CN113852407B - 基于5G lan架构的卫星通信系统及终端切换方法 - Google Patents
基于5G lan架构的卫星通信系统及终端切换方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113852407B CN113852407B CN202111126440.8A CN202111126440A CN113852407B CN 113852407 B CN113852407 B CN 113852407B CN 202111126440 A CN202111126440 A CN 202111126440A CN 113852407 B CN113852407 B CN 113852407B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- satellite
- cpe
- base station
- borne
- psa
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000004891 communication Methods 0.000 title abstract description 8
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229920006235 chlorinated polyethylene elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000136 cloud-point extraction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
- H04B7/18513—Transmission in a satellite or space-based system
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/18521—Systems of inter linked satellites, i.e. inter satellite service
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
- H04W36/0005—Control or signalling for completing the hand-off
- H04W36/0055—Transmission or use of information for re-establishing the radio link
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
- H04W36/08—Reselecting an access point
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
- H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
- H04W84/06—Airborne or Satellite Networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
本发明涉及卫星移动领域，公开一种基于5G lan架构的卫星通信系统及终端切换方法，涉及5G lan架构网元的星地功能部署。主要通过将星载基站和星载PSA部署在卫星平台上。CPE可连接多个PC终端，为客户前置设备，通过5G空口协议接入到5G低轨卫星移动网络，CPE与PSA间建立业务隧道，承载在PDU会话上。在低轨卫星移动通信系统中，低轨卫星的高速移动会引起CPE与卫星基站的相对移动，全新设计了CPE的切换流程以适应5G lan架构在卫星移动通信系统中部署。PC终端的业务数据到达PSA进行解析，PSA根据业务数据的目的IP判断出目的CPE所归属的PSA，将数据通过预建立的N19接口隧道发送到目的PSA，再到目的CPE，以实现为PC间通过5G低轨卫星网络构建局域网络。
Description
技术领域
本发明涉及卫星移动领域，尤其涉及基于5G lan架构的卫星通信系统及终端切换方法。
背景技术
目前，国内在卫星移动通信系统应用方面，开展了大量的研究，卫星移动通信系统的建设工作迫在眉睫，很多关键技术亟待突破。在通信协议方面，参考地面成熟的移动通信协议体系是降低技术风险，加快开发进度的最佳实现途径。卫星移动通信系统与地面移动通信系统目前都面临着一个问题，那就是如何为各行各业打造客户可定制，可管理的局域专网。而基于5G lan的低轨卫星移动系统架构则是一个重要的解决思路。各PSA之间根据配置预建立N19隧道链路，构成局域网络，CPE通过5G协议接入PSA，与PSA之间建立隧道链路，CPE挂载的各个PC终端则可通过CPE与PSA之间的隧道和PSA之间的隧道到达直接连通的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，为在低轨卫星移动通信系统中组建局域专网提供一种网络架构，参考5G lan网络架构，进行星地功能分配，将5G基站、PSA等网元部署在星载平台，PC终端在5G低轨卫星移动通信系统局域专网中可实现终端到卫星再到终端的单跳通信。
