CN112566139A - 一种空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法 - Google Patents

Abstract

一种空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，包括：步骤1：空中基站确定初始位置；步骤2：发起方G₁向被叫方G₂发起呼叫业务请求；步骤3：空中基站U处理覆盖范围内的呼叫请求；步骤4：空中基站处理覆盖范围外的呼叫请求；步骤5：空中基站优化网络覆盖；步骤6：空中基站调整至覆盖最多地面终端的位置。有效避免了现有技术中由于地面终端分布地域过大导致空中基站无法实现所有终端全覆盖进而造成部分地面终端之间难以通过作为空中中继节点的空中基站实现呼叫业务、降低了地面终端之间的呼叫业务成功率的缺陷。

Description

一种空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法

技术领域

本发明涉及业务请求技术领域，具体涉及一种空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由机载计算机完全地或间歇地自主地操作。与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途。随着当前无人机技术的不断成熟和普及，以无人机为平台的空中基站(一般采用视距通信频段，如300Mhz～3000Ghz)相对于地面中继节点(地面基站)在通信覆盖范围上具有明显优势，同时具备快速移动能力，部署简单，机动灵活性强，在诸多领域得到广泛应用，特别是在应急通信领域形成了一定应用规模。在以空中基站为中继节点的通信网络中，可能由于地面终端分布地域过大导致空中基站无法实现所有地面终端全覆盖，进而造成部分地面终端之间难以通过作为空中中继节点的空中基站实现呼叫业务，降低了地面终端之间的呼叫业务成功率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，有效避免了现有技术中由于地面终端分布地域过大导致空中基站无法实现所有终端全覆盖进而造成部分地面终端之间难以通过作为空中中继节点的空中基站实现呼叫业务、降低了地面终端之间的呼叫业务成功率的缺陷。

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法的解决方案，具体如下：

一种空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，包括：

步骤1：空中基站确定初始位置；

进一步的，所述空中基站U确定初始位置的方法，包括：构建覆盖最优化模型，令k_i表示空中基站U对地面终端G_i的覆盖关系，若k_i＝1表示地面终端G_i在空中基站U的覆盖范围内，若k_i＝0则表示地面终端G_i在空中基站U的覆盖范围外，设定空中基站U的初始位置为(x₁，y₁)，地面终端G_i的位置为(a_i，b_i)，R为空中基站U对地面终端的水平覆盖范围，i为正整数，v为无人机平均移动速度，则覆盖最多地面终端的优化模型如公式(1)所示：

s.t.

其中||(x₁，y₁)-(a_i，b_i)||表示两点之间的欧氏距离；

采用非线性约束优化求解方法来获得最佳位置(x₁，y₁)；空中基站U的初始位置应定位于(x₁，y₁)。

步骤2：发起方G₁向被叫方G₂发起呼叫业务请求；

进一步的，所述发起方G₁向被叫方G₂发起呼叫业务请求，包括：发起方G₁发送呼叫请求消息，消息格式中包括如下要素：

消息类型、源终端ID、目的终端ID、消息序列号SN以及控制消息缓存的限时计数器T_H；其中，消息类型为呼叫请求消息的类型，消息序列号SN用于区别不同次的呼叫请求业务，源终端ID和目的终端ID分别是本次呼叫业务的主叫方号码和被叫方号码，控制消息缓存的限时计数器T_H的值是根据主叫方的呼叫业务请求的延迟容忍程度而设置；

另外发起方在发送消息的同时，还会启动一个本地定时器，呼叫超过该定时器的定时时间T_S时，则认为本次业务终止，通常设置T_S>T_H；

发起方在本地定时器的定时超时或收到空中基站发送的业务终止消息时，会认为业务请求失败。

步骤3：空中基站U处理覆盖范围内的呼叫请求；

进一步的，所述空中基站U处理覆盖范围内的呼叫请求的方法，包括：

当空中基站U接收到发起方G₁发送的呼叫请求消息后，从该呼叫请求消息中识别出被叫方终端ID，将该消呼叫请求息转发给被叫方G₂，当即时接收到被叫方G₂回复的呼叫响应消息后，就表明主叫方G₁和被叫方G₂均在空中基站U的覆盖范围内且可以建立通信，空中基站U再将被叫方G₂的呼叫响应消息转发给发起方G₁，发起方G₁向空中基站U发送呼叫确认消息，则空中基站完成连接发起方G₁、空中基站U和被叫方G₂的呼叫业务链路G₁-U-G₂的建立。

