CN112165351A - 基于5g异构接入架构的hts信关站数据处理方法及系统 - Google Patents

基于5g异构接入架构的hts信关站数据处理方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理方法及系统，该方法包括：集中处理设备接收至少一个基带处理设备发送的第一信号，其中，所述第一信号是指每个所述基带处理设备将接收的高通量卫星HTS信关站发送的信号进行实时数据处理后的信号；所述集中处理设备将所述第一信号进行非实时数据处理得到第二信号，并将所述第二信号中数据信息发送给核心网。本申请解决了现有技术中天地一体的网络性能较差的技术问题。

Description

基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理方法及系统
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理方法及系统。
背景技术
5G(5th Generation mobile networks，5G)作为新一代通信网络基础设施，被认为是经济社会数字化转型的关键支撑。为实现5G广泛的移动互联网络覆盖，5G移动通信系统架构有望整合不同的无线接入技术，形成一个异构的接入网络，卫星通信是实现该目标重要的手段，卫星通信参与5G网络建设是大势所趋。而高通量卫星(High ThroughputSatellite，HTS)由于具有通信容量大特点被广泛应用于宽带通信网络中，因此，高通量卫星与地面5G的网络信息通信融合是卫星通信参与5G网络建设的一个重要部分。由于HTS通信系统中地面段的信关站作为天地通信网络的结合点，HTS信关站与地面5G的网络信息通信融合是高通量卫星与地面5G的网络信息通信融合的关键环节。
目前，中国首颗高通卫星中星16的地面段网络采用以其网络运行中心为“超级处理节点”的集约型(星型)网络结构，以便于对卫星信关站业务数据的集中处理和对分散在全国的信关站进行统一控制。单颗HTS运营业务压力不大时采用该结构较为合适。未来随着HTS卫星网络建设，运营卫星数量和业务量双重压力下集约型结构面将临较大的挑战，且其高度集中的中心控制特性不适于天地一体的网络建设，大面积的依赖地面专线跨地域回传业务数据也存在着较大的运营风险，进而影响天地一体的网络性能。
发明内容
本申请解决的技术问题是：针对现有技术中天地一体的网络性能较差的问题，提供了一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理方法及系统，本申请实施例所提供的方案中，通过分布式的基带处理设备对卫星侧数据进行实时基带数据处理，以及通过集中处理设备对多个基带设备处理后的数据进行非实时基带数据处理，不仅避免依赖地面专线跨地域回传业务数据所存在的运营风险，还避免由于高度集中的中心控制影响天地一体的网络建设，进而提高了天地一体的网络性能。
第一方面，本申请实施例提供一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理方法，该方法包括：
集中处理设备接收至少一个基带处理设备发送的第一信号，其中，所述第一信号是指每个所述基带处理设备将接收的高通量卫星HTS信关站发送的信号进行实时数据处理后的信号；
所述集中处理设备将所述第一信号进行非实时数据处理得到第二信号，并将所述第二信号中数据信息发送给核心网。
可选地，集中处理设备接收至少一个基带处理设备发送的第一信号，包括：
所述集中处理设备接收至少一个实时基带处理设备发送的第一信号；和/或
所述集中处理设备接收至少一个分布式单元DU发送的第一信号。
可选地，所述实时数据处理包括：
将接收的所述HTS信关站发送的信号进行解调、解码处理得到业务数据，在所述业务数据上添加时间、频点以及功率信息，以及将所述业务数据进行重新排序、处理转换为第一backbone数据包。
可选地，所述非实时数据处理包括：
将所述第一backbone数据包中IP包转换为backbone数据包得到第二backbone数据包，并在所述第二backbone数据包上添加控制信息得到第三backbone数据包，将所述第三backbone数据包发送给所述至少一个基带处理设备或分布式单元。
可选地，所述实时数据处理还包括：
将所述第三backbone数据包编码为数据帧，并根据所述控制信息将具有相同控制信息的数据帧进行再编码组成基带帧；
将所述基带帧调制为L波段信号，并将所述L波段信号发送给卫星。
可选地，还包括：
将所述第二信号中信令信息发送给网络运营中心，以便所述网络运行中心基于算力的AI技术进行辅助决策控制、网络资源调度、规划以及建设。
