CN115622614A - 一种卫星通信方法、装置及网元 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种卫星通信方法、装置及网元，涉及通信技术领域。数据分析网元NWDAF根据各服务质量流的配置信息，对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果，其中，目标空间基站为各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站，将空口资源分析结果发送至会话管理网元SMF，以使得会话管理网元SMF基于空口资源分析结果得到已分配资源的目标服务质量流的资源映射规则，资源映射规则包括：目标服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息，通过数据分析网元NWDAF进行数据分析，实现了对空口资源的合理化利用，减小了网络延迟，提高了数据传输的质量，保证了卫星网络的通信质量。

Description

一种卫星通信方法、装置及网元

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种卫星通信方法、装置及网元。

背景技术

随着第五代移动通信技术(5th Generation Mobile CommunicationTechnology，5G)的高性能、低延迟以及高容量等特点，5G技术融入了人工智能、大数据等多项技术，开启了万物互联的新时代，5G技术作为陆地移动系统，存在一定的局限性，陆地移动通信服务由于经济和技术的限制，有很多区域都没有覆盖到，比如海洋、森林、沙漠等偏远地区的船舶、飞机、科考的宽带通信问题，卫星网络可以解决这些陆地移动服务覆盖不到的区域，成为陆地移动通信的有利补充，因此，5G技术和卫星网络的结合可以大大提升网络覆盖范围。

现有技术中，5G技术与高轨卫星相结合，但是，高轨卫星由于轨道资源有限，只能在一个拥挤的环境下工作，使得高轨卫星的数据传输延迟很大，在500ms左右，不能满足在线视频聊天或者玩游戏等服务的时间要求，因此，高轨卫星的通信质量较差。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种卫星通信方法、装置及网元，以解决现有技术中5G技术与高轨卫星相结合导致的通信质量较差的技术问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种卫星通信方法，应用于数据分析网元NWDAF，该方法包括：

根据各服务质量流的配置信息，对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果；其中，所述目标空间基站为所述各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站；

将所述空口资源分析结果发送至会话管理网元SMF，以使得所述会话管理网元SMF基于所述空口资源分析结果得到已分配资源的目标服务质量流的资源映射规则；所述资源映射规则包括：所述目标服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息。

可选地，所述根据各服务质量流的配置信息对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果之前，所述方法还包括：

根据所述各服务质量流的标识，从数据库中获取所述各服务质量流的配置信息；

根据所述目标空间基站的标识，从所述数据库中获取所述空口资源信息。

可选地，所述根据各服务质量流的配置信息对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果，包括：

根据所述各服务质量流的配置信息，对每个服务质量流选择所述目标空间基站的空口资源信息中的一个空口资源信息，为所述每个服务质量流对应的空口资源信息随机选择一个行为，其中，所述行为包括：分配或者不分配；

根据所述行为逐个更新预设空口资源分析结果中的各空口资源信息的分配信息，直到所述目标空间基站的所有空口资源信息均被分配。

第二方面，本申请实施例提供一种卫星通信方法，应用于会话管理网元SMF，该方法包括：

接收数据分析网元NWDAF发送的空口资源分析结果，其中，所述空口资源分析结果为：所述数据分析网元NWDAF根据各服务质量流的配置信息对目标空间基站的空口资源信息进行分析得到的结果，所述目标空间基站为所述各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站；

基于所述空口资源分析结果得到已分配资源的第一服务质量流的资源映射规则；所述资源映射规则包括：所述第一服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息；

向所述目标空间基站发送所述资源映射规则以及所述配置信息，使得所述目标空间基站将所述资源映射规则发送至所述目标卫星终端，以使得所述目标卫星终端和所述目标空间基站基于所述资源映射规则以及所述配置信息传输所述会话的对应服务流的数据包。

可选地，所述接收数据分析网元发送的空口资源分析结果之前，所述方法还包括：

将所述空口资源信息存储至数据库中。

可选地，所述方法还包括：

向策略控制网元PCF发送未分配资源的第二服务质量流的标识，以使得所述策略控制网元PCF调整所述第二服务质量流的配置信息。

可选地，所述空口资源分析结果包括：空口资源的分配值、空口资源的不分配值以及服务质量流的资源映射规则，所述资源映射规则包括：所述服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息；

所述基于所述空口资源分析结果，得到已分配资源的第一服务质量流的资源映射规则之前，所述方法还包括：

若所述空口资源的分配值大于所述空口资源的不分配值，则所述空口资源已分配。

第三方面，本申请实施例提供一种卫星通信装置，包括：

分析模块，用于根据各服务质量流的配置信息，对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果；其中，所述目标空间基站为所述各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站；

发送模块，用于将所述空口资源分析结果发送至会话管理网元SMF，以使得所述SMF基于所述空口资源分析结果得到已分配资源的目标服务质量流的资源映射规则；所述资源映射规则包括：所述目标服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息。

第四方面，本申请实施例提供一种数据分析网元，包括：第一处理器、第一发送器以及存储介质；所述第一处理器和所述第一发送器通信连接，所述存储介质存储有所述第一处理器可执行的计算机程序，所述第一处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面的一种卫星通信方法；

