[發明專利]一種密集用戶場景下低軌衛星通信系統切換管理方法

有效

• 申請號: 202110050082.0
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112822738B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 陳前斌;宋艾遙;李子煜;朱丹青;孫移星;唐倫;梁承超
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W36/00
• 分類號: H04W36/00;H04W36/22;H04W36/30;H04W84/06
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種密集用戶場景下低軌衛星通信系統切換管理方法，屬于衛星通信技術領域。該方法通過測量衛星發射的導頻信號強度，用戶終端進行判斷，當用戶觸發分群操作后，會進行分群屬性預測，將結果交付給服務衛星完成分群操作，選擇出群首用戶及群成員，當群首用戶的測量結果滿足條件時，觸發切換流程，群首代替群成員決定切換時選擇的目的衛星，進入切換準備和執行階段，當群內所有成員切換成功后，釋放資源，完成切換。本發明解決了現有技術中存在大量用戶因同時向衛星發送切換請求消息，造成網絡擁塞，產生大量系統開銷等問題。

技術領域

本發明屬于衛星通信技術領域，涉及一種密集用戶場景下低軌衛星通信系統切換管理方法。

背景技術

與地面5G網絡相比，低軌衛星移動通信系統(LEO-MSS)在全球覆蓋性、部署靈活性等方面具有諸多突出優勢，在邊遠和非陸地地區和緊急通信中發揮著關鍵作用。然而，在LEO-MSS中，衛星為了維持較低的軌道高度，必須圍繞地球高速旋轉，造成衛星覆蓋區在地球表面上的快速移動。衛星數量眾多，加之運用點波束技術，在地球上會形成許多大小僅為幾百千米的小區，為了保障正在進行的通信服務不中斷，需要用戶在通話期間不斷的接入新的波束并釋放原有波束占用的資源，造成用戶終端與衛星之間發生頻繁的切換，因此，LEO-MSS的切換技術是未來衛星通信技術的一大主要研究方向。

目前針對低軌衛星通信系統的切換策略和算法，大多只考慮單個或均勻用戶在衛星之間發生切換的場景，然而，隨著網絡技術的發展，用戶量和業務量都在急速增長，低軌衛星會逐漸面臨密集用戶場景，存在這樣的問題：當較多的地面用戶在一定范圍密布時，會出現大量用戶同時向衛星發送切換請求消息的情況，對于資源有限的衛星通信系統，同時發生切換管理業務會引起有限資源上的競爭和沖突，造成大量的系統開銷。同時，頻繁的切換會產生大量的請求報文，造成網絡擁塞，引起切換中斷、切換時延增大等問題。

綜上所述，現有技術存在的問題是：在熱點區域常常用以群體用戶的形式進行切換，頻繁切換會會帶來切換時延，造成傳輸數據的大量丟失，所以，需要設計合理的切換策略來解決密集用戶場景帶來的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種密集用戶場景下低軌衛星通信系統切換管理方法，降低切換決策的成本，對用戶分組，然后為組內用戶統一制定切換決策，設計符合低軌衛星網絡移動用戶的特征的分群技術和群組切換流程。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種密集用戶場景下低軌衛星通信系統切換管理方法，包括以下步驟：

S1：分群屬性預測；用戶終端不斷測量衛星發射的導頻信號強度，當觸發分群操作后，用戶終端進行分群屬性預測；

S2：成員選擇；服務衛星根據分群屬性，挑選出在切換觸發時刻下，處于切換邊緣的一組用戶，即同一群組內的成員；

S3：群組切換準備，服務衛星與目的衛星通過Group Handover Init消息和GroupHandover Back消息進行接納控制，無線資源預留和信道分配；

S4：切換執行，服務衛星向用戶終端發送切換命令，執行切換；

S5：資源釋放，服務衛星和目的衛星釋放為切換用戶保留的資源。

進一步，步驟S1中，所述分群屬性預測具體包括以下步驟：

S11：計算切換時刻；當信號強度低于分群觸發閾值y_threshold2時，用戶終端根據歷史接收信息，通過預測接收信號強度RSSI_t＝y_t，根據切換觸發閾值y_threshold1，得到切換觸發時刻t_HO；