CN113328785A - 卫星通信中对终端的寻呼方法和用于卫星通信的核心网 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星通信中对终端的寻呼方法和用于卫星通信的核心网，对终端进行多次寻呼过程，直至对终端寻呼成功或者终止寻呼，每次寻呼过程由相应卫星区域内的通信卫星对终端发起，卫星区域由终端的所在位置确定，每次寻呼过程对应的卫星区域不全部相同，并且在后寻呼过程对应的卫星区域不小于在前寻呼过程对应的卫星区域。本发明通过进行多次寻呼过程，每次寻呼过程都使用卫星区域范围内的通信卫星对终端进行寻呼，在多次寻呼过程中动态调整卫星区域范围，使得往后的寻呼过程的卫星区域至少不小于在前寻呼过程的卫星范围，从而达到卫星资源占用和寻呼成功率之间的平衡。本发明广泛应用于移动通信技术领域。

Description

卫星通信中对终端的寻呼方法和用于卫星通信的核心网

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其是一种卫星通信中对终端的寻呼方法和用于卫星通信的核心网。

背景技术

随着“6G＝5G+低轨卫星”的概念和星链等卫星通信技术的提出，各国开始重视卫星通信，并把卫星与移动通信中的核心网结合。卫星通信相对于陆地移动通信具有覆盖范围广的优点，可以使用比地面基站数量少很多的卫星数量即可让通信信号覆盖全球，能够解决在偏僻地方和海洋中没有信号的问题，并且受地面自然灾害的影响小，能够在自然灾害发生破坏地面电力或者通信系统的情况下提供灾区的通信信号。

现有技术中，比如在地面移动网络中，采用的是跟踪区和多个跟踪区组成的跟踪列表范围进行寻呼，基于跟踪区的寻呼技术要求基站相对地面静止。但是在使用卫星通信中的通信卫星时，除了同步卫星外的其他通信卫星，例如低轨卫星等相对于地面是非静止状态，因此难以应用地面移动网络中基于跟踪区的寻呼技术。一些现有技术针对卫星通信的特征，根据相对静态的终端原始位置，或者移动终端固定移动的位置(如飞机和轮船等的固定航道)作为寻呼目标的单位进行寻呼，但是卫星通信中终端的移动范围差异通常较大，要么难以寻呼成功，要么为了寻呼需要占用较多的卫星资源。

术语解释：

AMF：Access and Mobility Management Function的缩写，即接入及移动性管理功能；

SMF：Session Management Function的缩写，即会话管理功能；

UDM：Unified Data Management的缩写，即统一数据管理功能；

PCF：Policy Control Function的缩写，即策略控制网元；

UPF：User Plane Function的缩写，即用户平面功能。

发明内容

针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种卫星通信中对终端的寻呼方法和用于卫星通信的核心网。

一方面，本发明实施例包括一种卫星通信中对终端的寻呼方法，包括：

对终端进行多次寻呼过程，直至对所述终端寻呼成功或者终止寻呼；每次寻呼过程由相应卫星区域内的通信卫星对所述终端发起；所述卫星区域由所述终端的所在位置确定；每次寻呼过程对应的所述卫星区域不全部相同，并且在后寻呼过程对应的所述卫星区域不小于在前寻呼过程对应的所述卫星区域。

进一步地，当所述终端的移动速度小于预设阈值，每次寻呼过程对应的所述卫星区域是以所述终端的所在位置作为外延起始点，根据该次寻呼过程对应的外延距离确定的外延空间区域，并且在后寻呼过程对应的所述外延距离不小于在前寻呼过程对应的所述外延距离。

进一步地，当所述终端的移动速度达到所述预设阈值，每次寻呼过程对应的所述卫星区域是由该次寻呼过程对应的外延空间区域与之前各次寻呼过程对应的外延空间区域的并集，每次寻呼过程对应的所述外延空间区域是以所述终端的所在位置作为外延起始点，根据该次寻呼过程对应的外延距离确定，并且在后寻呼过程对应的所述外延距离不小于在前寻呼过程对应的所述外延距离。