步骤4：空中基站处理覆盖范围外的呼叫请求；

进一步的，所述空中基站处理覆盖范围外的呼叫请求的方法，包括：

首先缓存呼叫请求；

进一步的，所述缓存呼叫请求具体流程如下：

步骤4-1：若发起方G₁在空中基站U的覆盖范围内，但被叫方G₂不在空中基站U的覆盖范围内，即发起方G₁发送的呼叫请求消息到达空中基站U后，空中基站U向被叫方G₂转发呼叫请求消息时得不到响应，则空中基站U缓存该呼叫请求消息；

步骤4-2：若发起方G₁不在空中基站U的覆盖范围内，但被叫方G₂在空中基站U的覆盖范围内，或发起方G₁和被叫方G₂都不在空中基站U的覆盖范围内，发起方G₁的呼叫请求消息通过以北斗短消息的形式到达到空中基站U，则空中基站U缓存该呼叫请求消息；

位置移动决策；

进一步的，所述位置移动决策的方法，具体包括如下流程：

步骤5-1：空中基站U接收到呼叫请求消息后根据该呼叫请求消息中的源终端ID和目的终端ID，通过北斗定位功能从位置信息库中查询对应终端的位置，由已知的空中基站U的位置为(x₁，y₁)，记发起方G₁和被叫方G₂水平位置坐标分别为(a₁，b₁)和(a₂，b₂)，若||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||＞2R，则空中基站终止本次业务请求；若||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||≤2R时，则空中基站U执行位置移动策略；

步骤5-2：设定空中基站U由位置(x₁，y₁)直线移动到水平位置点(x₂，y₂)，使得凭借公式(2)的算法：

min||(x₁，y₁)-(x₂，y₂)|| (2)

s.t.

这样，结合基于非线性约束最优化可求解(x₂，y₂)，令d＝||(x₁，y₁)-(x₂，y₂)||，若

则空中基站终止本次业务请求；若

叫空中基站U将调整水平位置部署，沿直线移动至(x₂，y₂)。

激活呼叫业务链路；

进一步的，所述激活呼叫业务链路的方法，具体包括如下流程：

所述空中基站U到达水平位置点(x₂，y₂)后将发起方G₁的呼叫请求消息转发至被叫方G₂，收到被叫方G₂的呼叫响应消息后，将其再转发给发起方G₁，收到发起方G₁的呼叫确认消息后，即激活此次业务链路；在这其中不能正常收到被叫方G₂呼叫响应消息和发起方G₁的呼叫确认消息时，所述空中基站U均将终止本次业务请求。

步骤5：空中基站优化网络覆盖；

所述空中基站优化网络覆盖的方法，包括：所述空中基站U调整到水平位置点(x₂，y₂)位置建立呼叫链路后，在维持当前呼叫业务的同时应尽量覆盖最多的地面终端，此时需进一步优化部署位置，即在发起方G₁和被叫方G₂进行呼叫业务过程中，空中基站U将由水平位置点(x₂，y₂)直线移动至水平位置点(x₃，y₃)部署，且凭借公式(3)的算法：

S.t.

并结合基于非线性约束最优化可求解水平位置点(x₃，y₃)，在视距传输条件下，空中基站U在水平位置点(x₂，y₂)和水平位置点(x₃，y₃)能够覆盖发起方G₁和被叫方G₂，那么空中基站U从水平位置点(x₂，y₂)直线移动到水平位置点(x₃，y₃)过程中的任何一个位置点均能覆盖发起方G₁和被叫方G₂，从而保证呼叫业务不间断；

同时，在空中基站U由水平位置点(x₂，y₂)直线移动至水平位置点(x₃，y₃)的过程中，同时监测发起方G₁和被叫方G₂到达空中基站U的信号强度，当其中有一方信号强度即将低于预设的信号接收门限，则空中基站U停止移动，维持当前位置保证此次业务正常进行直至结束，然后转入步骤6中执行；若空中基站U在实施移动过程中，发起方G₁和被叫方G₂之间的呼叫业务结束，则空中基站U停止向水平位置点(x₃，y₃)移动，转入步骤6中执行。