所述第一发送器用于将所述第一处理器的处理结果发送至会话管理网元SMF。

第五方面，本申请实施例提供一种会话管理网元，包括：第二处理器、第二发送器以及接收器，所述第二发送器和所述接收器均与所述第二处理器通信连接，所述接收器与数据分析网元NWDAF的第一发送器通信连接，以接收所述第一发送器发送的处理结果，所述第二发送器用于将所述处理结果发送至至少一个网元，所述第二处理器用于执行上述第二方面的一种卫星通信方法。

相对现有技术而言，本申请具有以下有益效果：

本申请提供的一种卫星通信方法、装置及网元，数据分析网元NWDAF根据各服务质量流的配置信息，对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果，其中，目标空间基站为各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站，将空口资源分析结果发送至会话管理网元SMF，以使得会话管理网元SMF基于空口资源分析结果得到已分配资源的目标服务质量流的资源映射规则，资源映射规则包括：目标服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息，通过数据分析网元NWDAF进行数据分析，实现了对空口资源的合理化利用，减小了网络延迟，提高了数据传输的质量，保证了卫星网络的通信质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种卫星通信系统的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种卫星通信方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种卫星通信方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种卫星通信方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种卫星通信方法的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种卫星通信方法的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的一种应用于数据分析网元NWDAF的卫星通信装置的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种应用于会话管理网元SMF的卫星通信装置的示意图；

图9为本申请实施例提供的一种数据分析网元的示意图；

图10为本申请实施例提供的一种会话管理网元的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

为了解决陆地移动服务中存在一些区域覆盖不到通信服务的技术问题，可以通过5G和高轨卫星网络结合提升网络覆盖范围，但是高轨卫星的数据传输延迟较大，导致通信质量较差。因此，为了在提高网络范围覆盖范围的同时，保证网络的通信质量，可以将5G与低轨卫星网络结合。低轨卫星可以缩短数据传输延迟，并且随着现代移动通信和电子元器件技术的飞速发展，低轨卫星通信系统的通话质量、数据传输速率和使用成本中存在的问题均迎刃而解。

为了在提高网络范围覆盖范围的同时，保证网络的通信质量，本申请的方案中，提供一种卫星通信系统，如下先通过具体示例，对本申请实施例所提供的一种卫星通信系统进行解释说明。图1为本申请实施例提供的一种卫星通信系统的示意图，如图1所示，该系统包括：卫星终端(UE)、空间基站以及5G核心网。

卫星终端可接入移动卫星通信网络中，与空间基站进行移动通信。卫星终端可以有不同的表现形式，如手持终端，还可以为其他表现形式，在本申请实施例中不作具体限制。在本申请实施例中，该卫星终端可为低轨卫星终端。

空间基站可为低轨卫星系统，是由多个卫星构成的可以进行实时信息处理的大型的卫星系统，还可称为地轨卫星星座，其中，卫星星座表示卫星的分布情况。在本申请实施例中，低轨卫星系统由于高速运动，以及低轨卫星的载荷资源有限，需要对卫星资源进行合理的利用，即需要对服务质量(Quality of Service，Qos)进行智能化管理。

卫星终端可通过空间基站接入5G核心网。其中，卫星终端通过空间基站向5G核心网发送PDU会话(PDU Session)建立请求，PDU会话建立请求中携带卫星终端标识，该终端标识可用于指示卫星终端通过空间基站接入5G核心网，5G核心网根据卫星终端标识，可以判断卫星终端是否通过空间基站接入到5G核心网，进而建立隧道传输数据。

5G核心网(5GC)对用户面和控制面分离，采用服务化架构设计，主要由网络功能(NF)组成，采用分布式的功能，根据实际需要部署，新的网络功能加入或者撤出，不影响整体网络的功能。其中，常见的网络功能有接入和移动管理网元AMF、会话管理网元SMF等，可以随时加入新的网络功能和网络功能的退出，只要资源池中还有其它相同的网络功能，就不会影响网络，方便了组网部署，同时，便于负荷分担、升级等。

在本申请实施例中，5G核心网中的网络功能主要包括：接入和移动管理网元AMF、会话管理网元SMF、策略控制网元PCF、用户平面网元UPF、数据分析网元NWDAF。

其中，接入和移动管理网元AMF是5G核心网的主要核心单元，接入和移动管理网元AMF通过网络功能接口与无线网络中的空间基站连接。接入和移动管理网元AMF管理5G无线接入的请求，负责注册、连接、可达性、移动性以及安全和访问管理和业务授权。

会话管理网元SMF的主要功能包括：会话建立、修改和释放，还包括：UEIP的分配管理、DHCP功能、ARP代理或IPv6邻居请求代理、为一个会话选择和控制UPF、计费数据的收集以及支持计费接口、决定一个会话的SSC模式、下行数据指示等。根据会话管理网元SMF，5G能轻松对用户会话进行管理和功能的扩展，如网络切片、双连接等。在本申请实施例中，会话管理网元SMF与其它网元均通信连接。

