CN113543173A - 卫星5g融合网络的网元部署架构和网元部署方法 - Google Patents

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张景
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Abstract

本发明公开了一种卫星5G融合网络的网元部署架构和网元部署方法。卫星5G融合网络的网元部署架构，包括：接入网集中式单元gNB‑CU，部署于高轨卫星节点；多个接入网分布式单元gNB‑DU，部署于多个低轨卫星节点，卫星节点间通过激光或微波链路实现业务协同和迁移。本发明采用高低轨协同的组网架构，可以实现网络资源的高效利用，提供网络能力开放，解决综合应用链条过长的问题、降低运维成本。

Description

卫星5G融合网络的网元部署架构和网元部署方法
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种卫星5G融合网络的网元部署架构和网元部署方法。
背景技术
卫星通信网络具有覆盖范围广，能够支持广播/多播业务的优势。相关技术中，在3GPP制定的TR 38.821中提出非地面网络(NTN)组网架构，卫星作为中继节点辅助基站回传，或者作为接入功能节点，覆盖无基站部署的地区。周德山等人在邮电设计技术期刊的2020(09)期发表论文《卫星与5G融合通信组网探索》，其中提到可以将5G基站和部分核心网功能部署在卫星上，未来实现卫星和5G通信混合组网。Giovanni Giambene等人在论文Satellite-5G Integration:ANetworkPerspective中提出卫星作为接入功能节点，实现与地面5G网络的融合。但在这些技术方案中，仅考虑在卫星节点部署基站或者核心网功能，实现与地面移动通信网络的混合组网，卫星网络只是地面移动通信网络的补充，在保证用户服务连续性和一致性方面的性能较差。。
发明内容
本发明实施例提供一种卫星5G融合网络的网元部署架构和网元部署方法，用以解决现有技术中卫星网络的服务连续性和一致性较低的问题。
根据本发明实施例的卫星5G融合网络的网元部署架构，包括：
接入网集中式单元gNB-CU，部署于高轨卫星节点；
多个接入网分布式单元gNB-DU，部署于多个低轨卫星节点，卫星节点间通过激光或微波链路实现业务协同和迁移。
根据本发明的一些实施例，所述gNB-DU和所述gNB-CU在PDCP/RRC层进行协议分割，所述gNB-CU控制多个所述gNB-DU。
根据本发明的一些实施例，每个所述低轨卫星节点上部署有一个所述gNB-DU。
根据本发明的一些实施例，所述卫星5G融合网络的网元部署架构，还包括：
地面站，与所述gNB-CU通过馈电链通信连接。
根据本发明实施例的卫星5G融合网络的网元部署方法，包括：
将接入网集中式单元gNB-CU部署在高轨卫星节点上；
将多个接入网分布式单元gNB-DU部署在多个低轨卫星节点上；
卫星节点间通过激光或微波链路实现业务协同和迁移。
根据本发明的一些实施例，所述卫星节点间通过激光或微波链路实现业务协同和迁移，包括：
将所述gNB-DU和所述gNB-CU在PDCP/RRC层进行协议分割，所述gNB-CU控制多个所述gNB-DU。
根据本发明的一些实施例，所述将多个接入网分布式单元gNB-DU部署在多个低轨卫星节点上，包括：
在每个所述低轨卫星节点上部署一个所述gNB-DU。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：
通过馈电链通信连接所述gNB-CU和地面站。
本发明实施例，采用高低轨协同的组网架构，可以实现网络资源的高效利用，提供网络能力开放，解决综合应用链条过长的问题、降低运维成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例中卫星5G融合网络的网元部署架构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明第一方面实施例提出一种卫星5G融合网络的网元部署架构，如图1所示，包括：
接入网集中式单元gNB-CU，部署于高轨卫星节点；
多个接入网分布式单元gNB-DU，部署于多个低轨卫星节点，卫星节点间通过激光或微波链路实现业务协同和迁移。
随着5G网络架构的演进和关键技术的逐步成熟，卫星通信网络正在从过去作为地面移动通信网络的补充，逐渐演进到与地面网络融合的角色。
地面5G网络提出基于软件定义网络(SDN)/网络功能虚拟化(NFV)技术的集中式单元(CU)和分布式单元(DU)分离部署的架构，具有降低运维和投资成本、有效支撑接入协作化、实现多连接高可靠传输、满足覆盖增强指标、解决区域网络负载潮汐效应，提升网络性能等显著优势。
相对于地面移动通信网络基础设施来说，卫星载荷能力有限，更加需要采用类似地面5G网络SDN/NFV、CU/DU分离部署的技术框架，实现网络资源的高效利用，提供网络能力开放，解决综合应用链条过长的问题、降低运维成本。