步骤6：空中基站调整至覆盖最多地面终端的位置；

进一步的，所述空中基站调整至覆盖最多地面终端的位置的方法，包括：

所述空中基站U根据当前地面终端位置分布，直线移动至覆盖最多终端的位置(x₄，y₄)并求解该位置(x₄，y₄)，其中(x₄，y₄)求解模型与步骤1中求解(x₁，y₁)的求解模型相同。

步骤7：空中基站移动过程中并发呼叫业务处置。

进一步的，所述空中基站移动过程中并发呼叫业务处置的方法，包括：所述空中基站U在驻停状态下并发呼叫业务处置按业务请求先后顺序执行，当从

最优位置(x₁，y₁)顺序移动到水平位置点(x₂，y₂)和水平位置点(x₃，y₃)，即(x₁，y₁)→(x₂，y₂)→(x₃，y₃)移动过程中，若并发其它呼叫业务请求，补充处置方法如下所示：

步骤7-1：优先保证实时请求呼叫业务：

若空中基站U转发呼叫请求消息时得到即时响应，表明新增呼叫业务的发起方G₃和被叫方G₄这双方均在基站覆盖范围内，则优先保证实时请求呼叫的业务正常进行，即移动方向不变，但造成新增实时请求呼叫双方或一方信号即将低于接收门限时，应停止移动维持当前位置至该业务结束，所耗时间计入发起方G₁和被叫方G₂呼叫请求延时，导致呼叫请求延时超时的，应直接终止发起方G₁和被叫方G₂之间的业务请求，然后转入步骤6中执行；

步骤7-2：若并发新增其它呼叫业务请求，且同时无法即时实现新增呼叫请求的应纳入空中基站后续服务队列，进行缓存并开始缓存计时，处理完发起方G₁和被叫方G₂之间的呼叫请求，再按先进先出队列处理后续延迟容忍呼叫请求，导致后续延迟容忍呼叫请求超时应从队列中清除或终止业务请求。

本发明的有益效果为：

针对单个空中基站通信覆盖不足情况下，如何实现未被覆盖终端之间的呼叫业务并提高呼叫业务成功率，本发明结合空中基站可快速移动和网络拓扑灵活变化的特点，革新传统呼叫业务对链路连通的前提要求和“一呼即通”的应用特征，提出一种单基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，该方法可以在空中基站节点网络覆盖不佳时为地面终端最大程度和最高效地成功建立呼叫业务，在实际应用中可以作为正常呼叫业务流程的有效补充，大幅提升呼叫业务成功率，满足了应急通信需要。

附图说明

图1是本发明的空中基站U对地面终端的不完全覆盖的示意图。

图2是本发明的消息格式中的要素示意图。

图3是本发明的空中基站U维持业务链路G₁-U-G₂同时优化网络覆盖的示意图。

图4是本发明的空中基站U构建G₁和G₂的业务链路的示意图。

图5是本发明的空中基站U移动中保持网络覆盖的示意图。

图6是本发明的空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步地说明。

在本发明中，应该具有：

1.作为空中中继节点的空中基站中应包含呼叫业务控制消息缓存单元。发送的呼叫控制消息格式应包括：消息类型、源终端ID、目的终端ID、消息序列号SN、控制消息缓存的限时计数器T_H，所述消息类型包括呼叫请求消息、呼叫响应消息以及呼叫确认消息这样的类型，T_H的初始值由呼叫业务发起端根据最大容忍延迟度确定，以秒为单位。

2.空中基站和地面终端均集成北斗定位和短消息功能，空中基站能够获知所有地面终端的位置信息，假设有n个地面终端，其位置分别为(a_i，b_i)，i为正整数，i＝1,2,…,n，n为地面终端数量，i为地面终端编号，(a_i，b_i)为地面终端的地面精确坐标，a_i为经度坐标，b_i为纬度坐标。

