CN116232432A - 卫星通信方法、中继用户平面模块及5g核心网系统 - Google Patents

卫星通信方法、中继用户平面模块及5g核心网系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116232432A
CN116232432A CN202310179545.2A CN202310179545A CN116232432A CN 116232432 A CN116232432 A CN 116232432A CN 202310179545 A CN202310179545 A CN 202310179545A CN 116232432 A CN116232432 A CN 116232432A
Authority
CN
China
Prior art keywords
satellite
user plane
satellite terminal
relay user
called
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.)
Pending
Application number
CN202310179545.2A
Other languages
English (en)
Inventor
张志华
赵号
万南平
黄�俊
施渊籍
石晶林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongke Nanjing Mobile Communication And Computing Innovation Research Institute
Original Assignee
Zhongke Nanjing Mobile Communication And Computing Innovation Research Institute
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongke Nanjing Mobile Communication And Computing Innovation Research Institute filed Critical Zhongke Nanjing Mobile Communication And Computing Innovation Research Institute
Priority to CN202310179545.2A priority Critical patent/CN116232432A/zh
Publication of CN116232432A publication Critical patent/CN116232432A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • H04B7/18515—Transmission equipment in satellites or space-based relays
    • 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
    • H04B7/1853—Satellite systems for providing telephony service to a mobile station, i.e. mobile satellite service
    • H04B7/18539—Arrangements for managing radio, resources, i.e. for establishing or releasing a connection
    • 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
    • H04B7/1853—Satellite systems for providing telephony service to a mobile station, i.e. mobile satellite service
    • H04B7/18558—Arrangements for managing communications, i.e. for setting up, maintaining or releasing a call between stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了卫星通信方法、中继用户平面模块及5G核心网系统，主叫方地址在主叫卫星终端的第一PDU会话建立过程中存储于与主叫卫星终端所属的第一基站传输时延最短的第一中继用户平面模块中；方法包括：获取主叫卫星终端发送的报文数据；根据报文数据确定被叫方地址，被叫方地址在被叫卫星终端的第二PDU会话建立过程中存储于与被叫卫星终端所属的第二基站传输时延最短的第二中继用户平面模块中；根据本地存储的媒体地址和被叫方地址执行报文处理策略，第一处理策略包括：发送报文数据至第二基站，以通过第二基站转发报文数据至被叫卫星终端。本发明实施例的卫星通信方法，能够降低对星间链路/星地链路资源的使用，降低传输时延。

Description

卫星通信方法、中继用户平面模块及5G核心网系统
技术领域
本发明涉及卫星通信相关技术领域，尤其是涉及卫星通信方法、中继用户平面模块及5G核心网系统。
背景技术
3GPP开展了NTN(non-terrestrial network，非地面网络)和SAT_ARCH的标准化工作，致力于将5G网络与卫星结合。ITU-R开展了NGAT_SAT立项，提出了将卫星系统整合到下一代移动通信系统中。3GPP对NTN正式研究最早可追溯到2017年3月发布的R15中关于NTN的研究项目(SI)获得批准。此后，3GPP一直在识别关键挑战，试图将地面蜂窝网络的标准化空中接口波形和协议扩展到天空，并提出将NTN集成到5G NR系统的潜在解决方案。