第二方面，本申请实施例提供了一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理系统，该系统包括：至少一个集中处理设备、与每个所述集中处理设备进行信息交互的至少一个基带处理设备，以及与每个所述基带处理设备连接的高通量卫星HTS信关站；其中，
所述每个基带处理设备，用于接收所述HTS信关站发送的信号，并将所述信号进行实时数据处理得到第一信号，并将所述第一信号发送给所述集中处理设备；
每个所述集中处理设备，用于接收所述至少一个基带处理设备发送的第一信号，以及将所述第一信号进行非实时数据处理得到第二信号，并将所述第二信号中数据信息发送给核心网。
可选地，所述每个基带处理设备，包括：实时基带处理设备或分布式单元DU。
可选地，所述每个基带处理设备，具体用于：
将接收的所述HTS信关站发送的信号进行解调、解码处理得到业务数据，在所述业务数据上添加时间、频点以及功率信息，以及将所述业务数据进行重新排序、处理转换为第一backbone数据包，并将所述第一backbone数据包发送给所述集中处理设备。
可选地，所述每个集中处理设备，具体用于：
将所述第一backbone数据包中IP包转换为backbone数据包得到第二backbone数据包，并在所述第二backbone数据包上添加控制信息得到第三backbone数据包，将所述第三backbone数据包发送给所述至少一个基带处理设备或分布式单元。
第三方面，本申请实施例提供了一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理装置，该装置包括：
接收单元，用于接收至少一个基带处理设备发送的第一信号，其中，所述第一信号是指每个所述基带处理设备将接收的高通量卫星HTS信关站发送的信号进行实时数据处理后的信号；
处理单元，用于将所述第一信号进行非实时数据处理得到第二信号，并将所述第二信号中数据信息发送给核心网。
可选地，所述接收单元，具体用于：
接收至少一个实时基带处理设备发送的第一信号；和/或
接收至少一个分布式单元DU发送的第一信号。
可选地，所述实时数据处理包括：
将接收的所述HTS信关站发送的信号进行解调、解码处理得到业务数据，在所述业务数据上添加时间、频点以及功率信息，以及将所述业务数据进行重新排序、处理转换为第一backbone数据包。
可选地，所述非实时数据处理包括：
将所述第一backbone数据包中IP包转换为backbone数据包得到第二backbone数据包，并在所述第二backbone数据包上添加控制信息得到第三backbone数据包，将所述第三backbone数据包发送给所述至少一个基带处理设备或分布式单元。
可选地，所述实时数据处理还包括：
将所述第三backbone数据包编码为数据帧，并根据所述控制信息将具有相同控制信息的数据帧进行再编码组成基带帧；
将所述基带帧调制为L波段信号，并将所述L波段信号发送给卫星。
可选地，所述装置，还包括发送单元；所述发送单元，具体用于：
将所述第二信号中信令信息发送给网络运营中心，以便所述网络运行中心基于算力的AI技术进行辅助决策控制、网络资源调度、规划以及建设。
与现有技术相比，本申请实施例所提供的方案具有如下有益效果：
本申请实施例所提供的方案中，通过分布式的基带处理设备对卫星侧数据进行实时基带数据处理，以及通过集中处理设备对多个基带设备处理后的数据进行非实时基带数据处理，不仅避免依赖地面专线跨地域回传业务数据所存在的运营风险，还避免由于高度集中的中心控制影响天地一体的网络建设，进而提高了天地一体的网络性能。
附图说明
图1为本申请实施例所提供的一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理系统的结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理方法的流程示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种网络运营中心的功能示意图；
图4为本申请实施例所提供的一种接入架构中数据平面架构的结构示意图；
图5为本申请实施例所提供的一种接入架构中控制平面架构的结构示意图；
图6为本申请实施例所提供的一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理装置的结构示意图；
图7为本申请实施例所提供的一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理装置的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1，本申请实施例提供的一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理系统，该系统包括：至少一个集中处理设备1、与每个所述集中处理设备1进行信息交互的至少一个基带处理设备2，以及与每个所述基带处理设备2连接的高通量卫星HTS信关站3；其中，