3.空中基站根据地域地形条件升至一定高度，实现对一定范围地域的视距覆盖，对地面终端水平覆盖范围的参考半径为R，平均移动速度为v，为提供一定的冗余度，能够将水平覆盖范围参考半径设置成较为保守的R值。保守R值的含义为：无人机对地面终端水平覆盖范围理论参考半径为R，但考虑到地形地貌和环境对电磁信号传播的影响，为确保覆盖范围有效性且具有一定的冗余度所取的最小值。

4.处理延迟容忍呼叫业务请求过程中的空中基站移动决策估算是较为简单的非线性约束优化问题，对应的处理时间可以忽略不计。

如图1-图6所示，空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，包括：

步骤1：空中基站确定初始位置；

所述空中基站U确定初始位置的方法，包括：首先空中基站应确定其部署的初始位置，在无法覆盖所有地面终端时，空中基站U的位置应使覆盖的地面终端数量最多，如图1所示，构建覆盖最优化模型，令k_i表示空中基站U对地面终端G_i的覆盖关系，若k_i＝1表示地面终端G_i在空中基站U的覆盖范围内，若k_i＝0则表示地面终端G_i在空中基站U的覆盖范围外，设定空中基站U的初始位置为(x₁，y₁)，(x₁，y₁)为无人机的地面精确坐标，其中1表示无人机的初始位置坐标序号，x₁为该初始位置的经度坐标，y₁为该初始位置的纬度坐标；则如图1所示，覆盖最多地面终端的优化模型如公式(1)所示：

S.t.

其中||(x₁，y₁)-(a_i，b_i)||表示两点之间的欧氏距离；

采用非线性约束优化求解方法来可以获得最佳位置(x₁，y₁)；空中基站U的初始位置应定位于(x₁，y₁)。非线性约束优化求解方法能够是启发式算法。

步骤2：发起方G₁向被叫方G₂发起呼叫业务请求；

所述发起方G₁向被叫方G₂发起呼叫业务请求，包括：发起方G₁发送呼叫请求消息，消息格式中包括如图2所示的如下要素：

消息类型、源终端ID、目的终端ID、消息序列号SN以及控制消息缓存的限时计数器T_H；其中，消息类型为呼叫请求消息的类型，消息序列号SN用于区别不同次的呼叫请求业务，源终端ID和目的终端ID分别是本次呼叫业务的主叫方号码和被叫方号码，控制消息缓存的限时计数器T_H的值是根据主叫方的呼叫业务请求的延迟容忍程度而设置；

另外发起方在发送消息的同时，还会启动一个本地定时器，呼叫超过该定时器的定时时间T_S时，则认为本次业务终止，其中考虑传输和处理过程时延，T_S略大于T_H；

发起方在本地定时器的定时超时或收到空中基站发送的业务终止消息时，会认为业务请求失败。发起方G₁和被叫方G₂均为地面终端。

步骤3：空中基站U处理覆盖范围内的呼叫请求；

所述空中基站U处理覆盖范围内的呼叫请求的方法，包括：

当空中基站U接收到发起方G₁发送的呼叫请求消息后，从该呼叫请求消息中识别出被叫方终端ID，将该消呼叫请求息转发给被叫方G₂，当即时接收到被叫方G₂回复的呼叫响应消息后，就表明主叫方G₁和被叫方G₂均在空中基站U的覆盖范围内且可以建立通信，空中基站U再将被叫方G₂的呼叫响应消息转发给发起方G₁，发起方G₁向空中基站U发送呼叫确认消息，如图3所示，则空中基站完成连接发起方G₁、空中基站U和被叫方G₂的呼叫业务链路G₂-U-G₂的建立。

步骤4：空中基站处理覆盖范围外的呼叫请求；

所述空中基站处理覆盖范围外的呼叫请求的方法，包括：

首先缓存呼叫请求，当发起方G₁或被叫方G₂不在空中基站U覆盖范围内，不能响应呼叫请求即时建立的呼叫业务链路，则执行延迟容忍呼叫请求来建立业务链路；

所述缓存呼叫请求具体流程如下：

步骤4-1：若发起方G₁在空中基站U的覆盖范围内，但被叫方G₂不在空中基站U的覆盖范围内，即发起方G₁发送的呼叫请求消息到达空中基站U后，空中基站U向被叫方G₂转发呼叫请求消息时得不到响应，则空中基站U缓存该呼叫请求消息；