在3GPP 38821协议对5G的NTN网络进行了定义，gNB(the next Generation NodeB，5G基站)部署在卫星上，5GC(5G核心网)部署在地面信关站，gNB通过星间链路与星地链路实现与5GC的交互。卫星终端UE1与卫星终端UE2执行注册与PDU(Protocol Data Unit，协议数据单元)会话建立完成入网后，卫星终端UE1与卫星终端UE2间可进行IP业务交互，在5GC启用LAN技术基础上，卫星终端UE1发送的报文数据通过星间链路/星地链路到达地面5GC的UPF(User Plane Function，用户平面模块，用于进行数据从网络到基站的路由转发)，UPF再通过星地链路/星间链路发送至卫星终端UE2。在整个交互过程，需要消耗星间链路/星地链路资源，同时传输时延也大。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种卫星通信方法，能够降低对星间链路/星地链路资源的使用，降低传输时延。
本发明还提供了一种中继用户平面模块、5G核心网系统以及计算机可读存储介质。
根据本发明的第一方面实施例的卫星通信方法，应用于与主叫卫星终端所属的第一基站传输时延最短的第一中继用户平面模块，所述主叫卫星终端的主叫方地址在所述主叫卫星终端的第一PDU会话建立过程中存储于所述第一中继用户平面模块中，所述第一中继用户平面模块位于卫星上；所述卫星通信方法包括以下步骤：
获取由所述主叫卫星终端发送并经由所述第一基站转发的报文数据；
根据所述报文数据确定被叫卫星终端的被叫方地址，所述被叫方地址在所述被叫卫星终端的第二PDU会话建立过程中存储于与所述被叫卫星终端所属的第二基站传输时延最短的第二中继用户平面模块中，所述第二中继用户平面模块位于卫星上；
根据本地存储的媒体地址和所述被叫方地址执行报文处理策略，所述报文处理策略包括第一处理策略，所述第一处理策略包括以下步骤：发送所述报文数据至所述第二基站，以通过所述第二基站转发所述报文数据至所述被叫卫星终端。
根据本发明实施例的卫星通信方法，至少具有如下有益效果：
卫星终端通过在PDU会话建立过程中，选择与卫星终端所属基站传输时延最短的中继用户平面模块并在其中存储卫星终端的媒体地址，PDU会话建立后，主叫卫星终端发送的报文数据经由第一基站转发至对应的第一中继用户平面模块，由第一中继用户平面模块判断本地存储的媒体地址是否包括被叫卫星终端的被叫方地址，从而判断主叫卫星终端和被叫卫星终端是否处于同一中继用户平面模块下。若主叫卫星终端和被叫卫星终端处于同一中继用户平面模块下，报文数据可以不经由地面信关站的5G核心网系统，而是直接发送报文数据至第二基站，以通过第二基站转发报文数据至被叫卫星终端，从而可以减少使用星间链路/星地链路资源，减少网络吞吐量，降低传输时延；若主叫卫星终端和被叫卫星终端处于不同中继用户平面模块下，则沿用原本的数据传输过程，通过5G核心网系统转发报文数据至第二基站，并由第二基站转发至被叫卫星终端。本发明实施例的卫星通信方法能够降低对星间链路/星地链路资源的使用，降低传输时延。
根据本发明的一些实施例，所述报文处理策略还包括第二处理策略，所述第二处理策略包括以下步骤：
发送所述报文数据至设于地面信关站的5G核心网系统，以通过所述5G核心网系统转发所述报文数据至所述第二基站，并由所述第二基站转发至所述被叫卫星终端。
根据本发明的一些实施例，所述根据本地存储的媒体地址和所述被叫方地址执行报文处理策略，包括以下步骤：
若本地存储的媒体地址中包括所述被叫方地址，执行所述第一处理策略；
若本地存储的媒体地址中不包括所述被叫方地址，执行所述第二处理策略。
根据本发明的一些实施例，所述第一PDU会话建立过程包括以下步骤：
获取由所述主叫卫星终端发送的第一会话请求数据；
根据所述第一会话请求数据向所述第一中继用户平面模块发送第一会话请求消息，以在所述第一中继用户平面模块中记录所述主叫方地址。
根据本发明的一些实施例，所述第二PDU会话建立过程包括以下步骤：
获取由所述被叫卫星终端发送的第二会话请求数据；
根据所述第二会话请求数据向所述第二中继用户平面模块发送第二会话请求消息，以在所述第二中继用户平面模块中记录所述被叫方地址。
根据本发明的一些实施例，所述5G核心网系统还执行以下步骤：
获取由所述主叫卫星终端发送的第一会话释放数据；
根据所述第一会话释放数据向所述第一中继用户平面模块发送第一会话释放消息，以在所述第一中继用户平面模块中删除所述主叫方地址。
根据本发明的一些实施例，所述5G核心网系统还执行以下步骤：
获取由所述被叫卫星终端发送的第二会话释放数据；
根据所述第二会话释放数据向所述第二中继用户平面模块发送第二会话释放消息，以在所述第二中继用户平面模块中删除所述被叫方地址。
根据本发明的第二方面实施例的中继用户平面模块，设于卫星上，所述中继用户平面模块包括：
地址存储单元，用于在PDU会话建立过程中存储卫星终端的媒体地址；
地址解析单元，用于获取由主叫卫星终端发送并经由所述主叫卫星终端所属的第一基站转发的报文数据，根据所述报文数据确定被叫卫星终端的被叫方地址，并确定本地存储的媒体地址中是否包括所述被叫方地址；
数据转发单元，用于在本地存储的媒体地址中包括所述被叫方地址的情况下发送所述报文数据至所述被叫卫星终端所属的第二基站，以通过所述第二基站转发所述报文数据至所述被叫卫星终端，以及在本地存储的媒体地址中不包括所述被叫方地址的情况下发送所述报文数据至设于地面信关站的5G核心网系统，以通过所述5G核心网系统转发所述报文数据至所述第二基站，并由所述第二基站转发至所述被叫卫星终端。
根据本发明实施例的中继用户平面模块，至少具有如下有益效果：
