CN113114333A - 一种同步轨道卫星移动通信终端快速入网方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同步轨道卫星移动通信终端快速入网方法及装置，属于通信技术领域。该方法中，同步轨道卫星移动通信终端将低轨卫星星历、同步轨道卫星波束覆盖信息预置存储于终端的存储单元中，并通过主控单元控制终端进行快速入网流程；通过低轨卫星轨迹计算单元计算出其运动轨迹，并将其与同步轨道波束覆盖信息进行匹配，终端即可快速得到入网波束的频点等必要信息，而不需要通过特殊频段扫描等慢速的方法即可实现快速网络同步目的。当同步轨道卫星移动通信终端快速同步后，通过随机接入流程，进一步从流程上缩短入网时间。

Description

一种同步轨道卫星移动通信终端快速入网方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体而言，是指一种同步轨道卫星移动通信终端快速入网方法及装置，可应用于低轨卫星上。
背景技术
在同步轨道卫星移动通信系统中，采用类似地面移动网络蜂窝方式的点波束进行覆盖。常规同步轨道卫星移动通信终端在入网时，采用扫频的方式实现覆盖频点的确定并进行同步。但是，应用于低轨卫星上的同步轨道卫星移动通信终端相对于常规使用场景的终端，具有高速移动、频繁进入退出覆盖区、每个点波束服务时间有限的特点，在该应用场景中就需要考虑终端快速入网具备业务传输条件、不在服务状态时节约能耗等问题。目前，针对这一情况尚缺少良好的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种同步轨道卫星移动通信终端快速入网方法及装置，其增加了终端的业务使用时间，提高了系统性能效率，扩展了同步轨道卫星移动通信终端的应用场景。
有鉴于此，本发明采用的技术方案为：
一种同步轨道卫星移动通信终端快速入网方法，其应用于同步轨道卫星移动通信系统，所述同步轨道卫星移动通信系统包括地面接入网、地面核心网、同步轨道通信卫星、终端以及运控系统；所述终端通过同步轨道通信卫星连接所述地面接入网，所述地面核心网与运控系统相连，用于终端业务使用资源的实时申请；该方法包括以下步骤：
（1）终端开机；
（2）终端根据存储的低轨卫星星历，计算出低轨卫星轨迹及当前位置信息，即终端当前的位置信息；
（3）终端根据（2）算出的终端位置信息与终端存储的同步轨道卫星移动通信系统波束覆盖信息进行同步频点搜索，如果终端进入同步轨道卫星移动通信系统覆盖区域，则确定出当前覆盖波束频率f，转到步骤（4）；如果终端未进入同步轨道卫星移动通信系统覆盖区域时，则终端进入休眠状态，转到步骤（9）；
（4）终端根据当前波束频点f进行同步；
（5）终端同步后，发起随机接入流程，并将注册请求消息通过该流程发送至地面核心网；
（6）随机接入允许后，终端发起链接建立流程，地面核心网收到终端链接建立请求后，发起并进行鉴权及身份认证流程，对终端进行身份认证及鉴权；
（7）地面核心网在终端身份认证及鉴权成功后，向运控系统为终端实时申请终端做业务所需资源；资源申请成功后，核心网将所申请的资源信息、注册响应消息随建链响应消息发送给终端；
（8）终端接收到建链响应消息后，进入入网状态，根据运控系统分配的资源信息进行配置，进行后续业务传输；
（9）终端进入休眠状态后，会定时唤醒或接收唤醒指令来唤醒终端，唤醒后重复步骤（2）至（8）。
此外，本发明还提供一种同步轨道卫星移动通信终端快速入网装置，其包括主控单元、快速入网控制单元、存储单元、同步单元、鉴权单元、资源控制单元以及业务交换单元；
所述主控单元用于执行终端上下电、状态管理、睡眠唤醒管理、定时器管理以及终端控制指令处理；
所述快速入网控制单元用于执行低轨卫星轨迹预置信息处理、入网流程及消息合并，以及同步轨道卫星移动通信系统波束覆盖映射操作；
所述存储单元用于存储低轨卫星星历以及同步轨道卫星移动通信波束覆盖波束分布；
所述同步单元用于在终端物理层与同步轨道卫星发出的移动通信服务广播内容进行同步；
所述鉴权单元，用于处理终端的鉴权和身份认证流程；
所述资源控制单元用于控制终端申请、配置以及释放业务传输所需频率资源的流程；