步骤4-2：若发起方G₁不在空中基站U的覆盖范围内，但被叫方G₂在空中基站U的覆盖范围内，或发起方G₁和被叫方G₂都不在空中基站U的覆盖范围内，发起方G₁的呼叫请求消息通过以北斗短消息的形式到达到空中基站U，则空中基站U缓存该呼叫请求消息；

位置移动决策；

所述位置移动决策的方法，具体包括如下流程：

步骤5-1：空中基站U接收到呼叫请求消息后根据该呼叫请求消息中的源终端ID和目的终端ID，通过北斗定位功能从位置信息库中查询对应终端的位置，由前面已知的空中基站U的位置为(x₁，y₁)，记发起方G₁和被叫方G₂水平位置坐标分别为(a₁，b₁)和(a₂，b₂)，(a₂，b₂)为被叫方的地面精确坐标，a₂为被叫方的经度坐标，b₂为被叫方的纬度坐标；(a₁，b₁)为发起方的地面精确坐标，a₁为发起方的经度坐标，b₁为发起方的纬度坐标；

若||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||＞2R，则空中基站终止本次业务请求，所述终止本次业务请求时应向作为主叫方的发起方发送提示消息，后续空中基站终止业务请求时也是相同的向主叫方发送提示消息；若||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||≤2R时，则空中基站U执行位置移动策略；

步骤5-2：设定空中基站U由位置(x₁，y₁)直线移动到水平位置点(x₂，y₂)，(x₂，y₂)为无人机的地面精确坐标，其中2表示无人机的第一次移动后的位置坐标序号，x₂为无人机的第一次移动后的位置坐标的经度坐标，y₂为无人机的第一次移动后的位置坐标的纬度坐标；使得凭借公式(2)的算法：

min||(x₁，y₁)-(x₂，y₂)|| (2)

s.t.

这样，结合基于非线性约束最优化可求解(x₂，y₂)，令d＝||(x₁，y₁)-(x₂，y₂)||，若

则空中基站终止本次业务请求；若

则空中基站U将调整水平位置部署，沿直线移动至(x₂，y₂)。其中，d表示无人机初始位置和第一次移动后的位置间直线距离，v为无人机平均移动速度，T_H为控制消息缓存的限时计数器数值。公式(2)的含义为无人机的移动过程飞行时间不能超过限时计数器的数值(用户延迟容忍度)，超过数值移动就无意义。

激活呼叫业务链路；

所述激活呼叫业务链路的方法，具体包括如下流程：

所述空中基站U到达水平位置点(x₂，y₂)后将发起方G₁的呼叫请求消息转发至被叫方G₂，收到被叫方G₂的呼叫响应消息后，将其再转发给发起方G₁，收到发起方G₁的呼叫确认消息后，即激活此次业务链路；在这其中不能正常收到被叫方G₂呼叫响应消息和发起方G₁的呼叫确认消息时，所述空中基站U均将终止本次业务请求。

步骤5：空中基站优化网络覆盖；

所述空中基站优化网络覆盖的方法，包括：如图3中G₁和G₂所示，所述空中基站U调整到水平位置点(x₂，y₂)位置建立呼叫链路后，在维持当前呼叫业务的同时应尽量覆盖最多的地面终端，此时需进一步优化部署位置，即在发起方G₁和被叫方G₂进行呼叫业务过程中，空中基站U将由水平位置点(x₂，y₂)直线移动至水平位置点(x₃，y₃)部署，(x₃，y₃)为无人机的地面精确坐标，其中3表示无人机在进行当前呼叫业务条件下调整到的最优覆盖位置坐标序号，x₃为该最优覆盖位置的经度坐标，y₃为最优覆盖位置的纬度坐标。且凭借公式(3)的算法：

S.t.