进一步地，当所述终端的移动速度达到所述预设阈值，每次寻呼过程对应的所述卫星区域，是以终端在该次寻呼过程之前的运动轨迹作为外延起始点，根据该次寻呼过程以及之前各次寻呼过程对应的外延距离确定的外延空间区域，并且在后寻呼过程对应的所述外延距离不小于在前寻呼过程对应的所述外延距离。

进一步地，寻呼方法还包括：

接收所述终端上报的位置信息；

根据所述位置信息确定所述终端的所在位置和移动速度。

另一方面，本发明实施例还包括一种用于卫星通信的核心网，包括：

UDM网元；所述UDM网元用于确定每次寻呼过程中的卫星区域，所述卫星区域由所述终端的所在位置确定；每次寻呼过程对应的所述卫星区域不全部相同，并且在后寻呼过程对应的所述卫星区域不小于在前寻呼过程对应的所述卫星区域；

AMF网元；所述AMF网元用于对终端进行多次寻呼过程，直至对所述终端寻呼成功或者终止寻呼；每次寻呼过程中，所述AMF网元通过相应卫星区域内的通信卫星对所述终端发起寻呼。

另一方面，本发明实施例还包括一种用于卫星通信的核心网，包括：

PCF网元；所述PCF网元用于确定每次寻呼过程中的卫星区域，所述卫星区域由所述终端的所在位置确定；每次寻呼过程对应的所述卫星区域不全部相同，并且在后寻呼过程对应的所述卫星区域不小于在前寻呼过程对应的所述卫星区域；

AMF网元；所述AMF网元用于对终端进行多次寻呼过程，直至对所述终端寻呼成功或者终止寻呼；每次寻呼过程中，所述AMF网元通过相应卫星区域内的通信卫星对所述终端发起寻呼。

进一步地，当所述终端的移动速度小于预设阈值，每次寻呼过程对应的所述卫星区域是由所述终端的所在位置作为外延起始点，以该次寻呼过程对应的外延距离确定的外延空间区域，并且在后寻呼过程对应的所述外延距离不小于在前寻呼过程对应的所述外延距离。

进一步地，当所述终端的移动速度达到所述预设阈值，每次寻呼过程对应的所述卫星区域是由该次寻呼过程对应的外延空间区域与之前各次寻呼过程对应的外延空间区域的并集，每次寻呼过程对应的所述外延空间区域是由所述终端的所在位置作为外延起始点，以该次寻呼过程对应的外延距离确定。

进一步地，当所述终端的移动速度达到所述预设阈值，每次寻呼过程对应的所述卫星区域，是以终端在该次寻呼过程之前的运动轨迹作为外延起始点，根据该次寻呼过程以及之前各次寻呼过程对应的外延距离确定的外延空间区域。

本发明的有益效果是：实施例中的对终端的寻呼方法，通过进行多次寻呼过程，每次寻呼过程都使用卫星区域范围内的通信卫星对终端进行寻呼，在多次寻呼过程中动态调整卫星区域范围，使得往后的寻呼过程的卫星区域至少不小于在前寻呼过程的卫星范围，从而使得核心网前期能够调用较少的通信卫星发起寻呼，减少对卫星资源的占用，后期能够调用越来越多的通信卫星发起寻呼，增加寻呼成功率，达到卫星资源占用和寻呼成功率之间的平衡。

附图说明

图1为实施例中UDM网元或PCF网元制定寻呼规则的过程示意图；

图2为实施例中AMF向终端发起多次寻呼的过程示意图；

图3、图4和图5为实施例中对不同类型的终端发起寻呼的卫星区域示意图。

具体实施方式

本实施例中，由核心网来执行卫星通信中对终端的寻呼方法。核心网通过通信卫星与终端建立连接进行通信。本实施例中，终端可以是指手机、平板电脑、车载通信设备、船载通信设备、航空器上的通信设备等。

本实施例中，核心网包括AMF网元、UDM网元和PCF网元。其中，UDM网元和PCF网元用于制定寻呼规则(或者称寻呼策略)，也就是通过哪些卫星向终端发起寻呼、在一次寻呼不成功时一共寻呼的次数等。本实施例中，可由UDM网元和PCF网元中的一个来制定寻呼规则，或者UDM网元和PCF网元可同时制定寻呼规则，由AMF选用其中一个网元(例如优先选用PCF网元)制定的寻呼规则进行寻呼。