通过地址存储单元可以在PDU会话建立过程中存储卫星终端的媒体地址，通过地址解析单元可以在PDU会话建立后，获取由主叫卫星终端发送并经由主叫卫星终端所属的第一基站转发的报文数据，根据报文数据确定被叫卫星终端的被叫方地址，并确定本地存储的媒体地址中是否包括被叫方地址，从而判断主叫卫星终端和被叫卫星终端是否处于同一中继用户平面模块下。若主叫卫星终端和被叫卫星终端处于同一中继用户平面模块下，报文数据可以不经由地面信关站的5G核心网系统，而是通过数据转发单元直接发送报文数据至第二基站，以通过第二基站转发报文数据至被叫卫星终端，从而可以减少使用星间链路/星地链路资源，减少网络吞吐量，降低传输时延；若主叫卫星终端和被叫卫星终端处于不同中继用户平面模块下，则沿用原本的数据传输过程，通过数据转发单元发送报文数据至地面信关站的5G核心网系统，通过5G核心网系统转发报文数据至第二基站，并由第二基站转发至被叫卫星终端。本发明实施例的中继用户平面模块能够降低对星间链路/星地链路资源的使用，降低传输时延。
根据本发明的第三方面实施例的5G核心网系统，设于地面信关站，所述5G核心网系统包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面实施例所述的第一PDU会话建立过程和第二PDU会话建立过程。由于5G核心网系统采用了上述实施例的卫星通信方法的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
根据本发明的第四方面实施例的计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如上述第一方面实施例所述的卫星通信方法。由于计算机可读存储介质采用了上述实施例的卫星通信方法的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一实施例的卫星通信方法的流程图；
图2是本发明一实施例的5G NTN网络拓扑的部署示意图；
图3是本发明一实施例的PDU会话管理流程以及N4会话管理流程的示意图；
图4是本发明一实施例的报文数据的转发流程的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
首先，对本申请中涉及的若干名词进行解析：
3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)，是一个标准化组织，成员包括欧洲ETSI，美国ATIS，中国CCSA等，其目标是实现由2G网络到3G网络的平滑过渡，保证未来技术的后向兼容性，支持轻松建网及系统间的漫游和兼容性。3GPP主要是制订以GSM(Global System for Mobile Communication，全球移动通信系统)核心网为基础，UTRA(Universal Terrestrial Radio Access，FDD为W-CDMA技术，TDD为TD-SCDMA技术)为无线接口的第三代技术的规范。
NTN(non-terrestrial network，非地面网络)，采用典型的如卫星和高空平台参与布网的技术。其适用典型场景包括无法建设基站和基站损坏的情况，比如偏远山区、沙漠、海洋、森林中的连续覆盖，或是发生灾害，基站损坏时的应急通信。
ITU-R(ITU-Radiocommunicationssector，国际电信联盟无线电通信组)，用于专门制定无线电通信相关国际标准。
UPF(User Plane Function，用户面模块)，用于进行数据从基站到网络的路由转发，是核心网里唯一的处理数据的模块，剩下的模块都是处理信令的，也就是做网络控制的。5G核心网是彻底的控制面与用户面分离，就是用户面模块仅仅处理数据，控制面模块仅仅负责实现网络管控。
AMF(Access and Mobility Management Function，接入和移动管理功能)，AMF负责卫星终端的身份验证、鉴权、注册、移动性管理和连接管理等功能。
SMF(Session Management Function，会话管理单元)，主要用来给手机等终端分配IP地址，以及负责在上网中手机等终端与核心网间的各个通道的管理。
N4会话管理，N4是SMF与UPF之间的接口，用于控制UPF的功能，N4会话上下文分别由SMF和UPF生成，SMF可以在UPF中创建、更新和删除N4会话上下文。N4会话建立过程、N4会话修改过程和N4会话释放过程皆由SMF发起。N4会话建立过程用于在UPF为PDU会话创建初始N4会话上下文。N4会话修改流程用于更新UPF处的现有PDU会话的N4会话上下文，在每当必须修改PDU会话相关参数时在SMF和UPF之间执行。N4会话释放过程用于在UPF处移除现有PDU会话的N4会话上下文。
PDU会话管理，是指一个用户终端UE与数据网络DN之间进行通讯的过程。PDU会话建立后，也就是建立了一条UE和DN的数据传输通道。其中，PDU会话信息包括号码、IMSI、IMEI、PDU会话ID、会话类型(IPv4、IPv6、IPv4v6、Ethenet、Unstructured)、上下行速率、计费ID、漫游状态信息、UE的IP信息、PCF信息、QoS信息、隧道信息、目的地地址、SMF标识、切片信息(如果支持)、默认DRB信息、数据网名、AMF信息、用户位置信息、会话管理信息、UPF ID、在线计费标识、离线计费标识等相关信息。PDU会话保存有用户面的数据路由、QoS、计费、切片、速率等可能与计费相关的重要信息。
I-UPF(Intermediate UPF)，中继用户平面模块，负责5G SA数据包的路由和本地分流，充当上行分类器或者分支节点UPF。
需要说明的是，5GC、UPF、AMF、SMF、N4会话管理、PDU会话管理、I-UPF的相关原理和工作过程皆为本领域技术人员可知的现有技术，在此不再进行赘述。
下面将结合图1至图4对本发明第一方面实施例的卫星通信方法进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，并非全部实施例。
根据本发明第一方面实施例的卫星通信方法，应用于与主叫卫星终端UE1所属的第一基站gNB1传输时延最短的第一中继用户平面模块I-UPF1，主叫卫星终端UE1的主叫方地址在主叫卫星终端UE1的第一PDU会话建立过程中存储于第一中继用户平面模块I-UPF1中，第一中继用户平面模块I-UPF1位于卫星上；卫星通信方法包括以下步骤：
