CN107769840B - 混合交换型卫星通信系统的ps业务资源主动回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合交换型卫星通信系统的PS业务资源主动回收方法，包括PS业务无线资源分配过程和无线资源回收过程；用户终端通过网络控制信道向星载网络控制中心发起PS业务传输请求；请求响应后，获得相应的无线资源，建立用户终端与卫星之间的数据传输信道，并在该信道上传输PS业务数据；网络控制中心实时监测所有已分配的PS业务无线资源使用情况，若资源不使用时间超过一定时限，网络控制中心将对这部分无线资源进行回收操作，同时将回收资源操作通知到相应的终端用户。本发明通过主动回收闲置及使用率较低的PS业务无线资源的方式，提高了卫星无线资源利用效率，提升了混合交换型卫星通信系统的动态资源管理的灵活性。

Description

混合交换型卫星通信系统的PS业务资源主动回收方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别是一种混合交换型卫星通信系统的PS业务资源主动回收方法。

背景技术

未来卫星通信系统的发展趋势将是窄带和宽带系统逐渐走向融合、走向统一，基于混合交换的卫星通信系统将日益成为主流。这类系统不仅能够承载低数据率(Low DataRate，LDR)、中数据率(Medium Data Rate，MDR)、高数据率(High Data Rate，HDR)等CS域业务，而且还能够承载PS域分组业务。于是，现阶段针对混合交换型卫星通信系统，其不同域、不同类型以及不同带宽的卫星传输业务无线资源的动态调整和使用管理问题成为一个核心技术问题。

然而，在这类卫星通信系统中，目前PS业务无线资源管理方式主要采用被动式的管理方法，即卫星终端用户提出PS业务通信请求或通信撤销请求，网络控制中心被动接收处理这些请求。因此，不论已分配给用户的无线资源使用情况如何，只有卫星终端用户主动提出PS业务通信撤销请求后，相应的无线资源才能够被网络控制中心回收，并用于后续的通信申请过程中。然而，在资源使用方面，往往存在以下的情形：卫星终端用户提出PS业务通信请求并获得无线资源使用权后，其业务通信量不是很大，已分配的PS业务无线资源使用率较低，这就造成PS业务无线资源使用效率低下，特别是在其他用户PS业务通信量较大的情况下。从一定程度来说，这种机制容易引起无线资源使用的浪费，也对PS业务的用户使用体验造成一定的影响。

同时，现有的机制还无法解决不同类型业务无线资源份额动态调整的问题：在某些情况下，需要将PS业务无线资源调整给其他类型业务使用，但是由于已分配的PS业务资源只有在卫星终端用户提出撤销请求的前提下才能够被网络控制中心回收，从而进一步将这部分无线资源调整成其他类型的无线资源。因此，目前的资源管理方法无法适应混合交换型卫星通信系统中无线资源类型动态调整转换的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合交换型卫星通信系统的PS业务资源主动回收方法，网络控制中心通过监测已分配的PS业务无线资源使用情况，主动回收那部分使用效率较低的PS业务无线资源，从而一方面提高卫星无线资源的使用效率，另一方面便于实现不同类型无线资源份额的动态调整和转换。

实现本发明目的的技术方案为：一种混合交换型卫星通信系统的PS业务资源主动回收方法，包括PS业务无线资源分配过程和无线资源回收过程；

(1)PS业务无线资源分配过程：

用户终端通过网络控制信道向星载网络控制中心发起PS业务传输请求；请求响应后，获得相应的无线资源，建立用户终端与卫星之间的数据传输信道，并在该信道上传输PS业务数据；

(2)无线资源回收过程：

网络控制中心实时监测所有已分配的PS业务无线资源使用情况，若资源不使用时间超过一定时限，网络控制中心对这部分无线资源进行回收操作，同时将回收资源操作通知到相应的终端用户。