UDM网元或PCF网元制定寻呼规则的过程如图1所示。终端在发送注册请求消息给AMF时，会在消息中携带终端位置数据(一般使用的是经纬度，该终端位置可以是终端利用卫星定位得到或者卫星定位得到，或者在注册请求消息到卫星阶段，卫星再携带上终端位置发送到AMF)，AMF收到该终端位置数据后保存该数据，并与终端执行鉴权与完整性保护流程。

当鉴权和完整保护流程通过后，AMF向UDM获得终端的寻呼规则签约数据(也可以在执行鉴权与完整性保护流程过程中与UDM交互时候获得该终端用户的寻呼签约数据)，以及AMF可以在PCF上获得运营商配置给该终端寻呼策略。

其中寻呼规则或策略包含的数据包含终端允许寻呼的次数，比如该终端可以在一次寻呼中重发三次寻呼消息，每次重发寻呼消息的时间间隔和每次重发寻呼消息时选择的卫星区域范围。寻呼消息选择的卫星区域范围本专利中分两种情况，一种是终端所在位置的半径，比如第一次寻呼使用的是距离终端上报经纬度位置五十公里半径内的卫星，第二次使用的是一百公里半径内的卫星等，第二种是终端固定移动轨迹上固定形状的寻呼区域，如寻呼对应轮船航班，第一次寻呼先通过轮船上一次上报的精确位置，对该位置进行精确寻呼，如果得不到寻呼回应，则第二次寻呼在对应的航线为基准的半径范围内寻呼，如果有需要以及寻呼策略允许，第三次可以对整个大洋的海面寻呼甚至全球寻呼。

终端注册完成后，会周期性更新注册和位置信息，让核心网都能掌握终端所在的大致位置，该周期性位置更新所隔时间，可以根据不同性质的终端采用不同时间间隔，如动车和飞机等快速移动的终端可以缩短位置更新时间间隔，而那些几乎不动的物联网家居终端设备可以基本不发出位置更新请求。

本实施例中，针对具有不同空间运动特性的终端，核心网使用不同的寻呼策略，具体地，由核心网中的UDM网元或PCF网元制定寻呼策略，AMF网元从UDM网元或PCF网元获取寻呼策略。针对一个确定的终端，核心网中的AMF网元将发起多次寻呼过程，直至对终端寻呼成功或者终止寻呼。例如，参照图2，当核心网中的UPF网元收到下行数据时，如果AMF网元检测到此时终端处于空闲态，会发送下行数据通知消息给核心网中的SMF网元，SMF网元再发送到AMF网元上，AMF网元收到该消息后，发现终端处理空闲态，开始对终端进行寻呼，对终端进行寻呼前根据UDM网元或者PCF网元上获得的寻呼策略或者规则进行寻呼(一般PCF网元上的寻呼策略优先于UDM网元上的寻呼规则，如果没有从PCF网元上获得寻呼策略则使用UDM网元上的寻呼规则)。

核心网中的AMF网元可以通过调用多个通信卫星对终端发起寻呼，如果第一次寻呼不成功，则执行第二次寻呼，如果第二次寻呼成功，则不再寻呼，如果第二次寻呼不成功，则执行第三次寻呼，如果第三次寻呼成功，则不再寻呼，如果第三次寻呼不成功，则执行第四次寻呼，……寻呼策略中包括寻呼次数上限值或者寻呼时间上限值，例如当设定寻呼次数上限值为3次，那么连续三次寻呼不成功就终止寻呼；当设定寻呼次数上限值为1分钟，那么1分钟内的寻呼均不成功就终止寻呼。

本实施例中，每次寻呼过程中，核心网都通过一个卫星区域内的一个或多个通信卫星对终端发起寻呼。卫星区域是指以终端所在位置为外延起始点，根据一定外延距离确定的外延空间区域。例如，以终端所在位置为外延起始点，将外延距离确定为球体的半径，那么所确定的外延空间区域便是以终端所在位置为球心、以外延距离为半径的球体。同理可以确定长方体或者锥体等的外延空间区域，例如在长方体的外延空间区域中，外延起始点是长方体的对角线交点，在锥体的外延空间区域中，外延起始点是锥体的顶点。