获取由主叫卫星终端UE1发送并经由第一基站gNB1转发的报文数据；
根据报文数据确定被叫卫星终端UE2的被叫方地址，被叫方地址在被叫卫星终端UE2的第二PDU会话建立过程中存储于与被叫卫星终端UE2所属的第二基站gNB2传输时延最短的第二中继用户平面模块I-UPF2中，第二中继用户平面模块I-UPF2位于卫星上；
根据本地存储的媒体地址和被叫方地址执行报文处理策略，报文处理策略包括第一处理策略，第一处理策略包括以下步骤：发送报文数据至第二基站gNB2，以通过第二基站gNB2转发报文数据至被叫卫星终端UE2。
5G核心网系统包括AMF、SMF、UPF，5G核心网系统的具体结构和工作原理为本领域技术人员可知的现有技术，在此不作赘述。
在PDU会话建立过程中，卫星终端UE需进行数据收发，向AMF/SMF发送会话请求数据(PDU Session Establishment Request消息)，其中携带DDN标识，AMF/SMF收到后先基于DDN标识选择UPF和基于UE的签约信息查找到QoS信息，向UPF发送N4 SessionEstablishment Request消息，其中携带QoS信息。UPF基于QoS信息分配资源，为UE分配IP地址和TEID-U标识，并向AMF/SMF返回N4 Session Establishment Respond消息。AMF/SMF基于UE注册上报的gNB id通过本地配置选择与gNB传输路径最短的I-UPF，并向I-UPF发送会话请求消息(N4 Session Establishment Request消息)，其中携带UE的IP地址。I-UPF从会话请求消息解析出UE的IP地址并保存下来，并向AMF/SMF返回会话回复消息(N4 SessionEstablishment Respond消息)，其中携带有分配的TEID-U标识。AMF/SMF通知UPF执行会话修改流程，将I-UPF分配的TEID-U标识通知到UPF。AMF/SMF向UE发送会话建立消息(PDUSession Establishment Accept消息)，其中携带为UE分配的IP地址及I-UPF的IP地址、端口与TEID-U标识，指示PDU会话建立成功。
需要说明的是，具体的PDU会话建立过程为本领域技术人员可知的现有技术，在此不再对其过程和原理作详细说明。
选择与卫星终端UE所属基站传输路径最短的I-UPF，在主叫卫星终端UE1和被叫卫星终端UE2处于同一中继用户平面模块I-UPF的情况下，报文数据不经由地面信关站的5G核心网系统，而是直接发送报文数据至第二基站gNB2，以通过第二基站gNB2转发报文数据至被叫卫星终端UE2，可以减少使用星间链路/星地链路资源，减少网络吞吐量，进一步降低传输时延。
在一些实施例中，以主叫卫星终端UE1和被叫卫星终端UE2皆在第一卫星下，第一中继用户平面模块I-UPF1和第二中继用户平面模块I-UPF2为同一个且部署在第一卫星上为例，主叫卫星终端UE1发送的报文数据经由第一基站gNB1发送至第一中继用户平面模块I-UPF1/第二中继用户平面模块I-UPF2，再由第一中继用户平面模块I-UPF1/第二中继用户平面模块I-UPF2转发至第一基站gNB1，由第一基站gNB1转发至被叫卫星终端UE2，从而可以减少使用星间链路/星地链路资源，减少网络吞吐量，降低传输时延。
在另一个实施例中，以主叫卫星终端UE1在第一卫星下，被叫卫星终端UE2在第二卫星下，第一中继用户平面模块I-UPF1和第二中继用户平面模块I-UPF2为同一个且部署在第一卫星上为例，主叫卫星终端UE1发送的报文数据经由第一基站gNB1发送至第一中继用户平面模块I-UPF1/第二中继用户平面模块I-UPF2，再由第一中继用户平面模块I-UPF1/第二中继用户平面模块I-UPF2转发至第二卫星上的第二基站gNB2，由第二基站gNB2转发至被叫卫星终端UE2，从而可以减少使用星间链路/星地链路资源，减少网络吞吐量，降低传输时延。
在另一个实施例中，以主叫卫星终端UE1在第一卫星下，被叫卫星终端UE2在第二卫星下，第一中继用户平面模块I-UPF1和第二中继用户平面模块I-UPF2不是同一个，第一中继用户平面模块I-UPF1部署在第一卫星上，第二中继用户平面模块I-UPF2部署在第二卫星上为例，主叫卫星终端UE1发送的报文数据经由第一基站gNB1发送至第一中继用户平面模块I-UPF1，第一中继用户平面模块I-UPF1再将报文数据发送至设于地面信关站的5G核心网系统，以通过5G核心网系统转发报文数据至第二基站gNB2，并由第二基站gNB2转发至被叫卫星终端UE2。
此外，需要说明的是，星间链路和星地链路的含义及作用为本领域技术人员可知的现有技术，在此不再进行详细叙述，本发明中虽然省略说明，但不代表其不存在，不能看作是对本发明的限定。
根据本发明实施例的卫星通信方法，卫星终端通过在PDU会话建立过程中，选择与卫星终端所属基站传输时延最短的中继用户平面模块并在其中存储卫星终端的媒体地址，PDU会话建立后，主叫卫星终端发送的报文数据经由第一基站转发至对应的第一中继用户平面模块，由第一中继用户平面模块判断本地存储的媒体地址是否包括被叫卫星终端的被叫方地址，从而判断主叫卫星终端和被叫卫星终端是否处于同一中继用户平面模块下。若主叫卫星终端和被叫卫星终端处于同一中继用户平面模块下，报文数据可以不经由地面信关站的5G核心网系统，而是直接发送报文数据至第二基站，以通过第二基站转发报文数据至被叫卫星终端，从而可以减少使用星间链路/星地链路资源，减少网络吞吐量，降低传输时延；若主叫卫星终端和被叫卫星终端处于不同中继用户平面模块下，则沿用原本的数据传输过程，通过5G核心网系统转发报文数据至第二基站，并由第二基站转发至被叫卫星终端。本发明实施例的卫星通信方法能够降低对星间链路/星地链路资源的使用，降低传输时延。
在本发明的一些实施例中，参考图1、图2和图4，报文处理策略还包括第二处理策略，第二处理策略包括以下步骤：