并结合基于非线性约束最优化可求解水平位置点(x₃，y₃)，理论上在视距传输条件下，空中基站U在水平位置点(x₂，y₂)和水平位置点(x₃，y₃)能够覆盖发起方G₁和被叫方G₂，那么空中基站U从水平位置点(x₂，y₂)直线移动到水平位置点(x₃，y₃)过程中的任何一个位置点均能覆盖发起方G₁和被叫方G₂，如图5所示，从而保证呼叫业务不间断；

同时，在空中基站U由水平位置点(x₂，y₂)直线移动至水平位置点(x₃，y₃)的过程中，同时监测发起方G₁和被叫方G₂到达空中基站U的信号强度，当其中有一方信号强度即将低于预设的信号接收门限，则空中基站U停止移动，维持当前位置保证此次业务正常进行直至结束，然后转入步骤6中执行；若空中基站U在实施移动过程中，发起方G₁和被叫方G₂之间的呼叫业务结束，则空中基站U停止向水平位置点(x₃，y₃)移动，转入步骤6中执行。信号接收门限含义为：在信息通信中，为保证通信质量而设定的通信双方信号收发最低数值，低于此数值则无法正常通信。

步骤6：空中基站调整至覆盖最多地面终端的位置；

所述空中基站调整至覆盖最多地面终端的位置的方法，包括：

所述空中基站U根据当前地面终端位置分布，直线移动至覆盖最多终端的位置(x₄，y₄)并求解该位置(x₄，y₄)，其中(x₄，y₄)求解模型与步骤1中求解(x₁，y₁)的求解模型相同。(x₄，y₄)为无人机的地面精确坐标，其中4表示无人机在完成呼叫业务后进行调整到的最优覆盖位置坐标序号，x₄为无人机的地面精确坐标的经度坐标，y₄为无人机的地面精确坐标的纬度坐标。

步骤7：空中基站移动过程中并发呼叫业务处置。

所述空中基站移动过程中并发呼叫业务处置的方法，包括：所述空中基站U在驻停状态下并发呼叫业务处置按业务请求先后顺序执行，当从最优位置(x₁，y₁)顺序移动到水平位置点(x₂，y₂)和水平位置点(x₃，y₃)，即(x₁，y₁)→(x₂，y₂)→(x₃，y₃)移动过程中，若并发其它呼叫业务请求，补充处置方法如下所示：

步骤7-1：优先保证实时请求呼叫业务：

因延迟容忍呼叫业务请求方法是对正常业务的补充，因此应优先满足正常实时请求呼叫业务。若空中基站U转发呼叫请求消息时得到即时响应，表明新增呼叫业务的发起方G₃和被叫方G₄这双方均在基站覆盖范围内，则优先保证实时请求呼叫的业务正常进行，即移动方向不变，但造成新增实时请求呼叫双方或一方信号即将低于接收门限时，应停止移动维持当前位置至该业务结束，所耗时间计入发起方G₁和被叫方G₂呼叫请求延时，导致呼叫请求延时超时的，应直接终止发起方G₁和被叫方G₂之间的业务请求，然后转入步骤6中执行；

步骤7-2：若并发新增其它呼叫业务请求，且同时无法即时实现新增呼叫请求的应纳入空中基站后续服务队列，进行缓存并开始缓存计时，处理完发起方G₁和被叫方G₂之间的呼叫请求，再按先进先出队列处理后续延迟容忍呼叫请求，导致后续延迟容忍呼叫请求超时应从队列中清除或终止业务请求。

以上已用实施例说明的方式对本发明作了说明，本领域的技术人员应当理解，本公开不限于以上说明的实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，能够做出各种变化、改变和替换。

Claims (10)

1.一种空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，其特征在于，包括：

步骤1：空中基站确定初始位置；

步骤2：发起方G₁向被叫方G₂发起呼叫业务请求；

步骤3：空中基站U处理覆盖范围内的呼叫请求；

步骤4：空中基站处理覆盖范围外的呼叫请求；

步骤5：空中基站优化网络覆盖；

步骤6：空中基站调整至覆盖最多地面终端的位置。

2.根据权利要求1所述的空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，其特征在于，所述空中基站U确定初始位置的方法，包括：构建覆盖最优化模型，令k_i表示空中基站U对地面终端G_i的覆盖关系，若k_i＝1表示地面终端G_i在空中基站U的覆盖范围内，若k_i＝0则表示地面终端G_i在空中基站U的覆盖范围外，设定空中基站U的初始位置为(x₁，y₁)，地面终端G_i的位置为(a_i，b_i)，R为空中基站U对地面终端的水平覆盖范围，i为正整数，v为无人机平均移动速度，则覆盖最多地面终端的优化模型如公式(1)所示：

s.t.