所述业务交换单元用于将终端的应用侧数据通过同步轨道卫星移动通信业务信道发送至网络侧，并将从网络侧接收到数据送至应用侧。
本发明相比现有技术具有如下优点：
1、本发明通过关键信息预置，通过关键信息计算，可以不采用耗时的扫频操作来实现终端的快速同步过程。
2、本发明通过入网流程与交互信息合并的轻量化协议设计，减少了终端与网络侧的交互，从而进一步减少了终端入网所需时间，也即增加了业务传输时间占比。
3、本发明轻量化协议设计以同步轨道卫星移动通信系统常规流程为基础，不影响整个系统架构及协议规范。
总之，本发明根据特定流程及预置相关信息进行快速同步，同时在常规同步轨道卫星移动通信终端协议的基础上进行轻量化裁剪合并流程等设计，实现了终端的快速入网，从而减少了终端状态就绪准备时间，也即增加了终端的业务使用时间，提高了系统性能效率。
附图说明
图1为本发明实施例中快速入网方法的流程图。
图2为本发明实施例中快速入网装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
参见图1，一种同步轨道卫星移动通信终端快速入网方法，应用于同步轨道卫星移动通信系统，该系统包括地面接入网、地面核心网、同步轨道通信卫星、终端、运控系统；所述终端通过卫星连接所述地面接入网，所述地面核心网与运控系统相连，用于终端业务使用资源的实时申请。
该方法具体包括终端快速同步、随机接入、连接建立、资源申请等流程，详述如下：
S101：终端开机，并根据预置存储低轨卫星星历计算出低轨卫星轨迹及当前位置，即终端当前位置信息；
S102：终端根据S101中计算获得终端当前位置信息，在与终端预置存储的同步轨道卫星移动通信系统波束覆盖信息进行同步频点搜索；
S103：如果未搜索到同步轨道卫星移动通信系统波束覆盖频点，那么说明当前低轨卫星未在同步轨道卫星移动通信系统覆盖范围内，终端无法开启业务，为节省终端能量消耗，终端进入休眠状态，并启动休眠定时器；
S104：如果搜索到同步轨道卫星移动通信系统波束覆盖频点f，那么说明当前低轨卫星在同步轨道卫星移动通信系统覆盖范围内，终端可以开启业务，终端省去扫频流程，根据确定的波束频点f进行快速同步；
S105：终端在频点f同步后，发起随机接入过程，并将注册请求消息复用至随机接入请求消息中；
S106：终端接收到随机接入响应后，发送链接建立请求消息发起链接建立流程；地面核心网收到终端链接建立请求后，发起对终端的身份认证及鉴权流程，地面核心网在终端身份认证及鉴权成功后，向运控系统为终端实时申请终端做业务所需资源；资源申请成功后，核心网将所申请资源信息、注册响应消息随建链响应消息发送给终端；
S107：终端接收到建链响应后，终端进入入网状态；根据建链响应消息中携带的运控系统分配的资源信息进行业务资源配置，用进行后续业务传输；
S108：终端在处于休眠状态时，监视休眠定时器超时或者是否接收到唤醒指令；
S109：如果休眠定时器未超时且未接收到唤醒指令，终端继续休眠；
S110：如果休眠定时器超时或接收到唤醒指令，可以退出休眠状态；并重复S101，S102判断是否进入覆盖区。
参见图2，一种同步轨道卫星移动通信终端快速入网装置，其应用在同步轨道卫星移动通信系统201中。该同步轨道卫星移动通信系统201包括同步轨道卫星移动终端202、通信卫星、地面接入网/核心网205、运控系统204。其中，同步轨道卫星移动终端202通过通信卫星连接地面接入网，地面接入网连接核心网，核心网连接运控系统204；同步轨道卫星移动终端202包括快速入网装置203、终端应用213、业务交换单元212；快速入网装置203包括主控单元206、快速入网控制单元207、存储单元208、同步范元209、鉴权单元210、资源控制单元211；主控单元206，终端主控部分，用于终端状态管理、定时器管理、指令处理等；快速入网控制单元207，用于低轨卫星轨迹预置信息处理、入网流程及消息合并、同步轨道卫星移动通信系统波束覆盖映射等操作；存储单元208，用于存储低轨卫星星历、同步轨道卫星移动通信波束覆盖波束分布；同步单元209，用于终端物理层同步同步轨道卫星移动通信服务波束特定频率的广播内容；鉴权单元210，用于终端处理鉴权、身份认证流程；资源控制单元211, 用于终端申请、配置以及释放业务传输所需频率资源流程的控制单元；业务交换单元212，用于终端将应用侧数据通过同步轨道卫星移动通信业务信道发送至网络侧，并将从网络侧接收到数据送至应用侧。