策略控制网元PCF可以使用统一的策略框架来管理网络行为，并协同UDR中的用户信息，来执行相关的策略。策略控制网元PCF可以支持统一的策略框架来管理网络行为、为控制平面功能提供策略规则以强制执行它们、访问与统一数据存储库(UDR)中的策略决策相关的用户信息。

用户平面网元UPF可以用于分组路由和转发或用户面数据的服务质量处理等。用户数据可通过用户平面网元UPF接入到数据网络。5G核心网可以包括一个或多个用户平面网元UPF，提供用户数据包的路由和转发、与外部数据网DN的数据交互、用户平面的服务质量处理、流控规则实施等。

数据分析网元NWDAF可以根据网络服务的请求数据提供网络分析服务，网络功能服务使用者能够订阅/取消订阅NWDAF中不同分析信息的通知。NWDAF作为5G核心网中大数据采集和智能分析的独立网元，是5G核心王的数据引擎，具备能力标准化、汇聚网络数据、实时性更高、支持闭环可控等特点。

可选地，上述应用于本申请实施例的卫星通信系统仅是举例说明，可以理解的是，适用于本申请实施例的卫星通信系统并不局限于此，任何能够实现上述各个网元的功能、空间基站以及卫星终端的卫星通信系统都适用于本申请实施例。

可选地，图1中所示的接入和移动管理网元AMF、会话管理网元SMF、策略控制网元PCF、用户平面网元UPF、数据分析网元NWDAF为5G核心网中用于实现不同功能的网元，该多个网元对应的实体可以按需组合成网络切片。同时，该多个网元可以各自为独立的设备，也可以集成于同一设备中实现不同的功能，在本申请实施例中不作具体限制。

为了在提高网络范围覆盖范围的同时，保证网络的通信质量，本申请的方案中，提供一种卫星通信方法，如下通过具体示例，对本申请实施例提供的一种卫星通信方法进行解释说明。图2为本申请实施例提供的一种卫星通信方法的流程示意图。如图2所示，该方法的执行主体为上述图1所示的一种卫星通信系统中5G核心网中的数据分析网元NWDAF，该方法包括：

S201，根据各服务质量流的配置信息，对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果。

其中，目标空间基站为各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站。

在本申请实施例中，服务质量(Quality of Service，QoS)为一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。其中，服务质量是在服务质量流(QoS Flow)级别上进行实施的，每一个服务质量流的分组数据包都使用服务质量流标识进行分类和标记，同时，每一个服务质量流由服务质量流的配置信息和服务质量流的规则信息来描述。

在5G系统中，基站和核心网通过映射数据包到关联的服务质量流(QoS flow)和数据无线承载(data radio bearer)来确保服务质量，因此，服务质量流决定了用户数据传输的质量，可对服务质量流进行最优管理使得用户的网络通信质量达到最优。因此，可通过数据分析网元NWDAF对服务质量流的配置信息以及服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站的空口资源信息进行分析，根据分析结果可以获取最佳的服务质量配置，减小网络延迟，提高数据传输的质量，保证网络的通信质量。

空口资源为手机和基站之间用来传输的高频频率资源。空口资源有限指的是多个用户在同一个地方使用同一组频率或者邻近的频率，则互相干扰，该空口资源分配失败，不能被使用。因此，对空口资源信息进行较好的资源分配，可以使得空口资源得到最佳的利用，即利用最大化，进而可以提高数据传输的质量，提供最佳的通信质量给卫星终端。如果不进行合理的空口资源分配，会导致大量的卫星资源被浪费，示例地，有的用户需要更高的空口资源，却没有得到分配，而不需要那么大资源的用户分配到很多的资源，使得大量的卫星资源得到浪费。

S202，将空口资源分析结果发送至会话管理网元SMF，以使得会话管理网元SMF基于空口资源分析结果得到已分配资源的目标服务质量流的资源映射规则。

其中，资源映射规则包括：目标服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息。

在本申请实施例中，会话管理网元SMF可向数据分析网元NWDAF订阅数据分析，数据分析网元NWDAF接收到该订阅数据分析后，根据各服务质量流的配置信息，对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果，并将该空口资源的分析结果发送至会话管理网元SMF。

会话管理网元SMF接收数据分析网元NWDAF发送的空口资源的分析结果后，可根据该分析结果得到已分配资源的目标服务质量流的资源映射规则，即目标服务质量流的标识以及对应空口资源的信息，保证目标服务质量流已分配对应的空口资源，实现了对于空口资源信息进行较好的资源分配，使得空口资源得到最佳的利用。

本申请提供的一种卫星通信方法，应用于数据分析网元NWDAF，根据各服务质量流的配置信息，对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果，其中，目标空间基站为各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站，将空口资源分析结果发送至会话管理网元SMF，以使得会话管理网元SMF基于空口资源分析结果得到已分配资源的目标服务质量流的资源映射规则，资源映射规则包括：目标服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息，通过数据分析网元NWDAF进行数据分析，实现了对空口资源的合理化利用，减小了网络延迟，提高了数据传输的质量，保证了卫星网络的通信质量。

在上述图2所示的一种卫星通信方法的基础上，本申请实施例还提供了另一种卫星通信方法的实现方法。可选地，图3为本申请实施例提供的另一种卫星通信方法的流程示意图，如图3所示，上述方法S201之前，即根据各服务质量流的配置信息对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果之前，还包括：