本发明实施例，采用高低轨协同的组网架构，可以实现网络资源的高效利用，提供网络能力开放，解决综合应用链条过长的问题、降低运维成本。
在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。
根据本发明的一些实施例，所述gNB-DU和所述gNB-CU在PDCP/RRC层进行协议分割，所述gNB-CU控制多个所述gNB-DU。采用高低轨协同的组网架构，由高轨卫星上的gNB-CU控制多个低轨卫星上的gNB-DU，可大幅度扩大gNB-CU的覆盖范围，从而减少了用户终端的切换频次，有效提高了切换效率，保障用户服务的连续性。多颗低轨卫星节点相当于分布式多天线，构成虚拟化MIMO，通过复用分集技术提高传输容量和可靠性，降低传输时延，提高边缘用户服务的一致性。
根据本发明的一些实施例，每个所述低轨卫星节点上部署有一个所述gNB-DU。
根据本发明的一些实施例，所述卫星5G融合网络的网元部署架构，还包括：
地面站，与所述gNB-CU通过馈电链通信连接。
本发明第二方面实施例提出一种卫星5G融合网络的网元部署方法，包括：
将接入网集中式单元gNB-CU部署在高轨卫星节点上；
将多个接入网分布式单元gNB-DU部署在多个低轨卫星节点上；
卫星节点间通过激光或微波链路实现业务协同和迁移。
随着5G网络架构的演进和关键技术的逐步成熟，卫星通信网络正在从过去作为地面移动通信网络的补充，逐渐演进到与地面网络融合的角色。
地面5G网络提出基于软件定义网络(SDN)/网络功能虚拟化(NFV)技术的集中式单元(CU)和分布式单元(DU)分离部署的架构，具有降低运维和投资成本、有效支撑接入协作化、实现多连接高可靠传输、满足覆盖增强指标、解决区域网络负载潮汐效应，提升网络性能等显著优势。
相对于地面移动通信网络基础设施来说，卫星载荷能力有限，更加需要采用类似地面5G网络SDN/NFV、CU/DU分离部署的技术框架，实现网络资源的高效利用，提供网络能力开放，解决综合应用链条过长的问题、降低运维成本。
本发明实施例，采用高低轨协同的组网架构，可以实现网络资源的高效利用，提供网络能力开放，解决综合应用链条过长的问题、降低运维成本。
根据本发明的一些实施例，所述卫星节点间通过激光或微波链路实现业务协同和迁移，包括：
将所述gNB-DU和所述gNB-CU在PDCP/RRC层进行协议分割，所述gNB-CU控制多个所述gNB-DU。采用高低轨协同的组网架构，由高轨卫星上的gNB-CU控制多个低轨卫星上的gNB-DU，可大幅度扩大gNB-CU的覆盖范围，从而减少了用户终端的切换频次，有效提高了切换效率，保障用户服务的连续性。多颗低轨卫星节点相当于分布式多天线，构成虚拟化MIMO，通过复用分集技术提高传输容量和可靠性，降低传输时延，提高边缘用户服务的一致性。。
根据本发明的一些实施例，所述将多个接入网分布式单元gNB-DU部署在多个低轨卫星节点上，包括：
在每个所述低轨卫星节点上部署一个所述gNB-DU。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：
通过馈电链通信连接所述gNB-CU和地面站。
下面参照图1以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的卫星5G融合网络的网元部署架构和方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
本发明实施例的目的在于提出卫星5G融合网络中高低轨卫星协同的网元功能部署架构，该架构可在很大程度上提高网络覆盖的广度和深度。
具体的，如图1所示，本发明实施例的卫星5G融合网络的网元部署架构，包括：
接入网集中式单元gNB-CU，部署于高轨卫星节点；
多个接入网分布式单元gNB-DU，部署于多个低轨卫星节点，每个所述低轨卫星节点上部署有一个所述gNB-DU。
所述gNB-DU和所述gNB-CU在PDCP/RRC层进行协议分割，所述gNB-CU控制多个所述gNB-DU。卫星节点间通过激光或微波链路实现业务协同和迁移。
卫星5G融合网络中高低轨卫星协同的网元功能部署方法，具体过程如下：
将接入网集中式单元gNB-CU部署在高轨卫星节点上，接入网分布式单元gNB-DU部署在多个低轨卫星节点上，星间通过激光/微波链路实现业务协同和迁移。gNB-DU和gNB-CU在PDCP/RRC层进行协议分割，采用高低轨协同的组网架构，由高轨卫星上的gNB-CU控制多个低轨卫星上的gNB-DU。
采用本发明实施例，用户终端(尤其是高速移动终端)很大程度上只需要在gNB-DU之间切换，由一个gNB-CU统一管理控制，从而减少了切换时的数据中断时间，降低了核心网络的信令负荷，有效提高了切换效率。并且多颗低轨卫星节点相当于分布式多天线，构成虚拟化MIMO，通过复用分集技术提高传输容量和可靠性，降低传输时延；高轨gNB-CU对多流数据信息进行合并，压缩处理等，解决信息拥堵问题。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
尽管在说明书中一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

