CN113179118A - 融合地面核心网和通信卫星的通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种融合地面核心网和通信卫星的通信系统，包括核心网和通信卫星。通信卫星通过加载卫星虚拟网络向所连接的卫星终端提供网络服务，核心网存储有卫星虚拟网络对应的切片信息，通信卫星通过编辑切片信息从而控制卫星虚拟网络的运行。本发明中的通信卫星能够融合5G核心网等地面移动通信核心网的技术，实现对卫星虚拟网络运营服务的动态分配和回收。由于在对卫星虚拟网络的控制过程中是根据切片信息进行的，而切片信息作为逻辑资源单元具有良好的可扩展性，本发明中的通信卫星可以对卫星虚拟网络运营服务SVNO进行几乎无限的扩展，从而提高通信系统的运营能力。本发明广泛应用于卫星通信技术领域。

Description

融合地面核心网和通信卫星的通信系统

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其是一种融合地面核心网和通信卫星的通信系统。

背景技术

卫星通信技术容易覆盖空中、海洋、森林、沙漠地区及其他地广人稀的区域，这是地面移动通信技术难以通过低成本做到的。目前，地面移动通信技术已发展到4G、5G，其地面核心网的技术和建设已比较完善，而卫星通信技术与地面移动通信技术则独立发展，并且卫星通信技术的发展则相对缓慢，还存在比较多的问题。例如，在卫星通信技术中，由卫星虚拟网络(Satellite Virtual Network，SVN)向通信卫星所连接的卫星终端提供网络服务，而如何方便管理卫星虚拟网络便是一个较难处理的问题。一些现有技术使用公共陆地移动网(Public Land Mobile Network，PLMN)管理卫星虚拟网络，这需要建立终端多PLMN下的漫游机制，在这个机制下各端之间的信令具有较高的复杂度，不利于提高通信效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种融合地面核心网和通信卫星的通信系统，包括：

核心网；

通信卫星；所述通信卫星通过加载卫星虚拟网络向所连接的卫星终端提供网络服务，所述核心网存储有所述卫星虚拟网络对应的切片信息，所述通信卫星通过编辑所述切片信息从而控制所述卫星虚拟网络的运行。

进一步地，所述通信卫星与所述卫星终端之间通过NAS消息进行通信。

进一步地，所述NAS消息由所述通信卫星的通信协议栈承载，所述通信协议栈包括dll协议和L2S协议。

进一步地，所述通信协议栈不包括RRC协议和PDCP协议。

进一步地，所述通信协议栈还包括Mac协议和Phy协议。

进一步地，所述通信卫星通过前向链路向所述卫星终端周期性广播系统信息，接收登录请求，所述登录请求由所述卫星终端响应于所述系统信息而发出，所述通信卫星响应于所述登录请求接受所述卫星终端接入并与所述卫星终端建立会话。

进一步地，所述系统信息包括SPT表、SCT表、FCT2表、BCT表、CMT表、NIT表、RMT表、NCR表。

进一步地，所述通信卫星与所述核心网之间通过NGAP消息进行通信。

进一步地，所述卫星虚拟网络包括至少一个卫星虚拟网络运营服务。

进一步地，所述通信卫星通过编辑所述切片信息从而控制所述卫星虚拟网络的运行，包括：

当所述卫星终端的Qos达到预设阈值，所述通信卫星在所述卫星虚拟网络中加载第一卫星虚拟网络运营服务，所述通信卫星向所述核心网添加与所述第一卫星虚拟网络运营服务对应的第一切片信息，所述通信卫星将所述第一切片信息分配给所述卫星终端，所述第一卫星虚拟网络运营服务用于向所述卫星终端提供网络服务；

当所述卫星终端的Qos低于预设阈值，所述通信卫星在所述卫星虚拟网络中卸载所述第一卫星虚拟网络运营服务，所述通信卫星向所述核心网删除与所述第一卫星虚拟网络运营服务对应的第一切片信息，所述通信卫星从所述卫星终端撤回对所述第一切片信息的分配。

本发明的有益效果是：实施例中的通信系统，其中的通信卫星能够融合5G核心网等地面移动通信核心网的技术，对卫星终端进行移动性管理和会话管理，实现对卫星虚拟网络运营服务的动态分配和回收，通信卫星能承担现有技术中由核心网承担的对终端的管理功能。由于在对卫星虚拟网络的控制过程中是根据切片信息进行的，而切片信息作为逻辑资源单元具有良好的可扩展性，与使用PLMN对卫星虚拟网络进行控制等现有技术相比，实施例中的通信卫星可以对卫星虚拟网络运营服务SVNO进行几乎无限的扩展，从而提高通信系统的运营能力。