S301，根据各服务质量流的标识，从数据库中获取各服务质量流的配置信息。

会话管理网元SMF向数据分析网元NWDAF订阅数据分析时，可将各服务质量流的标识发送至数据分析网元NWDAF，数据分析网元NWDAF可根据各服务质量流的标识，从数据库中获取得到各服务质量流的配置信息。

可选地，数据库中的各服务质量流的配置信息可由策略控制网元PCF上传得到。策略控制网元PCF产生服务质量的信息，并将服务质量信息下发到会话管理网元SMF，因此，会话管理网元SMF可根据服务质量信息中的各服务质量流，向数据分析网元NWDAF发送各服务质量流的标识。同时，策略控制网元PCF还将服务质量流信息中的服务质量流的配置信息存储到数据库中，使得数据分析网元NWDAF可根据各服务质量流的标识，从数据库中获取各服务质量流的配置信息。

S302，根据目标空间基站的标识，从数据库中获取空口资源信息。

会话管理网元SMF向数据分析网元NWDAF订阅数据分析时，除了发送各服务质量流的标识之外，还可将各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站的标识发送至数据分析网元NWDAF，即将目标空间基站的标识发送至数据分析网元NWDAF，数据分析网元NWDAF可根据目标空间基站的标识，从数据库中获取得到目标空间基站的标识对应的目标空间基站的空口资源信息。

目标空间基站的空口资源信息为可该各服务质量流可利用的空口资源信息，进而可通过数据分析网元NWDAF根据各服务质量流的配置信息，对目标空间基站的空口资源信息进行分析。

在本申请实施例中，数据库中存储的所有空口资源信息可根据空间基站与5G核心网的通信，使得空间基站可以将所有的空口资源信息上报至5G核心网中，并且存储至5G核心网对应的数据库中。其中，空间基站可以将所有的空口资源信息上报至5G核心网中的接入和移动管理网元AMF，接入和移动管理网元AMF将接收到的所有的空口资源信息转发至会话管理网元SMF，会话管理网元SMF可将所有的空口资源信息转存至数据库中。

可选地，在本申请实施例中，对于S301和S302的先后顺序不作具体限制，可以先进行S301，再进行S302，还可以先进行S302，再进行S301，当然，还可以S301和S302同时进行。

本申请提供的一种卫星通信方法，根据各服务质量流的标识，从数据库中获取各服务质量流的配置信息，根据目标空间基站的标识，从数据库中获取空口资源信息，数据分析网元NWDAF向数据库发送各服务质量流的配置信息以及目标空间基站的空口资源信息的信息获取请求后，数据库将相应数据反馈给数据分析网元NWDAF，使得数据分析网元NWDAF可对各服务质量流的配置信息以及目标空间基站的空口资源信息进行分析，进而实现对目标空间基站的空口资源的合理化利用。

在上述图2所示的一种卫星通信方法的基础上，本申请实施例还提供了另一种卫星通信方法的实现方法。可选地，图4为本申请实施例提供的另一种卫星通信方法的流程示意图，如图4所示，上述方法S201，根据各服务质量流的配置信息对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果，包括：

S401，根据各服务质量流的配置信息，对每个服务质量流选择目标空间基站的空口资源信息中的一个空口资源信息，为每个服务质量流对应的空口资源信息随机选择一个行为。

行为包括：分配或者不分配。

在本申请实施例中，空口资源分析结果为一个M*N的矩阵，其中，矩阵的行表示每个服务质量流，其中，空口资源分析结果对应的矩阵中的所有行对应的所有服务质量流的顺序通过各服务质量流的配置信息确定；矩阵的列表示目标空间基站的每个空口资源信息。其中，每个空口资源信息可由可用载波频率以及带宽组成。

得到空口资源分析结果之前，需初始化空口资源分析结果，即初始化矩阵中的每一个值都为零。

在本申请实施例中，空口资源分析结果对应的矩阵可由资源分配矩阵计算得到，因此，还需初始化资源分配矩阵，其中，资源分配矩阵也是一个M*N的矩阵，初始化矩阵中的每一个值都为零，只有第M行N列的值为1000。

可选地，资源分配矩阵还可称为Reward矩阵。

根据各服务质量流的配置信息可以确定空口资源分析结果对应的矩阵中的所有行对应的所有服务质量流的顺序，因此，首先对第一个服务质量流随机选择目标空间基站的空口资源信息中的一个空口资源信息，该空口资源信息为未被分配的资源，为该空口资源信息随机选择一个行为，若选择的行为为分配，则标记该空口资源信息已被分配，其他服务质量流随机选择目标空间基站的空口资源信息中的一个空口资源信息时，不会再选择该已被分配的空口资源信息，若选择的行为为不分配，则其他服务质量流随机选择目标空间基站的空口资源信息中的一个空口资源信息时，可以再次选择该未被分配的空口资源信息。