Claims (8)

1.一种卫星5G融合网络的网元部署架构，其特征在于，包括：
接入网集中式单元gNB-CU，部署于高轨卫星节点；
多个接入网分布式单元gNB-DU，部署于多个低轨卫星节点，卫星节点间通过激光或微波链路实现业务协同和迁移。
2.如权利要求1所述的卫星5G融合网络的网元部署架构，其特征在于，所述gNB-DU和所述gNB-CU在PDCP/RRC层进行协议分割，所述gNB-CU控制多个所述gNB-DU。
3.如权利要求1所述的卫星5G融合网络的网元部署架构，其特征在于，每个所述低轨卫星节点上部署有一个所述gNB-DU。
4.如权利要求1所述的卫星5G融合网络的网元部署架构，其特征在于，所述卫星5G融合网络的网元部署架构，还包括：
地面站，与所述gNB-CU通过馈电链通信连接。
5.一种卫星5G融合网络的网元部署方法，其特征在于，包括：
将接入网集中式单元gNB-CU部署在高轨卫星节点上；
将多个接入网分布式单元gNB-DU部署在多个低轨卫星节点上；
卫星节点间通过激光或微波链路实现业务协同和迁移。
6.如权利要求5所述的卫星5G融合网络的网元部署方法，其特征在于，所述卫星节点间通过激光或微波链路实现业务协同和迁移，包括：
将所述gNB-DU和所述gNB-CU在PDCP/RRC层进行协议分割，所述gNB-CU控制多个所述gNB-DU。
7.如权利要求5所述的卫星5G融合网络的网元部署方法，其特征在于，所述将多个接入网分布式单元gNB-DU部署在多个低轨卫星节点上，包括：
在每个所述低轨卫星节点上部署一个所述gNB-DU。
8.如权利要求5所述的卫星5G融合网络的网元部署方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过馈电链通信连接所述gNB-CU和地面站。
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