进一步的，PS业务无线资源的回收策略是以最近使用为基本原则，判断当前时刻与已分配PS业务无线资源的最近使用时间之差是否超过资源回收时间参数，即PS业务无线资源回收判断条件为

t_c-t_u>t_r

其中，t_c为当前时刻，t_u为某无线资源最近被使用的时刻，t_r为资源回收时间参数；

如果判断条件成立，网络控制中心对相应无线资源进行回收处理；

如果判断条件不成立，网络控制中心不对该部分资源进行主动回收动作。

进一步的，PS业务无线资源分配过程具体为：

用户终端根据PS业务传输需求向星载网络控制中心发出PS业务传输申请；

星载网络控制中心根据当前无线资源分配情况处理终端PS业务通信请求；

终端通信请求许可后，在用户终端和卫星之间将建立起供PS业务使用的卫星通信链路，包括上行/下行链路；

用户终端通过卫星上行链路向星载路由器发送PS业务数据，同时通过下行链路接收来自星载路由器转发而来的PS业务数据。

进一步的，无线资源回收过程具体为：

(2-1)PS业务无线资源使用信息统计

2-1-1)初始化资源使用统计流程；

2-1-2)流程进入等待新一帧数据传输帧到达；

2-1-3)收到一帧数据传输帧后，逐个读取PS业务无线资源分配表中的表项，每个PS业务用户对应一个分配表项；

2-1-4)判断当前用户已分配的无线资源是否在这一帧数据传输帧中获得使用：

2-1-4a)如果是，更新该用户无线资源的属性参数最近使用时间t_u；

2-1-4b)如果不是，则跳转到下一步；

2-1-5)判断PS业务无线资源分配表项是否遍历完：

2-1-5a)如果是，本次资源使用信息更新完毕，跳转进入步骤2-1-2；

2-1-5b)如果不是，本次资源使用信息更新未完，跳转进入步骤2-1-3读取下一项分配表项。

(2-2)无线资源回收

2-2-1)初始化无线资源回收流程；

2-2-2)初始化全局变量：回收周期参数t_p，回收时间参数t_r和当前时间参数t_c；

2-2-3)判断当前时刻是否达到资源回收过程执行的时间：

2-2-3a)如果是，则进入步骤2-2-4；

2-2-3b)如果不是，则继续等待，重新进入步骤2-2-3；

2-2-4)读取PS业务无线资源分配表的一个表项，每个PS业务用户拥有一个分配表项；

2-2-5)判断当前时间参数t_c与该无线资源的最近使用时间t_u之差是否超过回收时间参数t_r：

2-2-5a)如果是，则主动回收分配给该用户的PS业务无线资源，将刚回收无线资源放回未分配资源池供下次分配时使用，同时由网络控制中心通知用户终端撤销资源申请；

2-2-5b)如果否，则进入步骤2-2-6；

2-2-6)判断无线资源分配表项是否遍历完毕：

2-2-6a)如果是，则进入等待下一个资源回收过程执行时刻的到来，跳转到步骤2-2-3；

2-2-6b)如果不是，则继续处理下一个分配表项，跳转到步骤2-2-4。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：

(1)针对背景技术无法处理长期闲置的已分配PS业务无线资源的问题，本发明通过主动回收闲置及使用率较低的PS业务无线资源的方式，提高卫星无线资源利用效率；

(2)针对PS业务通信量繁重而部分已分配无线资源闲置的情况，运用本发明主动回收后的PS业务无线资源可用于分配给其他PS业务用户，满足这部分用户更为紧迫的PS业务通信需求，从而提高多业务卫星通信系统中PS业务的使用体验；

(3)针对现有背景技术中CS业务与PS业务无线资源分配方式的差异，本发明提出的针对PS业务无线资源的主动回收方法有助于实现PS业务无线资源与其他类型无线资源之间的动态转换和调整，提升混合交换型卫星通信系统的动态资源管理的灵活性。