参照图3、图4和图5，对终端的多次寻呼过程中，第一次寻呼时可以进行精确寻呼，也就是通过距离终端最近的一个或多个通信卫星，对终端发起寻呼。当一次寻呼不成功，下一次寻呼时所使用的卫星区域将更大，至少不小于上一次寻呼时所使用的卫星区域，也就是动用更大范围内的通信卫星对终端发起寻呼。

图3所示是对相对地面静止的终端发起多次寻呼的过程，这类终端的移动速度小于预设阈值，包括地面固定通信设备等相对地面完全静止的终端，以及人员随身携带的通信设备等虽然可能移动，但是移动速度相对地面来说近乎静止的终端。核心网可以根据终端上报的位置信息，计算出终端的移动速度。这类终端可以看成是空间中的一个点，每次寻呼时，都以终端所在位置作为外延起始点(图3中的圆心)，以该次寻呼对应的外延距离(图3中的圆形的半径)确定外延空间区域(图3中的圆形)，并且每一次寻呼的外延空间区域都在扩大。

图4和图5所示是对相对地面运动的终端发起多次寻呼的过程，这类终端的移动速度大于预设阈值，包括飞机所搭载的通信设备等相对地面运动较快的终端。核心网可以根据终端上报的位置信息，计算出终端的移动速度。通过多次采集终端的位置信息，可以确定终端的运动轨迹。

参照图4，在飞机飞行过程中，核心网对飞机所搭载的终端进行了多次寻呼过程，每次寻呼过程的卫星区域都是在前次寻呼过程的卫星区域的基础上进行扩大。例如，参照图4，在第1次寻呼过程中，核心网确定飞机所在位置，从而确定相应的外延空间区域作为第1次寻呼过程的卫星区域；在第2次寻呼过程中，核心网确定飞机所在位置，从而确定相应的外延空间区域，与在第1次寻呼过程的卫星区域一起作为第2次寻呼过程的卫星区域，即第2次寻呼过程的卫星区域是图4中最左端2个方框的并集；在第3次寻呼过程中，核心网确定飞机所在位置，从而确定相应的外延空间区域，与在第2次寻呼过程的卫星区域一起作为第3次寻呼过程的卫星区域，即第3次寻呼过程的卫星区域是图4中最左端3个方框的并集。随着飞机移动，参与并集运算的外延空间区域越来越多，越往后的寻呼过程的卫星区域越大，核心网所调动发起寻呼的通信卫星越多。

参照图5，可以直接以飞机已经飞过的运动轨迹作为外延起始点，以一定的外延距离确定的外延空间区域。具体地，可以运动轨迹首尾两端的连线作为中心轴，以外延距离作为半径做绕轴旋转，所获得的圆柱体等空间体作为外延空间区域，该外延空间区域作为寻呼过程对应的卫星区域。随着飞机移动，中心轴越来越长，所形成的外延空间区域越来越大，即越往后的寻呼过程的卫星区域越大，核心网所调动发起寻呼的通信卫星越多。

本实施例中的对终端的寻呼方法，进行多次寻呼过程，每次寻呼过程都使用卫星区域范围内的通信卫星对终端进行寻呼，在多次寻呼过程中动态调整卫星区域范围，使得往后的寻呼过程的卫星区域至少不小于在前寻呼过程的卫星范围，优选地往后的寻呼过程的卫星区域大于在前寻呼过程的卫星范围，从而使得核心网前期能够调用较少的通信卫星发起寻呼，减少对卫星资源的占用，后期能够调用越来越多的通信卫星发起寻呼，增加寻呼成功率，达到卫星资源占用和寻呼成功率之间的平衡。

可以根据本实施例中的卫星通信中对终端的寻呼方法编写计算机程序，将计算机程序写入计算机装置的存储器或者独立的存储介质中，当计算机程序被读取出来后可以指令处理器执行实施例中的卫星通信中对终端的寻呼方法，从而实现与方法实施例相同的技术效果。

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存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储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装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储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/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储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存储介质。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)