本发明采用的技术方案为：
一种基于5G lan架构的低轨卫星移动通信系统，包括PC终端、CPE、卫星移动平台和5GC控制面；卫星移动平台包括星载基站和星载PSA；
CPE，用于在注册过程与星载基站建立空口链路在5GC控制面注册，与星载PSA建立业务隧道；还用于在切换过程向源星载基站发起切换请求消息，包含对目标星载基站的信息，并接收源星载基站发送的与切换命令，与目标星载基站建立空口链路；
星载基站，若作为源星载基站，则接收CPE发送的切换请求消息，通过星间链路向目标星载基站发起资源申请消息；还用于接收目标星载基站发送的资源申请应答消息，向CPE发送切换命令，通知CPE进行切换；还用于接收目标星载基站发送的资源释放消息，释放CPE相关资源，并通知源PSA切换路径；若作为目标星载基站，则接收源星载基站发送的资源申请消息，为CPE分配资源，并通过星间链路向源星载基站发起资源申请应答消息；还用于与CPE建立空口链路，空口链路建立完成后通知源星载基站释放CPE相关资源；
星载PSA，若作为源星载PSA，则接收源星载基站发送的切换路径消息，并通过星间链路向目标PSA发起隧道切换消息；还用于接收5GC控制面下发的转发规则；若作为目标星载PSA，则接收源星载PSA发送的隧道切换消息，根据隧道切换消息建立CPE上下文，建立起CPE与目标星载PSA之间的隧道通路，并向5GC控制面发起转发规则更新请求，通知控制面CPE已发生切换；还用于接收5GC控制面下发的转发规则；
5GC控制面，用于接受CPE的注册，并为CPE及挂载的PC终端分配IP；还用于接收目标星载PSA发送的转发规则更新请求，重新计算转发规则，并下发。
一种适用于低轨卫星移动通信系统的CPE切换方法，包括以下步骤：
(1)CPE向源星载基站发起切换请求消息，包含对目标星载基站的信息；
(2)源星载基站收到CPE发送的切换请求消息后通过星间链路向目标星载基站发起资源申请消息；
(3)目标星载基站收到资源申请消息后为CPE分配资源，包括空中接口资源和NG接口资源；
(4)目标星载基站通过星间链路向源星载基站发起资源申请应答消息；
(5)源星载基站收到资源申请应答消息后向CPE发送切换命令，通知CPE进行切换；
(6)CPE收到切换命令后与目标星载基站同步；
(7)CPE与目标星载基站同步后建立空口链路；
(8)目标星载基站通知源星载基站释放CPE相关资源；
(9)源星载基站释放CPE相关资源，并通知源星载PSA切换路径；
(10)源星载PSA通过星间链路向目标星载PSA发起隧道切换消息，消息中携带CPE的相关上下文；
(11)目标星载PSA根据接收隧道切换消息建立CPE上下文，建立起CPE与目标星载PSA之间的隧道通路；
(12)目标星载PSA向5GC控制面发起转发规则更新请求，通知控制面CPE已发生切换；
(13)5GC控制面根据CPE切换结果，对目标星载PSA和源星载PSA进行转发规则更新。
本发明的有益效果在于：
1、本发明参考地面最先进的5G lan架构，基于5G移动通信体制，提出了一种低轨卫星移动通信系统实现局域专网的网络架构，为低轨卫星移动通信系统的局域专网定制提供了可能。
2、本发明针对低轨卫星移动特性引入的切换问题，全新设计了CPE的切换流程，使5G lan架构适应了低轨卫星移动通信系统。
附图说明
图1是本发明的应用场景示意图。
图2是本发明的切换流程示意图。
具体实施方式
为了实现本发明，提供了一个低轨卫星移动通信系统，包括PC终端、IP多媒体子系统(IMS)、CPE(客户前置设备)、星载基站、PSA(PDU会话转发锚点)、5GC控制面等设备(子系统)。
PC终端是业务发起点和接收的终端；星载基站可以实现卫星移动通信系统无线接入网部分的协议处理功能，在核心网和CPE之间传输业务、信令和测试验证数据；PSA为PDU会话转发锚点，为业务数据的转发节点；IMS是一种特殊的PC终端，是用户面的话音呼叫会话处理中心和与PSTN的互通网关。以下结合附图1、2对本发明做进一步说明。
图1是本发明的应用场景示意图，图中示意了一种低轨卫星移动通信系统实现局域专网的网络架构。CPE与PSA之间的隧道链路，PSA之间的隧道链路共同构成了PC终端直接连通的局域专网。设计思路如下：
一种基于5G lan架构的低轨卫星移动通信系统，包括PC终端、CPE、卫星移动平台和5GC控制面；卫星移动平台包括星载基站和星载PSA；
CPE，用于在注册过程与星载基站建立空口链路在5GC控制面注册，与星载PSA建立业务隧道；还用于在切换过程向源星载基站发起切换请求消息，包含对目标星载基站的信息，并接收源星载基站发送的与切换命令，与目标星载基站建立空口链路；