本发明中，同步轨道卫星移动通信终端将低轨卫星星历、同步轨道卫星波束覆盖信息预置存储于终端的存储单元中，并通过主控单元控制终端进行快速入网流程；然后，通过低轨卫星轨迹计算单元对预置的低轨卫星星历进行处理，计算出其运动轨迹，并将其与同步轨道波束覆盖信息进行匹配，终端即可快速得到入网波束的频点等必要信息，而不需要通过特殊频段扫描等慢速的方法即可实现快速网络同步目的。当同步轨道卫星移动通信终端快速同步后，通过本发明所设计的随机接入流程，进一步从流程上缩短入网时间。
总之，通过本发明，可以实现应用于低轨卫星上的同步轨道卫星移动通信终端的快速入网，从而增加了业务使用时间，提高了系统性能效率，同时也为同步轨道卫星移动通信终端扩展至高速移动应用场景奠定了基础。
需要说明的是，本申请所提供的实例中，所述的系统、方法和装置，实现方式不仅仅限于本申请所述，可以通过其他方式实现。如本申请所述的单元划分，仅仅是一种逻辑功能划分，在实现过程中可以是其他的放置方式，各个单元可以集成到另外的系统中，或者进执行部分特征；各个单元可以集成在一个处理单元中或者单独存在。
以上所述，仅为本发明的具体实现方式，但本发明的保护范围并不仅仅限于此，任何在本发明描述的技术范围内的变化或部分替代，都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种同步轨道卫星移动通信终端快速入网方法，其特征在于，应用于同步轨道卫星移动通信系统，所述同步轨道卫星移动通信系统包括地面接入网、地面核心网、同步轨道通信卫星、终端以及运控系统；所述终端通过同步轨道通信卫星连接所述地面接入网，所述地面核心网与运控系统相连，用于终端业务使用资源的实时申请；该方法包括以下步骤：
（1）终端开机；
（2）终端根据存储的低轨卫星星历，计算出低轨卫星轨迹及当前位置信息，即终端当前的位置信息；
（3）终端根据（2）算出的终端位置信息与终端存储的同步轨道卫星移动通信系统波束覆盖信息进行同步频点搜索，如果终端进入同步轨道卫星移动通信系统覆盖区域，则确定出当前覆盖波束频率f，转到步骤（4）；如果终端未进入同步轨道卫星移动通信系统覆盖区域时，则终端进入休眠状态，转到步骤（9）；
（4）终端根据当前波束频点f进行同步；
（5）终端同步后，发起随机接入流程，并将注册请求消息通过该流程发送至地面核心网；
（6）随机接入允许后，终端发起链接建立流程，地面核心网收到终端链接建立请求后，发起并进行鉴权及身份认证流程，对终端进行身份认证及鉴权；
（7）地面核心网在终端身份认证及鉴权成功后，向运控系统为终端实时申请终端做业务所需资源；资源申请成功后，核心网将所申请的资源信息、注册响应消息随建链响应消息发送给终端；
（8）终端接收到建链响应消息后，进入入网状态，根据运控系统分配的资源信息进行配置，进行后续业务传输；
（9）终端进入休眠状态后，会定时唤醒或接收唤醒指令来唤醒终端，唤醒后重复步骤（2）至（8）。
2.一种同步轨道卫星移动通信终端快速入网装置，其特征在于，包括主控单元、快速入网控制单元、存储单元、同步单元、鉴权单元、资源控制单元以及业务交换单元；
所述主控单元用于执行终端上下电、状态管理、睡眠唤醒管理、定时器管理以及终端控制指令处理；
所述快速入网控制单元用于执行低轨卫星轨迹预置信息处理、入网流程及消息合并，以及同步轨道卫星移动通信系统波束覆盖映射操作；
所述存储单元用于存储低轨卫星星历以及同步轨道卫星移动通信波束覆盖波束分布；
所述同步单元用于在终端物理层与同步轨道卫星发出的移动通信服务广播内容进行同步；
所述鉴权单元，用于处理终端的鉴权和身份认证流程；
所述资源控制单元用于控制终端申请、配置以及释放业务传输所需频率资源的流程；
所述业务交换单元用于将终端的应用侧数据通过同步轨道卫星移动通信业务信道发送至网络侧，并将从网络侧接收到数据送至应用侧。
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