发送报文数据至设于地面信关站的5G核心网系统，以通过5G核心网系统转发报文数据至第二基站gNB2，并由第二基站gNB2转发至被叫卫星终端UE2。
若主叫卫星终端UE1和被叫卫星终端UE2处于不同中继用户平面模块I-UPF下，则沿用原本的数据传输过程，通过5G核心网系统转发报文数据至第二基站gNB2，并由第二基站gNB2转发至被叫卫星终端UE2。通过适应于主叫卫星终端UE1和被叫卫星终端UE2的归属中继用户平面模块I-UPF情况来选择不同的报文处理策略，能够降低对星间链路/星地链路资源的使用，降低传输时延。
在本发明的一些实施例中，参考图1、图2和图4，根据本地存储的媒体地址和被叫方地址执行报文处理策略，包括以下步骤：
若本地存储的媒体地址中包括被叫方地址，执行第一处理策略；
若本地存储的媒体地址中不包括被叫方地址，执行第二处理策略。
若本地存储的媒体地址中包括被叫方地址，则表示主叫卫星终端UE1和被叫卫星终端UE2处于同一中继用户平面模块I-UPF下，主叫卫星终端UE1发送的报文数据经由第一基站gNB1发送至第一中继用户平面模块I-UPF1/第二中继用户平面模块I-UPF2，再由第一中继用户平面模块I-UPF1/第二中继用户平面模块I-UPF2转发至第二卫星上的第二基站gNB2，由第二基站gNB2转发至被叫卫星终端UE2，从而可以减少使用星间链路/星地链路资源，减少网络吞吐量，降低传输时延。
若本地存储的媒体地址中不包括被叫方地址，则表示主叫卫星终端UE1和被叫卫星终端UE2处于不同中继用户平面模块I-UPF下，主叫卫星终端UE1发送的报文数据经由第一基站gNB1发送至第一中继用户平面模块I-UPF1，第一中继用户平面模块I-UPF1再将报文数据发送至设于地面信关站的5G核心网系统，以通过5G核心网系统转发报文数据至第二基站gNB2，并由第二基站gNB2转发至被叫卫星终端UE2。
在本发明的一些实施例中，参考图3，第一PDU会话建立过程包括以下步骤：
获取由主叫卫星终端UE1发送的第一会话请求数据；
根据第一会话请求数据向第一中继用户平面模块I-UPF1发送第一会话请求消息，以在第一中继用户平面模块I-UPF1中记录主叫方地址。
在第一PDU会话建立过程中，主叫卫星终端UE1需进行数据收发，向AMF/SMF发送第一会话请求数据(PDU Session Establishment Request消息)，其中携带DDN标识，AMF/SMF收到后先基于DDN标识选择UPF和基于UE1的签约信息查找到QoS信息，向UPF发送N4SessionEstablishment Request消息，其中携带QoS信息。UPF基于QoS信息分配资源，为UE1分配IP地址和TEID-U标识，并向AMF/SMF返回N4 Session Establishment Respond消息。AMF/SMF基于UE1注册上报的gNB id通过本地配置选择与gNB1传输路径最短的I-UPF1，并向I-UPF1发送第一会话请求消息(N4 Session Establishment Request消息)，其中携带UE1的IP地址。I-UPF1从第一会话请求消息解析出UE1的IP地址(即主叫方地址)并保存下来，并向AMF/SMF返回第一会话回复消息(N4 Session Establishment Respond消息)，其中携带有分配的TEID-U标识。AMF/SMF通知UPF执行会话修改流程，将I-UPF1分配的TEID-U标识通知到UPF。AMF/SMF向UE1发送第一会话建立消息(PDU Session Establishment Accept消息)，其中携带为UE1分配的主叫方地址及I-UPF1的IP地址、端口与TEID-U标识，指示第一PDU会话建立成功。
在本发明的一些实施例中，参考图3，第二PDU会话建立过程包括以下步骤：
获取由被叫卫星终端UE2发送的第二会话请求数据；
根据第二会话请求数据向第二中继用户平面模块I-UPF2发送第二会话请求消息，以在第二中继用户平面模块I-UPF2中记录被叫方地址。
在第二PDU会话建立过程中，被叫卫星终端UE2需进行数据收发，向AMF/SMF发送第二会话请求数据(PDU Session Establishment Request消息)，其中携带DDN标识，AMF/SMF收到后先基于DDN标识选择UPF和基于UE2的签约信息查找到QoS信息，向UPF发送N4SessionEstablishment Request消息，其中携带QoS信息。UPF基于QoS信息分配资源，为UE2分配IP地址和TEID-U标识，并向AMF/SMF返回N4 Session Establishment Respond消息。AMF/SMF基于UE2注册上报的gNB id通过本地配置选择与gNB2传输路径最短的I-UPF2，并向I-UPF2发送第二会话请求消息(N4 Session Establishment Request消息)，其中携带UE2的IP地址。I-UPF2从第二会话请求消息解析出UE2的IP地址(即被叫方地址)并保存下来，并向AMF/SMF返回第二会话回复消息(N4 Session Establishment Respond消息)，其中携带有分配的TEID-U标识。AMF/SMF通知UPF执行会话修改流程，将I-UPF2分配的TEID-U标识通知到UPF。AMF/SMF向UE2发送第二会话建立消息(PDU Session Establishment Accept消息)，其中携带为UE2分配的被叫方地址及I-UPF2的IP地址、端口与TEID-U标识，指示第二PDU会话建立成功。
在本发明的一些实施例中，参考图3，5G核心网系统还执行以下步骤：
获取由主叫卫星终端UE1发送的第一会话释放数据；
根据第一会话释放数据向第一中继用户平面模块I-UPF1发送第一会话释放消息，以在第一中继用户平面模块I-UPF1中删除主叫方地址。
PDU会话释放过程为卫星终端UE的主动行为。若主叫卫星终端UE1不需要进行数据业务，则触发PDU会话释放，发送第一会话释放数据至5G核心网系统，5G核心网系统的AMF/SMF通知UPF与第一中继用户平面模块I-UPF1释放PDU会话，第一中继用户平面模块I-UPF1删除本地存储的主叫方地址。需要说明的是，具体的PDU会话释放过程为本领域技术人员可知的现有技术，在此不再进行赘述。
