[發明專利]一種非地面移動通信網絡下基于L2內部數據遷移的低時延切換方法

有效

• 申請號: 201911112077.7
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110856211B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 劉田;商科峰;張毅;湯輝
• 申請（專利權）人: 成都天奧集團有限公司
• 主分類號: H04W24/10
• 分類號: H04W24/10;H04W36/00;H04W36/16
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

本發明公開了一種非地面移動通信網絡下基于L2內部數據遷移的低時延切換方法，屬于移動通信領域。在非地面移動通信網絡中，從源基站遷移到目的基站的L2各子層的相關信息主要包含未發送到低層的數據和未遞交高層的數據等。通過L2各子層信息的遷移，可盡快的恢復切換過程中L2的數據傳輸功能。對于非地面移動通信網絡中大空口時延場景下的切換過程，該發明能夠有效縮短切換過程中的數據中斷時間，提升用戶的業務感受。

技術領域

本發明屬于移動通信領域，具體涉及到一種非地面移動通信網絡中基于L2內部數據遷移的低時延切換方法。

背景技術

隨著無線通信事業的發展，人們可通過終端在地面移動網絡覆蓋范圍下進行通信，但是地面移動網絡的覆蓋范圍有限，在遠洋、沙漠和一些偏遠地區建站困難，信號難以覆蓋。實現通信服務全球、無縫覆蓋已成為目前無線通信領域的主要目標方向。非地面移動通信網絡提供了更加靈活和覆蓋性能更優的選擇。以非地面移動通信網絡中的衛星移動通信系統為例，衛星移動通信系統可以實現全球無縫覆蓋，解決地面網的盲區覆蓋問題或稀有用戶密度區域的基本通信問題，同時在出現自然災害或熱點地區，彌補了地面通信覆蓋范圍的不足。低軌衛星由于軌道高度低，因此星地傳輸時延較小且路徑損耗較少，通過使用多個衛星組成星座就能覆蓋整個地球。借助星上多波束天線的使用，在地面形成多個重疊的蜂窩狀服務小區，小區內的用戶可以接入至少一顆衛星來獲得通信服務。由于圍繞地球高速旋轉運動的低軌衛星對某一區域只能實現有限面積，有限時間的非連續覆蓋。此外，當終端穿越相鄰波束覆蓋區的邊界時，用戶無法繼續從當前波束獲得服務，需要被動轉移到新的波束覆蓋區。對于低軌衛星，終端發生波束切換的時間在秒級，發生星間切換的時間在分鐘級。降低衛星移動帶來的頻繁切換對用戶業務的影響，成為一個急需解決的問題。

目前衛星移動通信系統中，比較傾向于在地面移動通信系統的技術體系上，進行一些必要的改造設計，以實現星地空口融合。現有地面移動通信系統中，切換時，L2協議棧主要根據業務的Qos要求，提供基于無損或者無縫的數據傳輸服務。如圖2所示，L2信令面和數據面的協議棧組成示意圖。現有地面移動通信系統中，在密鑰不發生變更的情況下，切換分解到 L2內部子層的功能，主要如下：

1)PDCP層

地面移動通信4G體系下，PDCP在源側和目的側之間做數據轉發；地面移動通信5G體系下，PDCP執行數據恢復流程。切換完成后，對端的PDCP接收實體，會發送PDCP狀態報告，告知PDCP發送實體，有哪些PDCP SDU需要重傳。

2)RLC層

丟棄所有的數據、重置所有的定時器和狀態變量。

3)MAC層

重置所有的緩存、數據等。

在衛星移動通信系統下，在切換過程中，數據面暫停傳輸，RLC層、MAC層和PHY層的未發送和未接收的數據都會被丟棄，切換完成后，接收端可反饋PDCP層狀態報告，通知發送端報文的丟失情況。發送端接收到狀態報告以后，會根據狀態報告的指示，開始在PDCP層重新傳輸對端未收到的報文。對于衛星移動通信系統，雙向的鏈路時延在40ms以上，大傳輸時延會增加L2各子層緩存數據量：

1.對于PHY層，大的傳輸時延，需要更多的HARQ進程來支持并發式傳輸。以40ms的雙向鏈路時延來說，在子載波為120KHz的配置下，至少需要320個HARQ進程。為了實現HARQ合并功能，接收端可能會保存約37M bytes的緩存數據。

2.對于MAC層，從數據發送到收到HARQ反饋的時延超過40ms，這個時延遠超地面的2ms。由于反饋的時延比較大，導致MAC層會存儲這40ms發送出去尚未收到HARQ反饋的報文，這個數據量大概在5M bytes左右。