S402，根据行为逐个更新预设空口资源分析结果中的各空口资源信息的分配信息，直到目标空间基站的所有空口资源信息均被分配。

在本申请实施例中，根据该行为对应的空口资源信息以及服务质量流确定资源分配矩阵中的对应位置，即该行为对应的空口资源信息的分配信息所写入到资源分配矩阵中的具体位置，若选择的行为为分配，则更新资源分配矩阵中的对应位置为10，即该行为对应的空口资源信息的分配信息为10，若选择的行为为不分配，则更新资源分配矩阵中的对应位置为-1000。

根据资源分配矩阵与空口资源分析结果之间的关系，更新资源分配矩阵后，即可更新空口资源分析结果。其中，资源分配矩阵与空口资源分析结果之间的关系为：Q＝(1-alpha)*Q+alpha*(r+gamma*arg(max(Q_current))，其中，Q为空口资源分析结果，r为资源分配矩阵，Q_current为迭代过程中的所有空口资源分析结果，alpha和gamma均为常数，在本申请实施例中，alpha可为0.5，gamma可为0.8。

在本申请实施例中，为一个服务质量流随机选择空口资源信息并随机选择行为，根据行为更新资源分配结果，进而更新空口资源分析结果之后，若目标空间基站的空口资源信息未全部被分配，则为下一个服务质量流随机选择空口资源信息并随机选择行为，直到目标空间基站的所有空口资源信息全部被分配，或者训练次数满足预设次数要求。

示例地，将上述S401和S402结合起来：

1)给定参数gamma的值以及alpha的值，初始化出Reward矩阵(资源分配矩阵)。

其中，alpha＝0.5，gamma＝0.8。

Reward矩阵是M*N的矩阵，M为Qos总数，N为空口资源信息的个数，每一个空口资源信息由频率和带宽组成。Reward矩阵的初始值都为0，只有第M行N列的值为1000。

2)初始化Q矩阵(空口资源分析结果)的每一个值为0，Q矩阵的大小也为M*N。

3)设定所需要运行的训练次数，随机选择一个初始状态，也就是随机选择一个空口可用的资源，每次训练需要进行以下步骤：

如果没有达到目标状态，此处的目标状态是，空口资源全部被使用或者被分配，需要执行以下步骤：

a.在当前的状态S的所有可能行为中选择一个行为，根据该选定的行为以及当前的服务质量流更新Reward矩阵。

b.利用上面更新的Reward矩阵，通过公式(Q＝(1-alpha)*Q+alpha*(r+gamma*arg(max(Q_current)))更新Q矩阵。

c.将计算得到的Q矩阵设置为当前的Q矩阵。

d.判断是否达到目标状态，若达到目标状态，则当前的Q矩阵为最终的空口资源分析结果，若未达到目标状态，选择下一个服务质量流，随机选择一个状态，返回步骤a。

本申请提供的一种卫星通信方法，根据各服务质量流的配置信息对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果，包括：初始化空口资源分析结果，根据各服务质量流的配置信息，对每个服务质量流选择目标空间基站的空口资源信息中的一个空口资源信息，为每个服务质量流对应的空口资源信息随机选择一个行为，其中，行为包括：分配或者不分配，根据行为逐个更新预设空口资源分析结果中的各空口资源信息的分配信息，直到目标空间基站的所有空口资源信息均被分配，进而可通过空口资源分析结果实现对目标空间基站的空口资源的合理化利用。

为了在提高网络范围覆盖范围的同时，保证网络的通信质量，本申请的方案中，提供一种卫星通信方法，如下通过具体示例，对本申请实施例提供的一种卫星通信方法进行解释说明。图5为本申请实施例提供的一种卫星通信方法的流程示意图。如图5所示，该方法的执行主体为上述图1所示的一种卫星通信系统中5G核心网中的会话管理网元SMF，该方法包括：

S501,接收数据分析网元NWDAF发送的空口资源分析结果。

其中，空口资源分析结果为：数据分析网元NWDAF根据各服务质量流的配置信息对目标空间基站的空口资源信息进行分析得到的结果，目标空间基站为各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站。

数据分析网元NWDAF得到空口资源分析结果后，将空口资源分析结果发送至会话管理网元SMF，会话管理网元SMF接收该空口资源分析结果，以对该空口资源分析结果进行处理。

S502,基于空口资源分析结果得到已分配资源的第一服务质量流的资源映射规则。

资源映射规则包括：第一服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息。

会话管理网元SMF可对该空口资源分析结果进行分析，得到已分配资源的第一服务质量流的标识以及对应的空口资源的信息，表示可为第一服务质量流分配对应的空口资源，以供第一服务质量流使用。可以理解的是，第一服务质量流与对应的空口资源可为一一对应的关系，此时，空口资源得到了合理的分配，不会出现空口资源不能被使用的情况，也不会出现空口资源浪费的情况。

S503,向目标空间基站发送资源映射规则以及配置信息，使得目标空间基站将资源映射规则发送至目标卫星终端，以使得目标卫星终端和目标空间基站基于资源映射规则以及配置信息传输会话的对应服务流的数据包。

会话管理网元SMF基于空口资源分析结果得到已分配资源的第一服务质量流的资源映射规则后，将该资源映射规则以及策略控制网元PCF下发至会话管理网元SMF的服务质量信息中的配置信息发送至目标空间基站。其中，会话管理网元SMF可通过接入和移动管理网元AMF将资源映射规则以及配置信息转发至目标空间基站。