星载基站，若作为源星载基站，则接收CPE发送的切换请求消息，通过星间链路向目标星载基站发起资源申请消息；还用于接收目标星载基站发送的资源申请应答消息，向CPE发送切换命令，通知CPE进行切换；还用于接收目标星载基站发送的资源释放消息，释放CPE相关资源，并通知源PSA切换路径；若作为目标星载基站，则接收源星载基站发送的资源申请消息，为CPE分配资源，并通过星间链路向源星载基站发起资源申请应答消息；还用于与CPE建立空口链路，空口链路建立完成后通知源星载基站释放CPE相关资源；
星载PSA，若作为源星载PSA，则接收源星载基站发送的切换路径消息，并通过星间链路向目标PSA发起隧道切换消息；还用于接收5GC控制面下发的转发规则；若作为目标星载PSA，则接收源星载PSA发送的隧道切换消息，根据隧道切换消息建立CPE上下文，建立起CPE与目标星载PSA之间的隧道通路，并向5GC控制面发起转发规则更新请求，通知控制面CPE已发生切换；还用于接收5GC控制面下发的转发规则；
5GC控制面，用于接受CPE的注册，并为CPE及挂载的PC终端分配IP；还用于接收目标星载PSA发送的转发规则更新请求，重新计算转发规则，并下发。
PC终端所发送的数据在CPE作为数据净荷封装到隧道协议中，发送到源星载PSA，源星载PSA解出数据净荷，对数据净荷进行解析，分析目的地址，根据上下文判断目的星载PSA，然后通过N19隧道将数据净荷发送到目的星载PSA，目的星载PSA解出数据净荷，对数据净荷进行解析，分析目的地址，根据上下文判断目的CPE，然后通过隧道协议将数据净荷发送到目的CPE，目的CPE再发送给目的PC终端。
图2是本发明的切换流程示意图。主要示意了低轨卫星移动通信系统中CPE在卫星间的切换过程中，各网元(子系统)间的信令交互流程。
其主要步骤如下：
(1)CPE向源星载基站发起切换请求消息，包含对目标星载基站的信息；
(2)源星载基站收到CPE发送的切换请求消息后通过星间链路向目标星载基站发起资源申请消息；
(3)目标星载基站收到资源申请消息后为CPE分配资源，包括空中接口资源和NG接口资源；
(4)目标星载基站通过星间链路向源星载基站发起资源申请应答消息；
(5)源星载基站收到资源申请应答消息后向CPE发送切换命令，通知CPE进行切换；
(6)CPE收到切换命令后与目标星载基站同步；
(7)CPE与目标星载基站同步后建立空口链路；
(8)目标星载基站通知源星载基站释放CPE相关资源；
(9)源星载基站释放CPE相关资源，并通知源星载PSA切换路径；
(10)源星载PSA通过星间链路向目标星载PSA发起隧道切换消息，消息中携带CPE的相关上下文；
(11)目标星载PSA根据接收隧道切换消息建立CPE上下文，建立起CPE与目标星载PSA之间的隧道通路；
(12)目标星载PSA向5GC控制面发起转发规则更新请求，通知控制面CPE已发生切换；
(13)5GC控制面根据CPE切换结果，对目标星载PSA和源星载PSA进行转发规则更新。
本发明的上述各实例，独创了一种基于5G lan架构的低轨卫星移动通信系统，通过CPE、基站、PSA等网页在5G协议上依靠隧道协议搭建卫星局域专网环境，实现PC终端间的直接连通。
Claims (2)
1.一种基于5Glan架构的低轨卫星移动通信系统，其特征在于，包括PC终端、CPE、卫星移动平台和5GC控制面；卫星移动平台包括星载基站和星载PSA；
CPE，用于在注册过程与星载基站建立空口链路在5GC控制面注册，与星载PSA建立业务隧道；还用于在切换过程向源星载基站发起切换请求消息，包含对目标星载基站的信息，并接收源星载基站发送的切换命令，与目标星载基站建立空口链路；
星载基站，若作为源星载基站，则接收CPE发送的切换请求消息，通过星间链路向目标星载基站发起资源申请消息；还用于接收目标星载基站发送的资源申请应答消息，向CPE发送切换命令，通知CPE进行切换；还用于接收目标星载基站发送的资源释放消息，释放CPE相关资源，并通知源PSA切换路径；若作为目标星载基站，则接收源星载基站发送的资源申请消息，为CPE分配资源，并通过星间链路向源星载基站发起资源申请应答消息；还用于与CPE建立空口链路，空口链路建立完成后通知源星载基站释放CPE相关资源；
星载PSA，若作为源星载PSA，则接收源星载基站发送的切换路径消息，并通过星间链路向目标PSA发起隧道切换消息；还用于接收5GC控制面下发的转发规则；若作为目标星载PSA，则接收源星载PSA发送的隧道切换消息，根据隧道切换消息建立CPE上下文，建立起CPE与目标星载PSA之间的隧道通路，并向5GC控制面发起转发规则更新请求，通知控制面CPE已发生切换；还用于接收5GC控制面下发的转发规则；
5GC控制面，用于接受CPE的注册，并为CPE及挂载的PC终端分配IP；还用于接收目标星载PSA发送的转发规则更新请求，重新计算转发规则，并下发。
2.一种适用于低轨卫星移动通信系统的CPE切换方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)CPE向源星载基站发起切换请求消息，包含对目标星载基站的信息；
(2)源星载基站收到CPE发送的切换请求消息后通过星间链路向目标星载基站发起资源申请消息；
(3)目标星载基站收到资源申请消息后为CPE分配资源，包括空中接口资源和NG接口资源；