附图说明

图1为PS业务无线资源典型使用情况示意图。

图2为本发明的无线资源回收方法效果图。

图3为本发明的系统模块示意图。

图4为本发明的无线资源使用信息统计流程图。

图5为本发明的无线资源回收流程图。

具体实施方式

本发明主要针对PS业务帧时隙这一类的卫星无线资源。

本发明的混合交换型卫星通信系统的PS业务资源主动回收方法可应用在此类混合交换型卫星通信系统的PS业务无线资源管理过程中。这类系统拥有以下主要特征：承载包含PS业务在内的多种通信业务类型；不同业务类型间通信承载量可动态调配。具体而言存在以下情况之一：

(1)卫星通信系统承载多种不同带宽、不同域的通信业务——不仅需要支持PS域类业务，而且需要支持LDR、MDR、HDR多种电路域业务；

(2)卫星通信系统内不同业务类型的可分配无线资源份额灵活可配——需要将某些业务类型的无线资源份额调整为其他类型业务；

(3)提高混合交换型卫星通信系统中PS业务无线资源使用效率，主动回收通信量较少的那部分PS业务用户的无线资源，并将回收的无线资源分配给更重要的PS业务用户。

PS业务通信传输出现的以下五种典型无线资源使用情况：

(1)PS业务流量大：无线资源使用频繁，几乎满负荷运行，使用全部分配带宽，每个时刻，已分配每一个时隙均占用，如图1中的用户1；

(2)PS业务流量中等：无线资源使用频繁，但流量较为均匀且小于带宽，已分配的时隙不占满，但每个时刻都有分组数据包，如图1中的用户5；

(3)PS业务流量中等：无线资源使用频率较低，但流量呈现变化大、波动大、时多时少的状态，如图1中的用户2；

(4)PS业务流量少：使用频率很低，但是偶尔有分组数据包，如图1中的用户4；

(5)PS业务流量几乎为零：已分配的无线资源几乎不怎么使用，如图1中的用户3——此种情形为本发明所涉及的主要资源回收对象。

如图2所示PS业务无线资源回收方法的效果：从时刻t_i→t_m经历一次资源回收过程，回收编号3的无线资源；从时刻t_m→t_n经历一次资源回收过程，回收编号4的无线资源；从时刻t_n→t_l经历一次资源回收过程，回收编号5的无线资源。回收后的无线资源将重新分配给新的用户使用，例如，从时刻t_n→t_l原先编号3的无线资源被重新分配给了编号8的新用户，而原先编号4的无线资源则被部分重新分配给了编号7的新用户。因此，本发明克服原有无线资源管理方法所不能解决的部分无线资源长期闲置问题，实现对这部分无线资源的主动回收。

下面结合附图具体说明本发明的技术方案。

如图3所示，PS业务无线资源主动回收方法模块组成主要涉及卫星和地面用户终端两个部分。

在该方法中，用户终端主要完成：通过网络控制信道向星载网络控制中心发起PS业务传输请求；请求响应后，获得相应的无线资源，建立用户终端与卫星之间的数据传输信道，并在该信道上传输PS业务数据。

在卫星上，无线资源主动回收方法主要由星载网络控制中心和资源分配、回收模块共同配合完成：资源分配模块主要负责接收用户终端的业务传输请求，为相应终端分配无线资源；资源回收模块主要负责周期性执行无线资源回收过程，将已分配的且长期闲置不用的无线资源进行主动回收处理，同时通过星载网络控制中心通知到相关的用户终端；星载网络控制中心负责与业务通信直接相关的网络控制任务，处理各类用户终端的请求，管理维护统一的无线资源状态，同时协调各模块的工作。