在5G的NAS协议中，每个服务质量流由一个服务质量流的配置信息和服务质量流的规则信息来描述，5G核心网可将服务质量流的配置信息发送至空间基站，5G核心网还可将服务质量流的规则信息发送至卫星终端，其中，空间基站使用服务质量流的配置信息决定空口的数据转发处理，而服务质量流的规则信息用来指示空口资源信息和服务质量流的映射关系给卫星终端。在本申请实施例中，5G核心网中的会话管理网元SMF可将服务质量流的配置信息通过接入和移动管理网元AMF转发至目标空间基站，5G核心网还可将服务质量流的规则信息发送至卫星终端，即5G核心网中的会话管理网元SMF可将资源映射规则通过接入和移动管理网元AMF转发至目标空间基站，目标空间基站可将资源映射规则发送至目标卫星终端，使得目标卫星终端和目标空间基站基于资源映射规则以及配置信息传输预设会话的对应服务流的数据包。

本申请提供的一种卫星通信方法，会话管理网元SMF接收数据分析网元NWDAF发送的空口资源分析结果，空口资源分析结果为：数据分析网元NWDAF根据各服务质量流的配置信息对目标空间基站的空口资源信息进行分析得到的结果，目标空间基站为各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站，基于空口资源分析结果得到已分配资源的第一服务质量流的资源映射规则，资源映射规则包括：第一服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息，向目标空间基站发送资源映射规则以及配置信息，使得目标空间基站将资源映射规则发送至目标卫星终端，以使得目标卫星终端和目标空间基站基于资源映射规则以及配置信息传输会话的对应服务流的数据包，通过空口资源的合理分配，提高了数据传输的效率，保证了数据传输的质量。

在上述图5所示的一种卫星通信方法的基础上，本申请实施例还提供了另一种卫星通信方法的实现方法。可选地，上述方法S501之前，即接收数据分析网元NWDAF发送的空口资源分析结果之前，还包括：将空口资源信息存储至数据库中。

在本申请实施例中，会话管理网元SMF还需将空口资源信息存储至数据库中，以供数据分析网元NWDAF从数据库中获取得到对应的空口资源信息。

在上述图5所示的一种卫星通信方法的基础上，本申请实施例还提供了另一种卫星通信方法的实现方法。可选地，上述方法还包括：向策略控制网元PCF发送未分配资源的第二服务质量流的标识，以使得策略控制网元PCF调整第二服务质量流的配置信息。

在本申请实施例中，会话管理网元SMF可基于空口资源分析结果得到已分配资源的第一服务质量流的资源映射规则以及未分配资源的第二服务质量流的标识。其中，会话管理网元SMF将已分配的第一服务质量流的资源映射规则发送至目标空间基站，会话管理网元SMF将未分配的第二服务质量流发送至策略控制网元PCF。

策略控制网元PCF可通过调整该第二服务质量流的配置信息，将调整后的第二服务质量流的配置信息存储至数据库，使得数据分析网元NWDAF重新获取该调整后的第二服务质量流的配置信息以及对应的空口资源信息，并对其进行分析，直到调整后的第二服务质量流的配置信息可以被分配资源，或者空口资源全部被分配。

本申请提供的一种卫星通信方法，向策略控制网元PCF发送未分配资源的第二服务质量流的标识，以使得策略控制网元PCF调整第二服务质量流的配置信息，使得调整后的第二服务质量流的配置信息可以被分配资源，或者空口资源全部被分配，提高了空口资源的利用率。

在上述图5所示的一种卫星通信方法的基础上，本申请实施例还提供了另一种卫星通信方法的实现方法。可选地，空口资源分析结果包括：空口资源的分配值、空口资源的不分配值以及服务质量流的资源映射规则，资源映射规则包括：服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息。

在本申请实施例中，每个空口资源都对应有一个分配值、一个不分配值以及该空口资源对应的资源映射规则。上述方法S502之前，即基于空口资源分析结果得到已分配资源的第一服务质量流的资源映射规则之前，还包括：若空口资源的分配值大于空口资源的不分配值，则空口资源已分配。

若某个空口资源的分配值大于该空口资源的不分配值，表示该空口资源的最优方案为分配，即将该空口资源分配至该空口资源对应的资源映射规则中的服务质量流的标识对应的服务质量流。若某个空口资源的分配值不大于该空口资源的不分配值，表示该空口资源的最优方案为不分配。

本申请提供的一种卫星通信方法，若空口资源的分配值大于空口资源的不分配值，则空口资源已分配，使得每个空口资源都得到了最优利用，保证了空口资源的合理化利用。

在上述本申请所有实施例中提供的卫星通信方法的基础上，如下结合附图通过一个完整的实施例对一种卫星通信方法进行具体解释说明。可选地，图6为本申请实施例提供的另一种卫星通信方法的流程示意图。如图6所示，该方法包括：