(4)目标星载基站通过星间链路向源星载基站发起资源申请应答消息；
(5)源星载基站收到资源申请应答消息后向CPE发送切换命令，通知CPE进行切换；
(6)CPE收到切换命令后与目标星载基站同步；
(7)CPE与目标星载基站同步后建立空口链路；
(8)目标星载基站通知源星载基站释放CPE相关资源；
(9)源星载基站释放CPE相关资源，并通知源星载PSA切换路径；
(10)源星载PSA通过星间链路向目标星载PSA发起隧道切换消息，消息中携带CPE的相关上下文；
(11)目标星载PSA根据接收隧道切换消息建立CPE上下文，建立起CPE与目标星载PSA之间的隧道通路；
(12)目标星载PSA向5GC控制面发起转发规则更新请求，通知控制面CPE已发生切换；
(13)5GC控制面根据CPE切换结果，对目标星载PSA和源星载PSA进行转发规则更新。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111126440.8A CN113852407B (zh) | 2021-09-26 | 2021-09-26 | 基于5G lan架构的卫星通信系统及终端切换方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111126440.8A CN113852407B (zh) | 2021-09-26 | 2021-09-26 | 基于5G lan架构的卫星通信系统及终端切换方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113852407A CN113852407A (zh) | 2021-12-28 |
| CN113852407B true CN113852407B (zh) | 2023-12-29 |
Family
ID=78980064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111126440.8A Active CN113852407B (zh) | 2021-09-26 | 2021-09-26 | 基于5G lan架构的卫星通信系统及终端切换方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113852407B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114785399B (zh) * | 2022-03-22 | 2024-03-29 | 南京熊猫汉达科技有限公司 | 一种低轨卫星通信网络系统的端到端通信方法 |
| CN115314102B (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-27 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种适用于多星组网的移动切换管理方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021063067A1 (zh) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 大唐移动通信设备有限公司 | 确定终端nas连接属性的方法、装置、amf、终端及基站 |
| CN112887012A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-01 | 重庆邮电大学 | 一种面向星地融合网络的星载基站切换管理方法 |
| CN113225836A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-06 | 广州爱浦路网络技术有限公司 | 低轨卫星与5g核心网的通信方法、系统、装置及存储介质 |
| CN113411119A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-17 | 南京熊猫汉达科技有限公司 | 基于gmr-1的低轨卫星窄带通信系统切换方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021106301A (ja) * | 2018-04-04 | 2021-07-26 | ソニーグループ株式会社 | 通信装置、基地局装置、通信方法、通信プログラム及び通信システム |
-
2021
- 2021-09-26 CN CN202111126440.8A patent/CN113852407B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021063067A1 (zh) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 大唐移动通信设备有限公司 | 确定终端nas连接属性的方法、装置、amf、终端及基站 |