1.一种卫星通信中对终端的寻呼方法，其特征在于，包括：

对终端进行多次寻呼过程，直至对所述终端寻呼成功或者终止寻呼；每次寻呼过程由相应卫星区域内的通信卫星对所述终端发起；所述卫星区域由所述终端的所在位置确定；每次寻呼过程对应的所述卫星区域不全部相同，并且在后寻呼过程对应的所述卫星区域不小于在前寻呼过程对应的所述卫星区域。

2.根据权利要求1所述的寻呼方法，其特征在于，当所述终端的移动速度小于预设阈值，每次寻呼过程对应的所述卫星区域是以所述终端的所在位置作为外延起始点，根据该次寻呼过程对应的外延距离确定的外延空间区域，并且在后寻呼过程对应的所述外延距离不小于在前寻呼过程对应的所述外延距离。

3.根据权利要求1所述的寻呼方法，其特征在于，当所述终端的移动速度达到所述预设阈值，每次寻呼过程对应的所述卫星区域是由该次寻呼过程对应的外延空间区域与之前各次寻呼过程对应的外延空间区域的并集，每次寻呼过程对应的所述外延空间区域是以所述终端的所在位置作为外延起始点，根据该次寻呼过程对应的外延距离确定，并且在后寻呼过程对应的所述外延距离不小于在前寻呼过程对应的所述外延距离。

4.根据权利要求1所述的寻呼方法，其特征在于，当所述终端的移动速度达到所述预设阈值，每次寻呼过程对应的所述卫星区域，是以终端在该次寻呼过程之前的运动轨迹作为外延起始点，根据该次寻呼过程以及之前各次寻呼过程对应的外延距离确定的外延空间区域，并且在后寻呼过程对应的所述外延距离不小于在前寻呼过程对应的所述外延距离。

5.根据权利要求1-4任一项所述的寻呼方法，其特征在于，还包括：

接收所述终端上报的位置信息；

根据所述位置信息确定所述终端的所在位置和移动速度。

6.一种用于卫星通信的核心网，其特征在于，包括：

UDM网元；所述UDM网元用于确定每次寻呼过程中的卫星区域，所述卫星区域由所述终端的所在位置确定；每次寻呼过程对应的所述卫星区域不全部相同，并且在后寻呼过程对应的所述卫星区域不小于在前寻呼过程对应的所述卫星区域；

AMF网元；所述AMF网元用于对终端进行多次寻呼过程，直至对所述终端寻呼成功或者终止寻呼；每次寻呼过程中，所述AMF网元通过相应卫星区域内的通信卫星对所述终端发起寻呼。

7.一种用于卫星通信的核心网，其特征在于，包括：

PCF网元；所述PCF网元用于确定每次寻呼过程中的卫星区域，所述卫星区域由所述终端的所在位置确定；每次寻呼过程对应的所述卫星区域不全部相同，并且在后寻呼过程对应的所述卫星区域不小于在前寻呼过程对应的所述卫星区域；

AMF网元；所述AMF网元用于对终端进行多次寻呼过程，直至对所述终端寻呼成功或者终止寻呼；每次寻呼过程中，所述AMF网元通过相应卫星区域内的通信卫星对所述终端发起寻呼。

8.根据权利要求6或7所述的核心网，其特征在于，当所述终端的移动速度小于预设阈值，每次寻呼过程对应的所述卫星区域是由所述终端的所在位置作为外延起始点，以该次寻呼过程对应的外延距离确定的外延空间区域，并且在后寻呼过程对应的所述外延距离不小于在前寻呼过程对应的所述外延距离。

9.根据权利要求6或7所述的核心网，其特征在于，当所述终端的移动速度达到所述预设阈值，每次寻呼过程对应的所述卫星区域是由该次寻呼过程对应的外延空间区域与之前各次寻呼过程对应的外延空间区域的并集，每次寻呼过程对应的所述外延空间区域是由所述终端的所在位置作为外延起始点，以该次寻呼过程对应的外延距离确定。

10.根据权利要求6或7所述的核心网，其特征在于，当所述终端的移动速度达到所述预设阈值，每次寻呼过程对应的所述卫星区域，是以终端在该次寻呼过程之前的运动轨迹作为外延起始点，根据该次寻呼过程以及之前各次寻呼过程对应的外延距离确定的外延空间区域。

Images