S601，会话管理网元SMF将空口资源信息存储至数据库中。

卫星空间基站上报空口资源信息至5G核心网中的接入和移动管理网元AMF，接入和移动管理网元AMF将空口资源信息上报至会话管理网元SMF，会话管理网元SMF将空口资源信息存储至数据库中。

S602，策略控制网元PCF将服务质量流的配置信息存储至数据库中。

策略控制网元PCF产生服务质量的信息，并将服务质量信息下发到会话管理网元SMF，同时，策略控制网元PCF还将服务质量流信息中的服务质量流的配置信息存储到数据库中，使得数据分析网元NWDAF可根据各服务质量流的标识，从数据库中获取各服务质量流的配置信息。

S603，会话管理网元SMF向数据分析网元NWDAF订阅分析。

会话管理网元SMF可根据服务质量信息中的各服务质量流，向数据分析网元NWDAF发送各服务质量流的标识以及目标空间基站的标识。目标空间基站为各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站。

S604，数据分析网元NWDAF根据各服务质量流的标识，从数据库中获取各服务质量流的配置信息，根据目标空间基站的标识，从数据库中获取空口资源信息。

该S604的具体实现以及效果描述，参见上述图3中的S301和S302，在此不再赘述。

S605，数据分析网元NWDAF根据各服务质量流的配置信息，对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果。

该S605的具体实现以及效果描述，参见上述图2中的S201，在此不再赘述。

S606，数据分析网元NWDAF将空口资源分析结果发送至会话管理网元SMF。

该S606的具体实现以及效果描述，参见上述图2中的S202，在此不再赘述。

S607，会话管理网元SMF接收数据分析网元NWDAF发送的空口资源分析结果，基于空口资源分析结果得到已分配资源的第一服务质量流的资源映射规则以及未分配资源的第二服务质量流的标识。

该S607的具体实现以及效果描述，参见上述实施例，在此不再赘述。

S608，会话管理网元SMF通过接入和移动管理网元AMF向目标空间基站发送资源映射规则以及配置信息。

该S608的具体实现以及效果描述，参见上述图5中的S503，在此不再赘述。

S609，目标空间基站将资源映射规则发送至目标卫星终端。

该S609的具体实现以及效果描述，参见上述图5中的S503，在此不再赘述。

S610，会话管理网元SMF向策略控制网元PCF发送未分配资源的第二服务质量流的标识。

该S610的具体实现以及效果描述，参见上述实施例，在此不再赘述。

下述对用以执行的本申请所提供的一种应用于数据分析网元NWDAF的卫星通信装置进行说明，其具体的实现过程以及技术效果参见上述，下述不再赘述。

图7为本申请实施例提供的一种应用于数据分析网元NWDAF的卫星通信装置的示意图，如图7所示，该装置包括：

分析模块701，用于根据各服务质量流的配置信息，对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果；其中，目标空间基站为各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站。

第一发送模块702，用于将空口资源分析结果发送至会话管理网元SMF，以使得会话管理网元SMF基于空口资源分析结果得到已分配资源的目标服务质量流的资源映射规则；资源映射规则包括：目标服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息。

可选地，分析模块701，还用于根据各服务质量流的标识，从数据库中获取各服务质量流的配置信息；根据目标空间基站的标识，从数据库中获取空口资源信息。

可选地，第一发送模块702，具体用于根据各服务质量流的配置信息，对每个服务质量流选择目标空间基站的空口资源信息中的一个空口资源信息，为每个服务质量流对应的空口资源信息随机选择一个行为，其中，行为包括：分配或者不分配；根据行为逐个更新预设空口资源分析结果中的各空口资源信息的分配信息，直到目标空间基站的所有空口资源信息均被分配。

下述对用以执行的本申请所提供的一种应用于会话管理网元SMF的卫星通信装置进行说明，其具体的实现过程以及技术效果参见上述，下述不再赘述。

图8为本申请实施例提供的一种应用于会话管理网元SMF的卫星通信装置的示意图，如图8所示，该装置包括：

接收模块801，用于接收数据分析网元NWDAF发送的空口资源分析结果，其中，空口资源分析结果为：数据分析网元NWDAF根据各服务质量流的配置信息对目标空间基站的空口资源信息进行分析得到的结果，目标空间基站为各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站。

得到模块802，用于基于空口资源分析结果得到已分配资源的第一服务质量流的资源映射规则；资源映射规则包括：第一服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息。

第二发送模块803，用于向目标空间基站发送资源映射规则以及配置信息，使得目标空间基站将资源映射规则发送至目标卫星终端，以使得目标卫星终端和目标空间基站基于资源映射规则以及配置信息传输会话的对应服务流的数据包。

可选地，接收模块801，还用于将空口资源信息存储至数据库中。

可选地，第三发送模块804，用于向策略控制网元PCF发送未分配资源的第二服务质量流的标识，以使得策略控制网元PCF调整第二服务质量流的配置信息。

可选地，得到模块802，还用于若空口资源的分配值大于空口资源的不分配值，则空口资源已分配。

以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

图9为本申请实施例提供的一种数据分析网元的示意图，该数据分析网元可以是具备计算处理功能的设备。

该数据分析网元包括第一处理器901、第一发送器902以及存储介质903，第一处理器901和第一发送器902通信连接，存储介质903存储有第一处理器901可执行的计算机程序，第一处理器901调用存储介质903存储的程序。