所述每个基带处理设备2，用于接收所述HTS信关站3发送的信号，并将所述信号进行实时数据处理得到第一信号，并将所述第一信号发送给所述集中处理设备1；
每个所述集中处理设备1，用于接收所述至少一个基带处理设备2发送的第一信号，以及将所述第一信号进行非实时数据处理得到第二信号，并将所述第二信号中数据信息发送给核心网。
在一种可能实现方式中，所述每个基带处理设备2，包括：实时基带处理设备21或分布式单元22。
在一种可能实现方式中，所述每个基带处理设备2，具体用于：
将接收的所述HTS信关站发送的信号进行解调、解码处理得到业务数据，在所述业务数据上添加时间、频点以及功率信息，以及将所述业务数据进行重新排序、处理转换为第一backbone数据包，并将所述第一backbone数据包发送给所述集中处理设备1。
在一种可能实现方式中，所述每个集中处理设备1，具体用于：
将所述第一backbone数据包中IP包转换为backbone数据包得到第二backbone数据包，并在所述第二backbone数据包上添加控制信息得到第三backbone数据包，将所述第三backbone数据包发送给所述至少一个基带处理设备21或分布式单元22。
以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理方法做进一步详细的说明，该方法具体实现方式可以包括以下步骤(方法流程如图2所示)：
步骤201，集中处理设备接收至少一个基带处理设备发送的第一信号，其中，所述第一信号是指所述基带处理设备将接收的至少一个高通量卫星HTS发送的信号进行实时数据处理后的信号。
在一种可能实现的方式中，集中处理设备接收至少一个基带处理设备发送的第一信号，包括：所述集中处理设备接收至少一个实时基带处理设备发送的第一信号；和/或所述集中处理设备接收至少一个分布式单元DU发送的第一信号。
在本申请实施例所提供的方案中，基带处理设备与高通量卫星HTS通信接入的方式有多种，下面以较佳的两种为例进行说明。第一种方式是地面网络接入，终端有源天线阵列(Active Antenna Unit，AAU)将信号发送到分布式单元(Distributed Unit，DU)；第二种方式是卫星连接到信关站，信关站将信号发送给实时基带处理设备，具体的两种接入方式参见图2所示。
根据图2可以看出，两种接入方式并没有共用基带处理设备，具体的理由如下：首先，卫星网络设备供应商之间缺乏普遍的设备和通信标准，并且许多功能主要部署在执行特定功能的特定供应商的网络设备上。其次，卫星地面网络体系的设备商与地面运营商设备供应商割裂严重，网络设备层面厂家交集小也是阻碍天地一体化融合的关键因素。尽管目前软件定义网络(Software Defi ned Network,SDN)和网络功能虚拟化(NetworkFunctionVirtualization，N FV)技术发展，通用设备目前暂无法负担高性能、实时性要求较高的基带处理功能，所以，本申请实施例所提供的方案中基带部分仍采用专用设备作为过渡。
进一步，在一种可能实现的方式中，所述实时数据处理包括：
将接收的所述HTS信关站发送的信号进行解调、解码处理得到业务数据，在所述业务数据上添加时间、频点以及功率信息，以及将所述业务数据进行重新排序、处理转换为第一backbone数据包。
步骤202，所述集中处理设备将所述第一信号进行非实时数据处理得到第二信号，并将所述第二信号中数据信息发送给核心网。
在一种可能实现的方式中，所述非实时数据处理包括：
将所述第一backbone数据包中IP包转换为backbone数据包得到第二backbone数据包，并在所述第二backbone数据包上添加控制信息得到第三backbone数据包，将所述第三backbone数据包发送给所述至少一个基带处理设备或分布式单元。
在一种可能实现的方式中，所述实时数据处理还包括：
将所述第三backbone数据包编码为数据帧，并根据所述控制信息将具有相同控制信息的数据帧进行再编码组成基带帧；
将所述基带帧调制为L波段信号，并将所述L波段信号发送给卫星。
具体的，在本申请实施例所提供的方案中，集中处理设备主要负责基带信号中的非实时部分数据处理，相当于5GRAN中集中处理侧或集中单元(Centralized Unit，CU)。集中处理设备可以采用NFV技术通用的集中处理设备，也可以是其他的集中处理设备，在此不做限定。