其中||(x₁，y₁)-(a_i，b_i)||表示两点之间的欧氏距离；

采用非线性约束优化求解方法来获得最佳位置(x₁，y₁)；空中基站U的初始位置应定位于(x₁，y₁)。

3.根据权利要求1所述的空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，其特征在于，所述发起方G₁向被叫方G₂发起呼叫业务请求，包括：发起方G₁发送呼叫请求消息，消息格式中包括如下要素：

消息类型、源终端ID、目的终端ID、消息序列号SN以及控制消息缓存的限时计数器T_H；其中，消息类型为呼叫请求消息的类型，消息序列号SN用于区别不同次的呼叫请求业务，源终端ID和目的终端ID分别是本次呼叫业务的主叫方号码和被叫方号码，控制消息缓存的限时计数器T_H的值是根据主叫方的呼叫业务请求的延迟容忍程度而设置；

另外发起方在发送消息的同时，还会启动一个本地定时器，呼叫超过该定时器的定时时间T_S时，则认为本次业务终止，通常设置T_S＞T_H；

发起方在本地定时器的定时超时或收到空中基站发送的业务终止消息时，会认为业务请求失败。

4.根据权利要求1所述的空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，其特征在于，所述空中基站U处理覆盖范围内的呼叫请求的方法，包括：

当空中基站U接收到发起方G₁发送的呼叫请求消息后，从该呼叫请求消息中识别出被叫方终端ID，将该呼叫请求消息转发给被叫方G₂，当即时接收到被叫方G₂回复的呼叫响应消息后，就表明主叫方G₁和被叫方G₂均在空中基站U的覆盖范围内且可以建立通信，空中基站U再将被叫方G₂的呼叫响应消息转发给发起方G₁，发起方G₁向空中基站U发送呼叫确认消息，则空中基站完成连接发起方G₁、空中基站U和被叫方G₂的呼叫业务链路G₁-U-G₂的建立。

5.根据权利要求1所述的空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，其特征在于，所述空中基站处理覆盖范围外的呼叫请求的方法，包括：

首先缓存呼叫请求；

位置移动决策；

激活呼叫业务链路。

6.根据权利要求5所述的空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，其特征在于，所述缓存呼叫请求具体流程如下：

步骤4-1：若发起方G₁在空中基站U的覆盖范围内，但被叫方G₂不在空中基站U的覆盖范围内，即发起方G₁发送的呼叫请求消息到达空中基站U后，空中基站U向被叫方G₂转发呼叫请求消息时得不到响应，则空中基站U缓存该呼叫请求消息；

步骤4-2：若发起方G₁不在空中基站U的覆盖范围内，但被叫方G₂在空中基站U的覆盖范围内，或发起方G₁和被叫方G₂都不在空中基站U的覆盖范围内，发起方G₁的呼叫请求消息通过以北斗短消息的形式到达到空中基站U，则空中基站U缓存该呼叫请求消息。

7.根据权利要求5所述的空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，其特征在于，所述位置移动决策的方法，具体包括如下流程：

步骤5-1：空中基站U接收到呼叫请求消息后根据该呼叫请求消息中的源终端ID和目的终端ID，通过北斗定位功能从位置信息库中查询对应终端的位置，由已知的空中基站U的位置为(x₁，y₁)，记发起方G₁和被叫方G₂水平位置坐标分别为(a₁，b₁)和(a₂，b₂)，若||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||＞2R，则空中基站终止本次业务请求；若||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||≤2R时，则空中基站U执行位置移动策略；

步骤5-2：设定空中基站U由位置(x₁，y₁)直线移动到水平位置点(x₂，y₂)，使得凭借公式(2)的算法：

min||(x₁，y₁)-(x₂，y₂)|| (2)

s.t.