第一发送器902用于将第一处理器901的处理结果发送至会话管理网元SMF。

可选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。

图10为本申请实施例提供的一种会话管理网元的示意图，该会话管理网元可以是具备转发功能的设备。

该会话管理网元包括第二处理器1001、第二发送器1002以及接收器1003，第二发送器1002和接收器1003均与第二处理器1001通信连接，接收器1003与数据分析网元NWDAF的第一发送器902通信连接，以接收第一发送器902发送的处理结果，第二发送器1002用于将处理结果发送至至少一个网元，会话管理网元还包括存储介质，存储介质存储有第二处理器1001可执行的计算机程序，第二处理器1001可调用存储介质存储的程序。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种卫星通信方法，其特征在于，应用于数据分析网元NWDAF，所述方法包括：

根据各服务质量流的配置信息，对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果；其中，所述目标空间基站为所述各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站；

将所述空口资源分析结果发送至会话管理网元SMF，以使得所述会话管理网元SMF基于所述空口资源分析结果得到已分配资源的目标服务质量流的资源映射规则；所述资源映射规则包括：所述目标服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息。

2.根据权利要求1所述的卫星通信方法，其特征在于，所述根据各服务质量流的配置信息对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果之前，所述方法还包括：

根据所述各服务质量流的标识，从数据库中获取所述各服务质量流的配置信息；

根据所述目标空间基站的标识，从所述数据库中获取所述空口资源信息。

3.根据权利要求1所述的卫星通信方法，其特征在于，所述根据各服务质量流的配置信息对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果，包括：

根据所述各服务质量流的配置信息，对每个服务质量流选择所述目标空间基站的空口资源信息中的一个空口资源信息，为所述每个服务质量流对应的空口资源信息随机选择一个行为，其中，所述行为包括：分配或者不分配；

根据所述行为逐个更新预设空口资源分析结果中的各空口资源信息的分配信息，直到所述目标空间基站的所有空口资源信息均被分配。

4.一种卫星通信方法，其特征在于，应用于会话管理网元SMF，所述方法包括：

接收数据分析网元NWDAF发送的空口资源分析结果，其中，所述空口资源分析结果为：所述数据分析网元NWDAF根据各服务质量流的配置信息对目标空间基站的空口资源信息进行分析得到的结果，所述目标空间基站为所述各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站；

基于所述空口资源分析结果得到已分配资源的第一服务质量流的资源映射规则；所述资源映射规则包括：所述第一服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息；

向所述目标空间基站发送所述资源映射规则以及所述配置信息，使得所述目标空间基站将所述资源映射规则发送至所述目标卫星终端，以使得所述目标卫星终端和所述目标空间基站基于所述资源映射规则以及所述配置信息传输所述会话的对应服务流的数据包。

5.根据权利要求4所述的卫星通信方法，其特征在于，所述接收数据分析网元发送的空口资源分析结果之前，所述方法还包括：

将所述空口资源信息存储至数据库中。

6.根据权利要求4所述的卫星通信方法，其特征在于，所述方法还包括：

向策略控制网元PCF发送未分配资源的第二服务质量流的标识，以使得所述策略控制网元PCF调整所述第二服务质量流的配置信息。

7.根据权利要求4所述的卫星通信方法，其特征在于，所述空口资源分析结果包括：空口资源的分配值、空口资源的不分配值以及服务质量流的资源映射规则，所述资源映射规则包括：所述服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息；

所述基于所述空口资源分析结果，得到已分配资源的第一服务质量流的资源映射规则之前，所述方法还包括：

若所述空口资源的分配值大于所述空口资源的不分配值，则所述空口资源已分配。

8.一种卫星通信装置，其特征在于，包括：

分析模块，用于根据各服务质量流的配置信息，对目标空间基站的空口资源信息进行分析，得到空口资源分析结果；其中，所述目标空间基站为所述各服务质量流对应会话的目标卫星终端所连接的空间基站；

发送模块，用于将所述空口资源分析结果发送至会话管理网元SMF，以使得所述会话管理网元SMF基于所述空口资源分析结果得到已分配资源的目标服务质量流的资源映射规则；所述资源映射规则包括：所述目标服务质量流的标识，以及对应空口资源的信息。

9.一种数据分析网元，其特征在于，包括：第一处理器、第一发送器以及存储介质；所述第一处理器和所述第一发送器通信连接，所述存储介质存储有所述第一处理器可执行的计算机程序，所述第一处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1-3中任一项所述的卫星通信方法；

所述第一发送器用于将所述第一处理器的处理结果发送至会话管理网元SMF。

10.一种会话管理网元，其特征在于，包括：第二处理器、第二发送器以及接收器，所述第二发送器和所述接收器均与所述第二处理器通信连接，所述接收器与数据分析网元NWDAF的第一发送器通信连接，以接收所述第一发送器发送的处理结果，所述第二发送器用于将所述处理结果发送至至少一个网元，所述第二处理器用于执行上述权利要求4-7中任一项所述的卫星通信方法。

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