进一步，由于5G技术中在网络边缘部署了多接入边缘计算功能(Multi-ac cessEdge Computing，MEC)，其中部分核心网功能下沉至MEC，使得ME C成为一个“边缘小核心，因此，在集中处理设备中可以配置MEC功能，使其可以实现卫星网络作为5GRAN的一种接入方式。另外，也可通过MEC结合内容缓存分发技术使卫星网络广播分发内容直接接入地面移动网络成了可能；由于集中处理侧数据量大并有MEC平台提供的计算能力，因此在集中处理侧可以通过网络资源的切片配置，将卫星互联网络作为地面移动网络可调配资源的一部分即成为“切片”，充分发挥卫星互联网和地面移动网络的双方优势，为用户提供服务。
进一步，在一种可能实现的方式中，还包括：将所述第二信号中信令信息发送给网络运营中心，以便所述网络运行中心基于算力的AI技术进行辅助决策控制、网络资源调度、规划以及建设。
具体的，参见图3，本申请实施例提供了一种网络运营中心的功能示意图。根据图3可知，网络运营中心的功能包括规划建设、运营计费、网络/设备管理以及网络调度优化等，其中，规划建设包括根据数据和业务情况、支撑规划建设网络设备、站址以及卫星建设需求等；运营计费包括各信关站数据统计、业务类型分析以及出账计算等；网络/设备管理包括网络、小站、信关站等职能管理；网络调度优化包括根据不同的业务流量实时调整网络资源和数据流向等。
在将5G异构接入架构应用到HTS信关站与核心网接入过程中，即地面网络结构做出架构升级后，网络运营中心不仅保留业务运营与支撑功能进行日常维护、调度、计费和监测等功能，还更加专注于“规运管优”工作。为了实现“规运管优”的现代智能网络系统，以及便于卫星网络及时调用资源从而提升运行和管理能力，在针对经常性高峰业务的探测和分析有助于卫星地面网络的规划和优化设计。
为了便于理解上述基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理方法的原理，下面对本申请实施例所提供的接入架构进行简要介绍。
具体的，本申请实施例所提供的方案中，接入架构部署时要考虑用户数据和信令控制两个层面，并引入以算力为基础的AI技术为整个设计架构提供智能决策分析基础。因此，接入架构可从数据平面架构以及控制平面架构两方面部署。
一、数据平面架构
参见图4，本申请实施例提供的一种接入架构中数据平面架构，在该数据平面架构中，卫星侧数据经过基带处理后的信号分别送入集中处理设备中根据相应的业务切片集中设备能交付gNB中MEC的时延敏感业务在网络边缘处理完成，其他业务继续上行至5G核心网中高速交换访问数据网络获取资源。在这里值得一提的是卫星侧和地面侧传来的数据在处理后，5GC如何识别该数据来自卫星还是地面，以及对GEO卫星的核心网延迟的容忍性都应仔细考量，3GPP的TR22.822中有对该方面问题的详细讨论。
二、控制平面架构
参见图5，本申请实施例提供的一种接入架构中控制平面架构，在该控制平面架构中引入了基于算力的AI技术，其中AI技术分布在网络边缘和网络控制中心，形成边缘可达的全控制网络覆盖的智能网络。在控制中心的集群算力支撑AI网络中枢进行辅助决策控制以及分析预测业务压力提出网络资源调度、规划和建设建议。在接入侧的集中处理部分部署边缘AI，用来进行局部区域内的业务预测、智能调整和区域业务定制。
本申请实施例所提供的方案中，通过分布式的基带处理设备对卫星侧数据进行实时基带数据处理，以及通过集中处理设备对多个基带设备处理后的数据进行非实时基带数据处理，不仅避免依赖地面专线跨地域回传业务数据所存在的运营风险，还避免由于高度集中的中心控制影响天地一体的网络建设，进而提高了天地一体的网络性能。
基于与上述图1所示的方法相同的发明构思，本申请实施例所提供了一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理装置，参见图6，该装置包括：
接收单元601，用于接收至少一个基带处理设备发送的第一信号，其中，所述第一信号是指每个所述基带处理设备将接收的高通量卫星HTS信关站发送的信号进行实时数据处理后的信号；
处理单元602，用于将所述第一信号进行非实时数据处理得到第二信号，并将所述第二信号中数据信息发送给核心网。
可选地，所述接收单元601，具体用于：
接收至少一个实时基带处理设备发送的第一信号；和/或
接收至少一个分布式单元DU发送的第一信号。
可选地，所述实时数据处理包括：
将接收的所述HTS信关站发送的信号进行解调、解码处理得到业务数据，在所述业务数据上添加时间、频点以及功率信息，以及将所述业务数据进行重新排序、处理转换为第一backbone数据包。
可选地，所述非实时数据处理包括：