本发明的混合交换型卫星通信系统的PS业务资源主动回收方法，具体包括以下过程：

(一)PS业务无线资源分配过程

PS业务资源分配过程与普通的资源分配过程相同：用户终端根据PS业务传输需求向星载网络控制中心发出PS业务传输申请；星载网络控制中心根据当前无线资源分配情况处理终端PS业务通信请求；终端通信请求许可后，在用户终端和卫星之间将建立起供PS业务使用的卫星通信链路，包括上行/下行链路；用户终端通过卫星上行链路向星载路由器发送PS业务数据，同时通过下行链路接收来自星载路由器转发而来的PS业务数据。

(二)无线资源回收过程

(1)PS业务无线资源使用信息统计过程

PS业务无线资源使用信息统计过程主要用于记录统计一段时间内PS业务无线资源的使用情况，以便于在资源回收过程中作为回收判断条件。本发明将每一次分配的PS业务无线资源(一次用户PS业务通信传输申请)作为一个PS业务无线资源管理单元。同时，设计PS业务无线资源使用情况数据结构，增加必需属性——“最近使用时间”。在无线资源使用信息统计过程中，每传输一个卫星传输数据帧，相应资源使用信息统计机制实时记录每一项PS业务已分配资源的使用情况：更新每一项PS业务无线资源的“最近使用时间”属性。

星载网络控制中心对每一帧数据传输帧中每一项已分配PS业务无线资源的使用情况进行实时记录：如某已分配的无线资源A，在本帧数据中被使用，用于传输实际内容，则将资源A的属性“最近使用时间”更新为当前时间；如果已分配的无线资源B，在本帧数据中未被使用，则资源B的属性“最近使用时间”维持不变；如果PS业务无线资源C属于刚分配，则资源C的属性“最近使用时间”初始化为分配资源C的那个时刻。

结合图4，PS业务无线资源使用信息统计流程为：

1)初始化资源使用统计流程；

2)流程进入等待新一帧数据传输帧到达；

3)收到一帧数据传输帧后，逐个读取PS业务无线资源分配表中的表项，每个PS业务用户对应一个分配表项；

4)判断当前用户已分配的无线资源是否在这一帧数据传输帧中获得使用：

4a)如果是，更新该用户无线资源的属性参数“最近使用时间”t_u；

4b)如果不是，则跳转到下一步。

5)判断PS业务无线资源分配表项是否遍历完：

5a)如果是，本次资源使用信息更新完毕，跳转进入步骤2)；

5b)如果不是，本次资源使用信息更新未完，跳转进入步骤3)读取下一项分配表项。

(2)无线资源回收过程

PS业务无线资源回收过程主要采用周期性循环处理机制，即每隔一段时间(回收周期)检查PS业务无线资源的使用情况，根据无线资源回收判断条件，将相应的无线资源进行回收。回收资源之前，星载网络控制中心还需通过星地网络控制信道告知涉及到的用户终端——原先已分配给该用户的PS业务无线资源将被网络控制中心回收。后续用户终端如果还需要传输PS业务，则需要再次进行资源申请。

结合图5，PS业务无线资源回收流程图为：

1)初始化无线资源回收流程；

2)初始化全局变量：回收周期参数t_p，回收时间参数t_r和当前时间参数t_c；

3)判断当前时刻是否达到资源回收过程执行的时间：

3a)如果是，则进入步骤4)；

3b)如果不是，则继续等待，重新进入步骤3)；

4)读取PS业务无线资源分配表的一个表项，每个PS业务用户拥有一个分配表项；

5)判断当前时间参数t_c与该无线资源的“最近使用时间”之差是否超过回收时间参数t_r：

5a)如果是，则主动回收分配给该用户的PS业务无线资源，将刚回收无线资源放回未分配资源池供下次分配时使用，同时由网络控制中心通知用户终端撤销资源申请；

5b)如果否，则进入步骤6)；

6)判断无线资源分配表项是否遍历完毕：

6a)如果是，则进入等待下一个资源回收过程执行时刻的到来，跳转到步骤3)；

6b)如果不是，则继续处理下一个分配表项，跳转到步骤4)。

Claims (3)

