络内所有卫星总数个数相等。
在一个具体实施例中，其特征在于，所述L个周期中L设置为10到20。
在一个具体实施例中，所述本地用户站宏区表存储宏区覆盖范围内的用户站名称。
在一个具体实施例中，其特征在于，所述本地用户站小区表存储小区覆盖范围内的用户站名称。
本发明的有益效果如下：
本发明的一种Walker星座网络用户站移动性星上管理方法，能够通过对卫星网络覆盖区域进行小区、宏区网格化管理，用户站位置信息分小区、宏区两级管理，减少星上用户站移动性管理资源需求，为星上实现大规模用户站移动性管理提供了一种有效方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出能实现本发明的一个实施例的一种Walker星座网络星上用户站移动性管理方法；
图2示出本发明的一个实施例的卫星覆盖区域的宏区小区划分方法；
图3示出本发明的一个实施例的本地用户站宏区表；
图4示出本发明的一个实施例的本地用户站小区表；
图5示出本发明的一个实施例的数据包传输过程。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
图1示出本发明的一个实施例的一种Walker星座网络星上用户站移动性管理方法。
S10：将卫星覆盖区域分为宏区和小区；
Walker卫星网络星座共有P个轨道面，每个轨道面内有N个卫星，整星座共有S个卫星，S＝N*P。
如图2所示，将地球表面及邻近上空均匀划分为C个小区进行编址管理，所述小区表示为C(p，m)，其中，
P表示第p轨道面，m表示第m个小区，C为大于0的自然数；
将相邻的M个小区划分为一个宏区，将以第i轨道面，第j个小区为中心的宏区的表示为宏区M(i，j)，其中M取值为：
Figure BDA0002640335600000041
式中n为大于0的自然数。
在一个更优选的实施例中，将地球表面及邻近上空均匀划分为C个小区进行编址管理，C的数量与星座总个数S相等。这样更方便进行卫星管理。
S12：用户站周期上报所属小区位置信息，卫星首次接收所述位置信息后，Walker星座网络内所有卫星更新所述用户站U的所属宏区位置；
用户站U接入卫星网络后，周期上报所属小区位置信息U(p，m)，其中，p表示所属第p轨道面，m表示第m个小区。覆盖小区C(p，m)的卫星在首次接收到用户站U上报的所属小区位置信息U(p，m)后，计算其所属宏区M(i，j)，并按照广播协议进行全网广播用户站宏区更新消息UserMacroMsg，告知星座中其它卫星用户站U所属宏区M(i，j)。其它卫星接收到UserMacroMsg消息后更新本地用户站宏区表。如图3所示，其中，本地用户站宏区表中存储宏区覆盖范围内的用户站名称。
S14：覆盖用户站U的所属宏区的卫星更新用户站U的所属小区信息；
覆盖用户站所属小区C(p，m)的卫星节点SATs非首次接收到用户站U上报的所属小区位置信息U(p，m)后，计算所属宏区M(i，j)，并产生用户站小区更新消息UserCellMsg。按照广播协议广播UserCellMsg消息值覆盖宏区M(i，j)的所有卫星节点。覆盖宏区M(i，j)的卫星节点接收到UserCellMsg消息后更新本地用户站小区表。如图4所示，其中，本地用户站小区表中存储小区覆盖范围内的用户站名称。
S16：若所述用户站U位置发生变化，则跳至S12，否则到S18；
用户站U从宏区M(iA，jA)移动到宏区M(iB，jB)后，覆盖用户站所属小区C(p，m)的卫星接收到用户站所属小区位置信息U(p，m)时，即可计算得出用户站已从宏区M(iA，jA)移动到宏区M(iB，jB)，此时按照S12进行广播用户站宏区更新消息UserMacroMsg。星座中其它卫星节点接收到UserMacroMsg消息后更新本地用户站宏区表。
S17：若所述卫星覆盖范围发生变化，则更新卫星覆盖信息，否则到S18；
卫星所覆盖小区从宏区M(iC，jC)移动到宏区M(iD，jD)，则清空本地用户站小区表，并与其他覆盖宏区M(iD，jD)的卫星同步更新宏区M(iD，jD)中的用户站所属小区表，将其保存在本地用户站小区表中。
在一个优选实施例中，如图5所示，S18：所述用户站U的所属小区通过卫星将数据包传输到目的用户站E；
S181：查找目的用户站E所属小区C(pE，mE)，计算出覆盖小区C(pE，mE)的卫星，将数据包传输到该卫星，如果未找到所述目的用户站E所属小区C(pE，mE)，则跳至S183；
S183:查找目的用户站E所属宏区M(iE，jE)，计算覆盖宏区M(iE，jE)的卫星，从中选取一个目的卫星，将数据包传输到所述目的卫星，其中，用户站U所属小区到所述目的卫星传输路径最短。