将所述第一backbone数据包中IP包转换为backbone数据包得到第二backbone数据包，并在所述第二backbone数据包上添加控制信息得到第三backbone数据包，将所述第三backbone数据包发送给所述至少一个基带处理设备或分布式单元。
可选地，所述实时数据处理还包括：
将所述第三backbone数据包编码为数据帧，并根据所述控制信息将具有相同控制信息的数据帧进行再编码组成基带帧；
将所述基带帧调制为L波段信号，并将所述L波段信号发送给卫星。
可选地，参见图7，所述装置，还包括发送单元703；所述发送单元703具体用于：
将所述第二信号中信令信息发送给网络运营中心，以便所述网络运行中心基于算力的AI技术进行辅助决策控制、网络资源调度、规划以及建设。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理方法，其特征在于，包括：
集中处理设备接收至少一个基带处理设备发送的第一信号，其中，所述第一信号是指每个所述基带处理设备将接收的高通量卫星HTS信关站发送的信号进行实时数据处理后的信号；
所述集中处理设备将所述第一信号进行非实时数据处理得到第二信号，并将所述第二信号中数据信息发送给核心网。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，集中处理设备接收至少一个基带处理设备发送的第一信号，包括：
所述集中处理设备接收至少一个实时基带处理设备发送的第一信号；和/或
所述集中处理设备接收至少一个分布式单元DU发送的第一信号。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述实时数据处理包括：
将接收的所述HTS信关站发送的信号进行解调、解码处理得到业务数据，在所述业务数据上添加时间、频点以及功率信息，以及将所述业务数据进行重新排序、处理转换为第一backbone数据包。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述非实时数据处理包括：
将所述第一backbone数据包中IP包转换为backbone数据包得到第二backbone数据包，并在所述第二backbone数据包上添加控制信息得到第三backbone数据包，将所述第三backbone数据包发送给所述至少一个基带处理设备或分布式单元。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述实时数据处理还包括：
将所述第三backbone数据包编码为数据帧，并根据所述控制信息将具有相同控制信息的数据帧进行再编码组成基带帧；
将所述基带帧调制为L波段信号，并将所述L波段信号发送给卫星。
6.如权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述第二信号中信令信息发送给网络运营中心，以便所述网络运行中心基于算力的AI技术进行辅助决策控制、网络资源调度、规划以及建设。
7.一种基于5G异构接入架构的HTS信关站数据处理系统，其特征在于，包括：至少一个集中处理设备、与每个所述集中处理设备进行信息交互的至少一个基带处理设备，以及与每个所述基带处理设备连接的高通量卫星HTS信关站；其中，
所述每个基带处理设备，用于接收所述HTS信关站发送的信号，并将所述信号进行实时数据处理得到第一信号，并将所述第一信号发送给所述集中处理设备；
每个所述集中处理设备，用于接收所述至少一个基带处理设备发送的第一信号，以及将所述第一信号进行非实时数据处理得到第二信号，并将所述第二信号中数据信息发送给核心网。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述每个基带处理设备，包括：实时基带处理设备或分布式单元DU。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述每个基带处理设备，具体用于：
将接收的所述HTS信关站发送的信号进行解调、解码处理得到业务数据，在所述业务数据上添加时间、频点以及功率信息，以及将所述业务数据进行重新排序、处理转换为第一backbone数据包，并将所述第一backbone数据包发送给所述集中处理设备。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述每个集中处理设备，具体用于：
将所述第一backbone数据包中IP包转换为backbone数据包得到第二backbone数据包，并在所述第二backbone数据包上添加控制信息得到第三backbone数据包，将所述第三backbone数据包发送给所述至少一个基带处理设备或分布式单元。
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