| CN112887012A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-01 | 重庆邮电大学 | 一种面向星地融合网络的星载基站切换管理方法 |
| CN113225836A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-06 | 广州爱浦路网络技术有限公司 | 低轨卫星与5g核心网的通信方法、系统、装置及存储介质 |
| CN113411119A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-17 | 南京熊猫汉达科技有限公司 | 基于gmr-1的低轨卫星窄带通信系统切换方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 低轨卫星通信系统地面核心网设计与仿真;王学华;朱立东;;空间电子技术(第02期);全文 * |
| 低轨卫星通信系统网络设计;徐超男;张勇;郭达;李海昊;;通信技术(第09期);全文 * |
| 基于4G体制的LEO卫星移动通信系统构架设计;范继;田洲;马伟;;空间电子技术(第02期);全文 * |
| 基于标识/位置分离的卫星网路由架构研究;王旭阳;孙晨华;马广龙;;无线电工程(第03期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113852407A (zh) | 2021-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109548182B (zh) | 建立双连接的方法及装置 | |
| CN113852407B (zh) | 基于5G lan架构的卫星通信系统及终端切换方法 | |
| CN111262616B (zh) | 一种低轨卫星信关站的用户数据切换装置及切换方法 | |
| CN113163440B (zh) | 前向接口的建立方法、ue接入方法、ue切换方法及装置 | |
| EP1234461B1 (en) | Method and system for optimal routing of calls in a base station system | |
| US7751815B2 (en) | System for integrating an airborne wireless cellular network with terrestrial wireless cellular networks and the public switched telephone network | |
| CN101877860B (zh) | 中继节点、服务网关、中继数据的传输方法及系统 | |
| CN113852408B (zh) | 实现TtT通信模式的低轨卫星移动通信系统及实现方法 | |
| US20120303826A1 (en) | Aircraft data services | |
| JP2021523638A (ja) | 情報伝送方法および装置 | |
| US5596624A (en) | Method and apparatus for providing increased access to a local communication network | |
| WO2002103932A1 (en) | Aircraft data services | |
| EP3657855A1 (en) | Method and system for communication in wireless communication network | |
| CN103748904A (zh) | 用于机器类型通信的上下文减少了的短消息或无上下文短消息传输 | |
| JP2023523256A (ja) | 通信方法、装置、およびシステム | |
| WO2021228029A1 (zh) | 一种非地面网络通信方法及装置 | |
| CN114785400B (zh) | 一种ntn卫星网络架构的构建方法 | |
| CN102625363A (zh) | 一种移动分组域网络系统 | |
| CN108429578B (zh) | 一种卫星移动通信系统TtT通信方法 | |
| CN113965247A (zh) | 一种基于星上upf与5g基站用户面深度融合方法及系统 | |
| CN113853000A (zh) | 一种低轨卫星系统星间切换方法 | |
| CN101815354A (zh) | 卫星移动通信系统的话音转接方法 | |
| WO2023087328A1 (zh) | 切换方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN110475389A (zh) | 一种空口非激活态维持方法和装置 | |
| CN114389676B (zh) | 卫星互联集群网络通信系统及通信方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |