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CN117279066A - 一种卫星网络路由方法及通信装置 - Google Patents

一种卫星网络路由方法及通信装置 Download PDF

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CN117279066A
CN117279066A CN202210674591.5A CN202210674591A CN117279066A CN 117279066 A CN117279066 A CN 117279066A CN 202210674591 A CN202210674591 A CN 202210674591A CN 117279066 A CN117279066 A CN 117279066A
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CN
China
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satellite
ground
track
destination address
point
Prior art date
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Application number
CN202210674591.5A
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孟贤
罗禾佳
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Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
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Publication date
Application filed by Huawei Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Technologies Co Ltd
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Priority to EP23822935.5A priority patent/EP4529280A1/en
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Abstract

本申请提供一种卫星网络路由方法及通信装置,涉及通信技术领域,第一卫星获取地面设备的目的地址,目的地址是根据地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹确定的;其中当前接入卫星为地面共轨迹卫星链中的卫星;地面共轨迹卫星链中包括多颗在地面上的投影轨迹相同的卫星;第一卫星根据第一卫星参数和目的地址向地面设备发送数据,第一卫星参数至少包括以下中的一种:第一卫星的地址、第一卫星的星间链路信息以及第一卫星是否与地面设备直接通信。该方式在路由时,基于当前接入卫星的地面投影轨迹进行路由编址,且基于卫星参数与路由编制向地面设备发送数据,可提高路由效率,减少卫星的数据存储量,且第一卫星参数是灵活变化的,可灵活调整路由路径。

