[發明專利]多跳空中基站協作的延遲容忍呼叫業務請求方法

有效

• 申請號: 202011419405.0
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112702703B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 胡熖智;余剛;馬大瑋;田田;洪利騰;黃偉;施志勇;李立甫;楊舒洵
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: H04W4/14
• 分類號: H04W4/14;H04W4/46;H04W16/18;H04W24/02;H04W24/06;H04W28/14;H04W84/18;H04B7/185
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 徐穎超

1.一種多跳空中基站協作的延遲容忍呼叫業務請求方法，其特征在于，包括：

步驟1：多個空中基站確定初始位置；

步驟2：發起方G₁向被叫方G₂發起呼叫業務請求；

步驟3：空中基站處理單一基站覆蓋范圍內的呼叫請求；

步驟4：空中基站處理跨基站覆蓋范圍內的呼叫請求；

步驟5：空中基站群處理延遲容忍的呼叫請求；

步驟6：空中基站部署位置移動決策；

步驟7：空中基站激活呼叫業務鏈路；

步驟8：空中基站調整至覆蓋最多地面終端的位置；

步驟9：空中基站移動過程中并發呼叫業務處置；

所述發起方G₁向被叫方G₂發起呼叫業務請求的方法，包括：

所述發起方G₁發送呼叫請求消息，消息格式中包括如下要素：

消息類型、源終端ID、目的終端ID、消息序列號SN以及控制消息緩存的限時計數器T_H；其中，消息類型為呼叫請求消息的類型，消息序列號SN區別不同次的呼叫請求業務，源終端ID和目的終端ID分別是這次呼叫業務的主叫方號碼和被叫方號碼，控制消息緩存的限時計數器T_H根據主叫方的呼叫請求延遲容忍程度設置；發起方在發送消息的同時，還會啟動一個本地定時器，超過本地定時器的定時時間T_S時認為本次業務終止，T_S大于T_H；

所述發起方在本地定時器超時或收到空中基站發送的業務終止消息時，會認為業務請求失敗；

所述空中基站處理單一基站覆蓋范圍內的呼叫請求的方法，包括：

設定空中基站U₁接收到發起方G₁發送的呼叫請求消息后，從該呼叫請求消息中識別出被叫方ID，該消息被轉發給被叫方G₂，當即時接收到被叫方G₂回復的呼叫響應消息后，這表明主叫方G₁和被叫方G₂均在空中基站U₁的覆蓋范圍內，空中基站U₁再將被叫方G₂的呼叫響應消息轉發給主叫方G₁，主叫方G₁向空中基站U₁發送呼叫確認消息，則空中基站完成連接主叫方G₁、空中基站和被叫方G₂的呼叫業務鏈路G₁-U₁-G₂建立；

所述空中基站處理跨基站覆蓋范圍內的呼叫請求的方法，包括：

所述空中基站U₁接收到主叫方G₁發送的呼叫請求消息后，從消息中識別出被叫方ID，將該消息轉發給被叫方G₂，未即時接收到被叫方G₂回復的呼叫響應消息時，這表明被叫方G₂不在空中基站U₁的覆蓋范圍內；若空中基站U₁有與之相連通的其他空中基站，空中基站U₁在所有與之相連通的空中基站覆蓋范圍內轉發該呼叫請求消息，若被叫方G₂在該連通的空中基站群內，即作出實時響應，即連接主叫方G₁、空中基站U₁、空中基站U₂和被叫方G₂的呼叫業務鏈路G₁-U₁-U₂-G₂建立；

所述空中基站群處理延遲容忍的呼叫請求，包括：

所述空中基站U₁接收到主叫方G₁發送的呼叫請求消息后，就返回順序執行步驟3和步驟4，如不能響應呼叫請求即時建立呼叫業務鏈路，則執行延遲容忍呼叫請求來建立業務鏈路：

步驟5-1：若主叫方G₁在空中基站U₁的覆蓋范圍內，空中基站U₁經北斗短消息和自組網鏈路查詢其它的空中基站獲知被叫方G₂在空中基站U₂的覆蓋范圍內，但空中基站U₁和空中基站U₂自組網鏈路是不連通的，主叫方G₁發送的呼叫請求消息到達空中基站后，無法即時轉發給被叫方G₂，主叫方G₁也不能即時得到呼叫響應，則主叫方U₁緩存該呼叫請求消息；

步驟5-2：若主叫方G₁在空中基站U₁的覆蓋范圍內，空中基站U₁經北斗短消息和自組網鏈路查詢其它基站獲知被叫方G₂不在空中基站群的覆蓋范圍內，主叫方G₁發送的呼叫請求消息到達空中基站后，無法即時轉發給被叫方G₂，主叫方G₁也不能即時得到呼叫響應，則空中基站U₁緩存該呼叫請求消息；

步驟5-3：若主叫方G₁不在空中基站的覆蓋范圍內，主叫方G₁的呼叫請求消息通過以北斗短消息的形式到達到空中基站U_a，空中基站U_a再經以北斗短消息和自組網鏈路查詢其它基站獲知被叫方G₂在空中基站U₂的覆蓋范圍內，則空中基站U_a緩存該呼叫請求消息；

步驟5-4：若主叫方G₁不在空中基站的覆蓋范圍內，主叫方G₁的呼叫請求消息通過以北斗短消息的形式到達到空中基站U_a，空中基站U_a再經以北斗短消息形式和自組網鏈路查詢其它基站獲知被叫方G₂不在空中基站群的覆蓋范圍內，則空中基站U_a緩存該呼叫請求消息；

所述空中基站部署位置移動決策的方法，包括：

步驟6-1：對于步驟5-1，空中基站U₁根據呼叫請求消息中的源終端ID、目的終端ID，從位置信息庫中查詢對應地面終端的位置，記主叫方G₁和被叫方G₂的水平位置坐標分別為(a₁，b₁)和(a₂，b₂)，同時空中基站U₁能夠獲知通信區域空中基站數量，其具體處理流程如下：

步驟6-1-1：若m＝2，且||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||＞r+2R，則空中基站中止本次業務請求；若||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||≤r+2R，則空中基站執行位置移動策略；m為空中基站數量，R為空中基站對地面終端水平覆蓋范圍參考半徑，v為無人機平均移動速度，r為空中基站之間的最大通信距離；

設定兩個空中基站U₁和空中基站U₂分別由位置(x₁，y₁)和(x₂，y₂)直線移動到水平位置點(x′₁，y′₁)和(x′₂，y′₂)，且根據公式(2)：

min{max{||(x₁，y₁)-(x′₁，y′₁)||，||(x₂，y₂)-(x′₂，y′₂)||}} (2)

s.t.

結合基于非線性約束最優化算法可求解(x′₁，y′₁)和(x′₂，y′₂)，令d＝min{max{||(x₁，y₁)-(x′₁，y′₁)||，||(x₂，y₂)-(x′₂，y′₂)||}}，若則空中基站中止本次業務請求；若則空中基站將調整水平位置部署，沿直線移動至(x′₁，y′₁)和(x′₂，y′₂)；

步驟6-1-2：若m＞2，且||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||≤r+2R，則分別覆蓋主叫方G₁和被叫方G₂的空中基站U₁和空中基站U₂，執行步驟6-1-1操作；

而其中若并不中止本次業務請求，繼續執行后續操作；若||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||＞2r+2R，則空中基站中止本次業務請求；若||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||≤r+2R且或r+2R＜||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||≤2r+2R，則空中基站U₁從除空中基站U₁和空中基站U₂之外的基站中選擇一個空閑基站，記為空中基站U₃，三個空中基站執行移動策略；

設定三個空中基站，即空中基站U1、空中基站U2和空中基站U3分別由位置(x₁，y₁)、(x₂，y₂)和(x₃，y₃)直線移動到水平位置點(x′₁，y′₁)、(x′₂，y′₂)和(x′₃，y′₃)，且根據公式(3)：

min{max{||(x₁，y₁)-(x′₁，y₁′)||，||(x₂，y₂)-(x′₂，y′₂)||，||(x₃，y₃)-(x′₃，y′₃)||}}(3)

s.t.