1.一种混合交换型卫星通信系统的PS业务资源主动回收方法，其特征在于，包括PS业务无线资源分配过程和无线资源回收过程；

(1)PS业务无线资源分配过程：

用户终端通过网络控制信道向星载网络控制中心发起PS业务传输请求；请求响应后，获得相应的无线资源，建立用户终端与卫星之间的数据传输信道，并在该信道上传输PS业务数据；

(2)无线资源回收过程：

网络控制中心实时监测所有已分配的PS业务无线资源使用情况，若资源不使用时间超过一定时限，网络控制中心对这部分无线资源进行回收操作，同时将回收资源操作通知到相应的终端用户；

无线资源回收过程具体为：

(2-1)PS业务无线资源使用信息统计

2-1-1)初始化资源使用统计流程；

2-1-2)流程进入等待新一帧数据传输帧到达；

2-1-3)收到一帧数据传输帧后，逐个读取PS业务无线资源分配表中的表项，每个PS业务用户对应一个分配表项；

2-1-4)判断当前用户已分配的无线资源是否在这一帧数据传输帧中获得使用：

2-1-4a)如果是，更新该用户无线资源的属性参数最近使用时间t_u；

2-1-4b)如果不是，则跳转到下一步；

2-1-5)判断PS业务无线资源分配表项是否遍历完：

2-1-5a)如果是，本次资源使用信息更新完毕，跳转进入步骤2-1-2；

2-1-5b)如果不是，本次资源使用信息更新未完，跳转进入步骤2-1-3读取下一项分配表项；

(2-2)无线资源回收

2-2-1)初始化无线资源回收流程；

2-2-2)初始化全局变量：回收周期参数t_p，回收时间参数t_r和当前时间参数t_c；

2-2-3)判断当前时刻是否达到资源回收过程执行的时间：

2-2-3a)如果是，则进入步骤2-2-4；

2-2-3b)如果不是，则继续等待，重新进入步骤2-2-3；

2-2-4)读取PS业务无线资源分配表的一个表项，每个PS业务用户拥有一个分配表项；

2-2-5)判断当前时间参数t_c与该无线资源的最近使用时间t_u之差是否超过回收时间参数t_r：

2-2-5a)如果是，则主动回收分配给该用户的PS业务无线资源，将刚回收无线资源放回未分配资源池供下次分配时使用，同时由网络控制中心通知用户终端撤销资源申请；

2-2-5b)如果不是，则进入步骤2-2-6；

2-2-6)判断无线资源分配表项是否遍历完毕：

2-2-6a)如果是，则进入等待下一个资源回收过程执行时刻的到来，跳转到步骤2-2-3；

2-2-6b)如果不是，则继续处理下一个分配表项，跳转到步骤2-2-4。

2.根据权利要求1所述的混合交换型卫星通信系统的PS业务资源主动回收方法，其特征在于，PS业务无线资源的回收策略是以最近使用为基本原则，判断当前时刻与已分配PS业务无线资源的最近使用时间之差是否超过资源回收时间参数，即PS业务无线资源回收判断条件为

t_c-t_u>t_r

其中，t_c为当前时刻，t_u为某无线资源最近被使用的时刻，t_r为资源回收时间参数；

如果判断条件成立，网络控制中心对相应无线资源进行回收处理；

如果判断条件不成立，网络控制中心不对该部分资源进行主动回收动作。

3.根据权利要求1所述的混合交换型卫星通信系统的PS业务资源主动回收方法，其特征在于，PS业务无线资源分配过程具体为：

用户终端根据PS业务传输需求向星载网络控制中心发出PS业务传输申请；

星载网络控制中心根据当前无线资源分配情况处理终端PS业务通信请求；

终端通信请求许可后，在用户终端和卫星之间将建立起供PS业务使用的卫星通信链路，包括上行/下行链路；

用户终端通过卫星上行链路向星载路由器发送PS业务数据，同时通过下行链路接收来自星载路由器转发而来的PS业务数据。

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