在本发明的一些实施例中，参考图3，5G核心网系统还执行以下步骤：
获取由被叫卫星终端UE2发送的第二会话释放数据；
根据第二会话释放数据向第二中继用户平面模块I-UPF2发送第二会话释放消息，以在第二中继用户平面模块I-UPF2中删除被叫方地址。
PDU会话释放过程为卫星终端UE的主动行为。若被叫卫星终端UE2不需要进行数据业务，则触发PDU会话释放，发送第二会话释放数据至5G核心网系统，5G核心网系统的AMF/SMF通知UPF与第二中继用户平面模块I-UPF2释放PDU会话，第二中继用户平面模块I-UPF2删除本地存储的被叫方地址。需要说明的是，具体的PDU会话释放过程为本领域技术人员可知的现有技术，在此不再进行赘述。
下面将结合图1至图4对本发明第二方面实施例的中继用户平面模块进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，并非全部实施例。
根据本发明的第二方面实施例的中继用户平面模块，设于卫星上，中继用户平面模块包括：地址存储单元、地址解析单元和数据转发单元。
地址存储单元，用于在PDU会话建立过程中存储卫星终端UE的媒体地址；
地址解析单元，用于获取由主叫卫星终端UE1发送并经由主叫卫星终端UE1所属的第一基站gNB1转发的报文数据，根据报文数据确定被叫卫星终端UE2的被叫方地址，并确定本地存储的媒体地址中是否包括被叫方地址；
数据转发单元，用于在本地存储的媒体地址中包括被叫方地址的情况下发送报文数据至被叫卫星终端UE2所属的第二基站gNB2，以通过第二基站gNB2转发报文数据至被叫卫星终端UE2，以及在本地存储的媒体地址中不包括被叫方地址的情况下发送报文数据至设于地面信关站的5G核心网系统，以通过5G核心网系统转发报文数据至第二基站gNB2，并由第二基站gNB2转发至被叫卫星终端UE2。
卫星终端UE在PDU会话建立过程中，选择与卫星终端UE所属基站gNB传输时延最短的中继用户平面模块I-UPF并在地址存储单元中存储卫星终端UE的媒体地址。
在一些实施例中，以与主叫卫星终端UE1所属的第一基站gNB1传输时延最短的第一中继用户平面模块I-UPF1为例，第一中继用户平面模块I-UPF1在收到主叫卫星终端UE1经由第一基站gNB1转发的报文数据后，地址解析单元根据报文数据确定被叫卫星终端UE2的被叫方地址，并确定本地存储的媒体地址中是否包括被叫方地址，若包括，表示主叫卫星终端UE1和被叫卫星终端UE2处于同一中继用户平面模块下，则通过数据转发单元发送报文数据至被叫卫星终端UE2所属的第二基站gNB2，以通过第二基站gNB2转发报文数据至被叫卫星终端UE2，从而可以减少使用星间链路/星地链路资源，减少网络吞吐量，降低传输时延；
若不包括，表示主叫卫星终端UE1和被叫卫星终端UE2处于不同中继用户平面模块下，则通过数据转发单元发送报文数据至设于地面信关站的5G核心网系统，以通过5G核心网系统转发报文数据至第二基站gNB2，并由第二基站gNB2转发至被叫卫星终端UE2。
根据本发明实施例的中继用户平面模块，通过地址存储单元可以在PDU会话建立过程中存储卫星终端的媒体地址，通过地址解析单元可以在PDU会话建立后，获取由主叫卫星终端发送并经由主叫卫星终端所属的第一基站转发的报文数据，根据报文数据确定被叫卫星终端的被叫方地址，并确定本地存储的媒体地址中是否包括被叫方地址，从而判断主叫卫星终端和被叫卫星终端是否处于同一中继用户平面模块下。若主叫卫星终端和被叫卫星终端处于同一中继用户平面模块下，报文数据可以不经由地面信关站的5G核心网系统，而是通过数据转发单元直接发送报文数据至第二基站，以通过第二基站转发报文数据至被叫卫星终端，从而可以减少使用星间链路/星地链路资源，减少网络吞吐量，降低传输时延；若主叫卫星终端和被叫卫星终端处于不同中继用户平面模块下，则沿用原本的数据传输过程，通过数据转发单元发送报文数据至地面信关站的5G核心网系统，通过5G核心网系统转发报文数据至第二基站，并由第二基站转发至被叫卫星终端。本发明实施例的中继用户平面模块能够降低对星间链路/星地链路资源的使用，降低传输时延。
另外，本发明第三方面实施例还提供了一种5G核心网系统，设于地面信关站，5G核心网系统包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述第一方面实施例的第一PDU会话建立过程和第二PDU会话建立过程。处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。5G核心网系统包括AMF、SMF、UPF，5G核心网系统的具体结构和工作原理为本领域技术人员可知的现有技术，在此不作赘述。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
实现上述实施例的第一PDU会话建立过程和第二PDU会话建立过程所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中，当被处理器执行时，执行上述实施例中的第一PDU会话建立过程和第二PDU会话建立过程。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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，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模块来实现本实施例方案的目的。