附图说明

图1为实施例中融合地面核心网和通信卫星的通信系统的结构示意图；

图2为实施例中通信卫星的运行机制的示意图；

图3为实施例中通信卫星与卫星终端以及核心网之间进行通信的示意图；

图4为实施例中改进的通信协议栈的示意图。

具体实施方式

本实施例中的融合地面核心网和通信卫星的通信系统的结构如图1所示。参照图1，太空中的一个或多个通信卫星(空间基站)与卫星终端连接，相同或另外的一个或多个通信卫星通过卫星信号地面接收站(信关站)与核心网连接，这些通信卫星之间可以进行星间通信，这里的核心网可以是4G、5G通信网络或者更先进的通信网络的核心网。其中，卫星终端可以是手机、车载仪器或者地面基站等。

图1所示的融合地面核心网和通信卫星的通信系统中，由通信卫星取代现有技术中的网络控制中心(Network Control Center，NCC)来执行对卫星终端的无线资源分配机制。其中，通信卫星的运行机制如图2所示，由通信卫星运行卫星网络(SatelliteNetwork)，在卫星网络中加载卫星虚拟网络SVN从而向所连接的卫星终端(RCST)提供网络服务，卫星终端作为服务订阅者(Subscriber)由最终用户(End User)使用。卫星虚拟网络SVN中包括至少一个卫星虚拟网络运营服务(Satellite Virtual Network Operator，SVNO)。

参照图3，通信卫星通过前向链路向卫星终端周期性广播系统信息，其中，系统信息包括SPT表、SCT表、FCT2表、BCT表、CMT表、NIT表、RMT表、NCR表。卫星终端接收到系统信息后，进行卫星终端到通信卫星之间的登录流程(LOGON)，卫星终端向通信卫星发送登录请求。通信卫星接收到登录请求后，响应于登录请求，接受卫星终端接入并与卫星终端建立会话。

本实施例中，参照图3，通信卫星与核心网之间通过NGAP消息进行通信，不同的通信卫星通过Xn消息进行通信，通信卫星与卫星终端之间通过NAS消息进行通信。

具体地，通信卫星与卫星终端之间通信所使用的NAS消息是使用基于DVB-S2X和DVB-RCS2协议改进的通信协议栈承载的。参照图4，改进的通信协议栈是在DVB-S2X和DVB-RCS2协议的基础上，保留其中的Mac协议和Phy协议，使用dll协议和L2S协议来替换其中的RRC协议和PDCP协议后得到的，改进的通信协议栈包括L2S协议、dll协议、Mac协议和Phy协议。用改进的通信协议栈来承载NAS消息，当卫星终端发送的NAS消息发送至核心网的接入和移动性管理功能网元(Access and Mobility Management Function，AMF)时，能够匹配核心网所使用的协议栈，从而使得通信卫星能够核心网更紧密融合在一起，具体表现包括：由于协议栈具有良好的匹配程度，卫星终端通过通信卫星与核心网通信时具有更高的通信效率以及较少的出错。

本实施例中，核心网存储有卫星虚拟网络对应的切片信息，这些切片信息可由通信卫星进行增加、修改和删除等编辑，从而实现由通信卫星控制卫星虚拟网络运行。

具体地，通信卫星执行以下控制逻辑：

S1.通信卫星实时检测卫星终端的服务质量(Quality of Service，QoS)；

S2.通信卫星设定一个可以判断QoS是否达标的预设阈值，当QoS达到预设阈值则表明卫星终端的服务质量达标，当QoS小于预设阈值则表明卫星终端的服务质量不达标；

S3.当通信卫星检测到卫星终端的Qos达到预设阈值，通信卫星在卫星虚拟网络SVN中加载第一卫星虚拟网络运营服务SVNO，由第一卫星虚拟网络运营服务SVNO向卫星终端提供网络服务；通信卫星向核心网添加与第一卫星虚拟网络运营服务SVNO对应的第一切片信息，通信卫星将第一切片信息分配给卫星终端，使得卫星终端能够根据第一切片信息接入第一卫星虚拟网络运营服务SVNO，并接受第一卫星虚拟网络运营服务SVNO提供的网络服务；