这样，结合基于非线性约束最优化可求解(x₂，y₂)，令d＝||(x₁，y₁)-(x₂，y₂)||，若

则空中基站终止本次业务请求；若

则空中基站U将调整水平位置部署，沿直线移动至(x₂，y₂)。

8.根据权利要求5所述的空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，其特征在于，所述激活呼叫业务链路的方法，具体包括如下流程：

所述空中基站U到达水平位置点(x₂，y₂)后将发起方G₁的呼叫请求消息转发至被叫方G₂，收到被叫方G₂的呼叫响应消息后，将其再转发给发起方G₁，收到发起方G₁的呼叫确认消息后，即激活此次业务链路；在这其中不能正常收到被叫方G₂呼叫响应消息和发起方G₁的呼叫确认消息时，所述空中基站U均将终止本次业务请求。

9.根据权利要求1所述的空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，其特征在于，所述空中基站优化网络覆盖的方法，包括：所述空中基站U调整到水平位置点(x₂，y₂)位置建立呼叫链路后，在维持当前呼叫业务的同时应尽量覆盖最多的地面终端，此时需进一步优化部署位置，即在发起方G₁和被叫方G₂进行呼叫业务过程中，空中基站U将由水平位置点(x₂，y₂)直线移动至水平位置点(x₃，y₃)部署，且凭借公式(3)的算法：

S.t.

并结合基于非线性约束最优化可求解水平位置点(x₃，y₃)，在视距传输条件下，空中基站U在水平位置点(x₂，y₂)和水平位置点(x₃，y₃)能够覆盖发起方G₁和被叫方G₂，那么空中基站U从水平位置点(x₂，y₂)直线移动到水平位置点(x₃，y₃)过程中的任何一个位置点均能覆盖发起方G₁和被叫方G₂，从而保证呼叫业务不间断；

同时，在空中基站U由水平位置点(x₂，y₂)直线移动至水平位置点(x₃，y₃)的过程中，同时监测发起方G₁和被叫方G₂到达空中基站U的信号强度，当其中有一方信号强度即将低于预设的信号接收门限，则空中基站U停止移动，维持当前位置保证此次业务正常进行直至结束，然后转入步骤6中执行；若空中基站U在实施移动过程中，发起方G₁和被叫方G₂之间的呼叫业务结束，则空中基站U停止向水平位置点(x₃，y₃)移动，转入步骤6中执行。

10.根据权利要求1所述的空中基站辅助的延迟容忍呼叫业务请求方法，其特征在于，所述空中基站调整至覆盖最多地面终端的位置的方法，包括：

所述空中基站U根据当前地面终端位置分布，直线移动至覆盖最多终端的位置(x₄，y₄)并求解该位置(x₄，y₄)，其中(x₄，y₄)求解模型与步骤1中求解(x₁，y₁)的求解模型相同；

所述空中基站移动过程中并发呼叫业务处置的方法，包括：所述空中基站U在驻停状态下并发呼叫业务处置按业务请求先后顺序执行，当从最优位置(x₁，y₁)顺序移动到水平位置点(x₂，y₂)和水平位置点(x₃，y₃)，即(x₁，y₁)→(x₂，y₂)→(x₃，y₃)移动过程中，若并发其它呼叫业务请求，补充处置方法如下所示：

步骤7-1：优先保证实时请求呼叫业务：

若空中基站U转发呼叫请求消息时得到即时响应，表明新增呼叫业务的发起方G₃和被叫方G₄这双方均在基站覆盖范围内，则优先保证实时请求呼叫的业务正常进行，即移动方向不变，但造成新增实时请求呼叫双方或一方信号即将低于接收门限时，应停止移动维持当前位置至该业务结束，所耗时间计入发起方G₁和被叫方G₂呼叫请求延时，导致呼叫请求延时超时的，应直接终止发起方G₁和被叫方G₂之间的业务请求，然后转入步骤6中执行；

步骤7-2：若并发新增其它呼叫业务请求，且同时无法即时实现新增呼叫请求的应纳入空中基站后续服务队列，进行缓存并开始缓存计时，处理完发起方G₁和被叫方G₂之间的呼叫请求，再按先进先出队列处理后续延迟容忍呼叫请求，导致后续延迟容忍呼叫请求超时应从队列中清除或终止业务请求。

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