此外，本发明第四方面实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，例如，被上述中继用户平面模块的处理器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的卫星通信方法。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种卫星通信方法，其特征在于，应用于与主叫卫星终端所属的第一基站传输时延最短的第一中继用户平面模块，所述主叫卫星终端的主叫方地址在所述主叫卫星终端的第一PDU会话建立过程中存储于所述第一中继用户平面模块中，所述第一中继用户平面模块位于卫星上；所述卫星通信方法包括以下步骤：
获取由所述主叫卫星终端发送并经由所述第一基站转发的报文数据；
根据所述报文数据确定被叫卫星终端的被叫方地址，所述被叫方地址在所述被叫卫星终端的第二PDU会话建立过程中存储于与所述被叫卫星终端所属的第二基站传输时延最短的第二中继用户平面模块中，所述第二中继用户平面模块位于卫星上；
根据本地存储的媒体地址和所述被叫方地址执行报文处理策略，所述报文处理策略包括第一处理策略，所述第一处理策略包括以下步骤：发送所述报文数据至所述第二基站，以通过所述第二基站转发所述报文数据至所述被叫卫星终端。
2.根据权利要求1所述的卫星通信方法，其特征在于，所述报文处理策略还包括第二处理策略，所述第二处理策略包括以下步骤：
发送所述报文数据至设于地面信关站的5G核心网系统，以通过所述5G核心网系统转发所述报文数据至所述第二基站，并由所述第二基站转发至所述被叫卫星终端。
3.根据权利要求2所述的卫星通信方法，其特征在于，所述根据本地存储的媒体地址和所述被叫方地址执行报文处理策略，包括以下步骤：
若本地存储的媒体地址中包括所述被叫方地址，执行所述第一处理策略；
若本地存储的媒体地址中不包括所述被叫方地址，执行所述第二处理策略。
4.根据权利要求1所述的卫星通信方法，其特征在于，所述第一PDU会话建立过程包括以下步骤：
获取由所述主叫卫星终端发送的第一会话请求数据；
根据所述第一会话请求数据向所述第一中继用户平面模块发送第一会话请求消息，以在所述第一中继用户平面模块中记录所述主叫方地址。
5.根据权利要求1所述的卫星通信方法，其特征在于，所述第二PDU会话建立过程包括以下步骤：
获取由所述被叫卫星终端发送的第二会话请求数据；
根据所述第二会话请求数据向所述第二中继用户平面模块发送第二会话请求消息，以在所述第二中继用户平面模块中记录所述被叫方地址。
6.根据权利要求2所述的卫星通信方法，其特征在于，所述5G核心网系统还执行以下步骤：
获取由所述主叫卫星终端发送的第一会话释放数据；
根据所述第一会话释放数据向所述第一中继用户平面模块发送第一会话释放消息，以在所述第一中继用户平面模块中删除所述主叫方地址。
7.根据权利要求2或6所述的卫星通信方法，其特征在于，所述5G核心网系统还执行以下步骤：
获取由所述被叫卫星终端发送的第二会话释放数据；
根据所述第二会话释放数据向所述第二中继用户平面模块发送第二会话释放消息，以在所述第二中继用户平面模块中删除所述被叫方地址。
8.一种中继用户平面模块，其特征在于，设于卫星上，所述中继用户平面模块包括：
地址存储单元，用于在PDU会话建立过程中存储卫星终端的媒体地址；
地址解析单元，用于获取由主叫卫星终端发送并经由所述主叫卫星终端所属的第一基站转发的报文数据，根据所述报文数据确定被叫卫星终端的被叫方地址，并确定本地存储的媒体地址中是否包括所述被叫方地址；
数据转发单元，用于在本地存储的媒体地址中包括所述被叫方地址的情况下发送所述报文数据至所述被叫卫星终端所属的第二基站，以通过所述第二基站转发所述报文数据至所述被叫卫星终端，以及在本地存储的媒体地址中不包括所述被叫方地址的情况下发送所述报文数据至设于地面信关站的5G核心网系统，以通过所述5G核心网系统转发所述报文数据至所述第二基站，并由所述第二基站转发至所述被叫卫星终端。
9.一种5G核心网系统，设于地面信关站，所述5G核心网系统包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一所述的第一PDU会话建立过程和第二PDU会话建立过程。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1至7中任一所述的卫星通信方法。
CN202310179545.2A 2023-02-28 2023-02-28 卫星通信方法、中继用户平面模块及5g核心网系统 Pending CN116232432A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310179545.2A CN116232432A (zh) 2023-02-28 2023-02-28 卫星通信方法、中继用户平面模块及5g核心网系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310179545.2A CN116232432A (zh) 2023-02-28 2023-02-28 卫星通信方法、中继用户平面模块及5g核心网系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116232432A true CN116232432A (zh) 2023-06-06

Family

ID=86574622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310179545.2A Pending CN116232432A (zh) 2023-02-28 2023-02-28 卫星通信方法、中继用户平面模块及5g核心网系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116232432A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113965246A (zh) * 2021-09-30 2022-01-21 北京九天微星科技发展有限公司 一种基于星上upf的应用层路由转发优化方法