S19：所述用户站U退网，将位置信息注销。
用户站U向所属小区C(p，m)的覆盖卫星主动发起退网请求，或所属小区覆盖卫星在L个周期内未接收到用户站上报的位置信息，即认为该用户站已退网，则向星座中其它卫星广播发送用户站退网指示消息UserQuitMsg，并在本地用户站小区表和用户站宏区表中删除用户站U。
星座中其他卫星接收到UserQuitMsg消息后在本地用户站小区表和用户站宏区表中删除用户站U。
在一个优选的事例中，可以将周期L设置为10-20。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种Walker星座网络星上用户站移动性管理方法，其特征在于，该方法包括：
S10：将卫星覆盖区域分为宏区和小区；
S12：用户站周期上报所属小区位置信息，卫星首次接收所述位置信息后，Walker星座网络内所有卫星更新所述用户站的所属宏区位置；
S14：覆盖用户站的所属宏区的卫星更新用户站的所属小区信息；
S16：若所述用户站位置发生变化，则跳至S12，否则到S18；
S17：若所述卫星覆盖范围发生变化，则更新卫星覆盖信息，否则到S18；
S18：所述用户站的所属小区通过卫星将数据包传输到目的用户站；
S19：所述用户站退网，将位置信息注销。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S10包括：
将地球表面及邻近上空均匀划分为C个小区进行编址管理，所述小区表示为C(p，m)，其中，
P表示第p轨道面，m表示第m个小区，C为大于0的自然数；
将相邻的M个小区划分为一个宏区，将以第i轨道面，第j个小区为中心的宏区的表示为宏区M(i，j)，其中M取值为：
Figure FDA0002640335590000011
式中n为大于0的自然数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S12包括：
用户站接入卫星后，周期上报所属小区位置信息，覆盖所述所属小区C(p，m)的卫星首次接收到用户站上报的所属小区位置信息U(p，m)后，计算所属宏区M(i，j)，向所述Walker星座网络内所有卫星发送用户站所属宏区M(i，j)信息，所述所有卫星接收信息，更新本地用户站宏区表。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S13包括：
覆盖用户站所属小区C(p，m)的卫星非首次接收到用户站上报的所属小区位置信息后，计算所属宏区M(i，j)，向所有覆盖所述宏区M(i，j)的卫星发送用户站所属小区信息C(p，m)，所述所有覆盖所述宏区M(i，j)的卫星接收信息，更新本地用户站小区表。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S18包括：
S181：查找目的用户站所属小区C(pE，mE)，计算出覆盖小区C(pE，mE)的卫星，将数据包传输到该卫星，如果未找到所述目的用户站所属小区C(pE，mE)，则跳至S183；
S183:查找目的用户站所属宏区M(iE，jE)，计算覆盖宏区M(iE，jE)的卫星，从中选取一个目的卫星，将数据包传输到所述目的卫星，其中，用户站所属小区到所述目的卫星传输路径最短。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S19包括：
用户站向所属小区C(p，m)的覆盖卫星主动发起退网请求，或所属小区覆盖卫星在L个周期内未接收到用户站上报的位置信息，即认为该用户站已退网，所属小区覆盖卫星向其他所有卫星发出退网指示，所有卫星删除所有用户站信息。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述C个小区的个数与Walker星座网络内所有卫星总数个数相等。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述L个周期中L设置为10到20。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述本地用户站宏区表存储宏区覆盖范围内的用户站名称。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述本地用户站小区表存储小区覆盖范围内的用户站名称。
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