S4.当通信卫星检测到卫星终端的Qos低于预设阈值，通信卫星在卫星虚拟网络SVN中卸载第一卫星虚拟网络运营服务SVNO，使得卫星虚拟网络SVN不再向卫星终端提供网络服务；通信卫星从核心网删除与第一卫星虚拟网络运营服务SVNO对应的第一切片信息，通信卫星撤回对卫星终端所分配的第一切片信息，具体地，通信卫星可以指令卫星终端删除之前被分配到的第一切片信息，使得卫星终端能够从第一卫星虚拟网络SVN中退出。

通过步骤S1-S4，通信卫星能够融合5G核心网等地面移动通信核心网的技术，对卫星终端进行移动性管理和会话管理，实现根据Qos等指标进行卫星虚拟网络运营服务的动态分配和回收，通信卫星能承担现有技术中由核心网承担的对终端的管理功能。由于在对卫星虚拟网络的控制过程中是根据切片信息进行的，而切片信息作为逻辑资源单元具有良好的可扩展性，与使用PLMN对卫星虚拟网络进行控制等现有技术相比，本实施例中的通信卫星可以对卫星虚拟网络运营服务SVNO进行几乎无限的扩展，从而提高通信系统的运营能力。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读介质在计算机程序中实现，其中如此配置的介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像系统、装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种融合地面核心网和通信卫星的通信系统，其特征在于，包括：

核心网；

通信卫星；所述通信卫星通过加载卫星虚拟网络向所连接的卫星终端提供网络服务，所述核心网存储有所述卫星虚拟网络对应的切片信息，所述通信卫星通过编辑所述切片信息从而控制所述卫星虚拟网络的运行。

2.根据权利要求1所述的融合地面核心网和通信卫星的通信系统，其特征在于，所述通信卫星与所述卫星终端之间通过NAS消息进行通信。

3.根据权利要求2所述的融合地面核心网和通信卫星的通信系统，其特征在于，所述NAS消息由所述通信卫星的通信协议栈承载，所述通信协议栈包括dll协议和L2S协议。

4.根据权利要求3所述的融合地面核心网和通信卫星的通信系统，其特征在于，所述通信协议栈不包括RRC协议和PDCP协议。

5.根据权利要求3或4所述的融合地面核心网和通信卫星的通信系统，其特征在于，所述通信协议栈还包括Mac协议和Phy协议。

6.根据权利要求3所述的融合地面核心网和通信卫星的通信系统，其特征在于，所述通信卫星通过前向链路向所述卫星终端周期性广播系统信息，接收登录请求，所述登录请求由所述卫星终端响应于所述系统信息而发出，所述通信卫星响应于所述登录请求接受所述卫星终端接入并与所述卫星终端建立会话。

7.根据权利要求6所述的融合地面核心网和通信卫星的通信系统，其特征在于，所述系统信息包括SPT表、SCT表、FCT2表、BCT表、CMT表、NIT表、RMT表、NCR表。

8.根据权利要求1所述的融合地面核心网和通信卫星的通信系统，其特征在于，所述通信卫星与所述核心网之间通过NGAP消息进行通信。

9.根据权利要求1-8任一项所述的融合地面核心网和通信卫星的通信系统，其特征在于，所述卫星虚拟网络包括至少一个卫星虚拟网络运营服务。

10.根据权利要求9所述的融合地面核心网和通信卫星的通信系统，其特征在于，所述通信卫星通过编辑所述切片信息从而控制所述卫星虚拟网络的运行，包括：

当所述卫星终端的Qos达到预设阈值，所述通信卫星在所述卫星虚拟网络中加载第一卫星虚拟网络运营服务，所述通信卫星向所述核心网添加与所述第一卫星虚拟网络运营服务对应的第一切片信息，所述通信卫星将所述第一切片信息分配给所述卫星终端，所述第一卫星虚拟网络运营服务用于向所述卫星终端提供网络服务；

当所述卫星终端的Qos低于预设阈值，所述通信卫星在所述卫星虚拟网络中卸载所述第一卫星虚拟网络运营服务，所述通信卫星向所述核心网删除与所述第一卫星虚拟网络运营服务对应的第一切片信息，所述通信卫星从所述卫星终端撤回对所述第一切片信息的分配。

Images