CN114189270A (zh) * 2021-10-25 2022-03-15 西安空间无线电技术研究所 一种部署UPF的星载gNB基站及其数据处理方法
CN114666393A (zh) * 2020-12-04 2022-06-24 大唐移动通信设备有限公司 协议数据单元pdu会话的管理方法、装置及存储介质
WO2023019506A1 (zh) * 2021-08-19 2023-02-23 海能达通信股份有限公司 一种端到端进行通信的方法、装置及系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114666393A (zh) * 2020-12-04 2022-06-24 大唐移动通信设备有限公司 协议数据单元pdu会话的管理方法、装置及存储介质
WO2023019506A1 (zh) * 2021-08-19 2023-02-23 海能达通信股份有限公司 一种端到端进行通信的方法、装置及系统
CN113965246A (zh) * 2021-09-30 2022-01-21 北京九天微星科技发展有限公司 一种基于星上upf的应用层路由转发优化方法
CN114189270A (zh) * 2021-10-25 2022-03-15 西安空间无线电技术研究所 一种部署UPF的星载gNB基站及其数据处理方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
3GPP: "Study on 5G System with Satellite Backhaul", TR 23.700-27 V18.0.0, 31 December 2022 (2022-12-31), pages 26 - 30 *
3GPP: "Study on integration of satellite components in the 5G architecture", TR 23.700-29 V0.4.0, 31 March 2024 (2024-03-31), pages 132 - 153 *
牛娇红等: "5G-A空天地融合核心网方案及关键技术", 移动通信, 15 October 2022 (2022-10-15), pages 12 - 19 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11848744B2 (en) Non-access stratum connection handling for wireless devices
US11638320B2 (en) Method and apparatus for resuming RRC connection in CU-DU division scenario
CN113225836B (zh) 低轨卫星与5g核心网的通信方法、系统、装置及存储介质
EP1804441B1 (en) Method and apparatus for managing connection identifiers in a multi-hop relay wireless access communication system
US9271195B2 (en) Radio communication system, base station, gateway, and radio communication method
KR100825890B1 (ko) Ｍｉｈ 단말기와 ｍｉｈ 서버 및 그에 따른 ｖｈｏ 방법
JP2014527338A (ja) モバイル通信端末、および方法。
WO2007078159A1 (en) Method and apparatus for transmitting sip data of idle mode ue in a mobile communication system
US6101392A (en) Reverse communication of mobile station calling service capabilities
JP7156486B2 (ja) 方法及びｕｓｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
US11405830B2 (en) Information transmission method and apparatus
CN114868425A (zh) 一种数据传输方法及装置、网络设备、终端设备
US20220248370A1 (en) Signaling Delivery in a Wireless Network
US11974177B2 (en) Method and apparatus for system interworking
US20230126582A1 (en) Method for selecting relay device, remote device and relay device
CN109804708B (zh) 控制通信的方法、无线通信设备、接入点和无线通信系统
CN116232432A (zh) 卫星通信方法、中继用户平面模块及5g核心网系统
CN116602006A (zh) 用于无线通信系统中的路径切换的方法及设备
CN116405627A (zh) 卫星视频通话方法、系统、ip多媒体子系统及介质
US20240179783A1 (en) Communication device triggered aggregation operations
CN117833981A (zh) 一种低轨卫星系统降低报文时延方法、系统、设备及介质
CN117041938A (zh) 基于卫星的漫游通话方法、系统和存储介质
CN117544225A (zh) 卫星系统移动性管理方法、电子设备及可读存储介质

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