結合基于非線性約束最優化算法可求解(x′₁，y′₁)、(x′₂，y′₂)和(x′₃，y′₃)，令d＝min{max{||(x₁，y₁)-(x′₁，y′₁)||，||(x₂，y₂)-(x′₂，y′₂)||，||(x₃，y₃)-(x′₃，y′₃)||}}，若則空中基站中止本次業務請求；若則空中基站將調整水平位置部署，沿直線移動至(x′₁，y′₁)、(x′₂，y′₂)和(x′₃，y′₃)；

步驟6-2：對于步驟5-2，空中基站U₁根據呼叫請求消息中的源端ID和目的端ID，從位置信息庫中查詢對應地面終端的位置，記主叫方G₁和被叫方G₂水平位置坐標分別為(a₁，b₁)和(a₂，b₂)，同時空中基站U₁能夠獲知通信區域空中基站數量，具體處理流程如下：

步驟6-2-1：若||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||≤2R時，則空中基站U₁執行位置移動策略，設定空中基站U₁由水平位置(x₁，y₁)直線移動到水平位置點(x′₁，y′₁)，且根據公式(4)：

min||(x₁，y₁)-(x′₁，y′₁)|| (4)

s.t.

結合基于非線性約束最優化算法可求解(x′₁，y₁′)，令d＝||(x₁，y₁)-(x′₁，y′₁)||，若則空中基站將調整水平位置部署，沿直線移動至(x′₁，y′₁)；

步驟6-2-2：若m＝2，除了空中基站U₁，另一空中基站作為U₂，接下來參照步驟6-1-1執行；

步驟6-2-3：若m＞2，空中基站U₁通過自組網鏈路或以北斗短消息的形式調度選擇距離被叫方G₂最近且空閑的空中基站作為空中基站U₂，接下來參照步驟6-1-2執行；

步驟6-3：對于步驟5-3，空中基站U_a根據呼叫請求消息中的源端ID和目的端ID，從位置信息庫中查詢對應地面終端的位置，記主叫方G₁和被叫G₂的水平位置坐標分別為(a₁，b₁)和(a₂，b₂)，同時空中基站U_a能夠獲知通信區域空中基站數量，處理流程如下：

步驟6-3-1：首先由覆蓋被叫方G₂的空中基站U₂參考步驟6-2-1執行；

步驟6-3-2：若m＝2，除了空中基站U₂，把另一空中基站作為U₁，接下來參照步驟6-1-1執行；

步驟6-3-3：若m＞2，空中基站U_a通過自組網鏈路或以北斗短消息的形式調度選擇原則為距離主叫方G₁最近且空閑的空中基站作為U₁，或者根據此原則把空中基站U_a自身作為空中基站U₁，接下來參照步驟6-1-2執行；

步驟6-4：對于步驟5-4，空中基站U_a根據呼叫請求消息中的源端ID和目的端ID，從位置信息庫中查詢對應地面終端的位置，記主叫方G₁和被叫G₂的水平位置坐標分別為(a₁，b₁)和(a₂，b₂)，同時空中基站U_a能夠獲知通信區域空中基站數量，處理流程如下：

步驟6-4-1：空中基站U_a通過自組網鏈路或以北斗短消息的形式調度選擇空中基站，原則為到主叫方G₁和被叫方G₂距離之和最近且空閑的空中基站，或者根據此原則選擇U_a自身，參考步驟6-2-1執行；

步驟6-4-2：若m＝2，距離主叫方G₁近的空中基站作為空中基站U₁，距離被叫方G₂最近的空中基站作為空中基站U₂，接下來參考步驟6-1-1執行；

步驟6-4-3：若m＞2，空中基站U_a通過自組網鏈路或以北斗短消息的形式調度選擇空中基站，原則為到主叫方G₁和被叫方G₂距離之和依次最近且空閑的兩個空中基站作為空中基站U₁和空中基站U₂，其中距離主叫方G₁最近的空中基站作為空中基站U₁，距離被叫方G₂最近的空中基站作為空中基站U₂，或者根據此原則把空中基站U_a自身作為空中基站U₁或空中基站U₂，接下來參考步驟6-1-2執行。