Description

一种卫星网络路由方法及通信装置
技术领域
本申请实施例涉及通信技术领域,尤其涉及一种卫星网络路由方法及通信装置。
背景技术
目前,第五代(5th generation,5G)新空口(new radio,NR)已经从标准化阶段进入到商业部署阶段。NR标准是针对于陆地通信特点进行研究设计,具有为用户终端提供高速率、高可靠、低时延通信的特点。相比于陆地通信,非陆地网络(non-terrestrialnetworks,NTN)通信具有覆盖区域大、组网灵活等特点。当前,各研究院、通信组织、公司参等均参与研究NTN通信技术与标准,力图将天、空、地通信构建成一个统一的通信网络。
在NTN通信中,太空中可能部署大量的卫星,且不同的卫星覆盖不同或相同的区域,卫星与终端之间的数据传输,可能需要经过多个卫星、多个网络设备的转发来实现,因此需要知晓数据转发路径。相关技术,在确定数据转发路径时,根据卫星运行的周期性特点和卫星星历预测情况将卫星的轨道周期划分为若干个时间片,在每个时间片内卫星的星座拓扑快照被看作固定不变的。地面上的设备(网络设备、地面站、终端等)根据该星座拓扑快照以及路由算法计算出路由表并上传至卫星。卫星在下一个时间片的起始时刻载入下一张路由表,并根据路由表中的数据转发路径进行数据转发。
但是,随着星座中卫星数量的不断增加,每个卫星需要存储大量的路由表,卫星的存储量有限,且不断上传路由表也会消耗大量的信令资源。另外,卫星是不断运动的,卫星的星座拓扑会随之变化,但是路由表是在获取星座拓扑快照后离线计算的,实际星座拓扑快照发生变化后,也无法灵活调整计算得到的路由表。此外,各个时间片之间数据传输切换时,一个时间片内的数据还未传输完毕,直接切换到另一时间片,可能出现数据传输中断,重新路由的问题。
发明内容
本申请提供一种卫星网络路由方法及通信装置,以提高路由效率。
第一方面,本申请提供一种卫星网络路由方法,该方法可通过卫星来执行,该卫星可以为静止卫星、非静止卫星、人造卫星、低轨道卫星、中轨道卫星以及高轨道卫星等,本申请在此不具体限定。
第一卫星获取地面设备的目的地址,目的地址是根据地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹确定的;当前接入卫星为地面共轨迹卫星链中的卫星;地面共轨迹卫星链中包括多颗在地面上的投影轨迹相同的卫星;第一卫星根据第一卫星参数和目的地址向地面设备发送数据,第一卫星参数至少包括以下中的一种:第一卫星的地址、第一卫星的星间链路信息以及第一卫星是否与地面设备直接通信。
本申请中,考虑到地面共轨迹卫星链中的卫星在地面投影轨迹相同的性质,在对地面设备路由编址时,基于地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹确定地面设备的目的地址,通过该方式进行路由编址可以提高路由效率,减少卫星的数据存储量。在第一卫星向地面设备发送数据时,可以基于第一卫星参数和目的地址发送数据,由于第一卫星并非一直处于静止状态,因此第一卫星参数是灵活变化的,第一卫星基于第一卫星参数和目的地址发送数据,可灵活调整路由路径。
在一种可能的方式中,目的地址指示地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹中与地面设备距离最近的轨迹点或轨迹点的邻域范围内的点,或,目的地址指示地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹中与地面设备距离最近的轨迹段或轨迹段邻域范围内的轨迹段。
本申请中,目的地址通过当前接入卫星地面投影轨迹中的轨迹点或轨迹段指示,可以充分利用地面共轨迹卫星链中的卫星在地面投影轨迹相同的性质,在路由编址时,可以保证路由效率,且可以长时间保持目的地址的固定不变,进而不需要更改卫星的路由表,从而降低路由复杂度。
在一种可能的方式中,第一卫星的地址指示第一卫星在地面投影轨迹中的轨迹点或轨迹点的邻域范围内的点,或,第一卫星的地址指示第一卫星在地面投影轨迹中的轨迹段或轨迹段邻域范围内的轨迹段。
本申请中,第一卫星的地址通过第一卫星地面投影轨迹中的轨迹点或轨迹段指示,可以充分利用地面共轨迹卫星链中的卫星在地面投影轨迹相同的性质,在路由编址时,减少路由编址的复杂度,提高路由编址的效率。
在一种可能的方式中,轨迹点通过下述参数中的一种指示:
从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点的距离、从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点累积的卫星运动相位差、从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点累积的纬度差;参考点为第一投影轨迹中的任意一点;第一投影轨迹为任一地面共轨迹卫星链在地面上的投影轨迹。
需要说明的是,轨迹点可通过参考点到轨迹点的距离指示,如,参考点为投影轨迹1中的任意一点,距离参考点10米的位置为轨迹点,那么轨迹点则可通过10米来指示;轨迹点可通过参考点到轨迹点累积的卫星运动相位差指示,如,参考点为投影轨迹1中的任意一点,卫星地面投影位于参考点时处于时刻1,经过X时刻后卫星地面投影位于轨迹点,那么轨迹点则可通过时刻1到时刻X+1之间累计的卫星运动相位差指示;轨迹点可通过参考点到轨迹点累积的纬度差指示,如,参考点为投影轨迹1中的任意一点,参考点位于纬度1,从参考点到轨迹点需要经过Y纬度,那么轨迹点则可通过Y纬度来指示。通过上述参数可采用多种不同的方式指示轨迹点。
在一种可能的方式中,第一卫星与地面设备直接通信,第一卫星通过星地链路向地面设备发送数据。
需要说明的是,星地链路可以理解为馈电链路或服务链路,第一卫星与地面设备直接通行,第一卫星则不需要确定路由路径了,直接将数据发送至地面设备。
在一种可能的方式中,第一卫星确定第一卫星与地面设备不直接通信,第一卫星距离目的地址的距离最近或小于距离阈值,第一卫星向第一卫星在地面的投影轨迹上相邻的卫星发送数据;数据在路由阈值范围内,被路由到地面设备的接入卫星。
通过在路由阈值范围内,将数据路由到地面设备的接入卫星,可以减少数据包在网络中泛洪。
在一种可能的方式中,路由阈值至少包括以下参数中的一种:路由跳数阈值、路由路径长度阈值。
需要说明的是,路由阈值与路由跳数或路由路径长度相关,可以减少数据包在网络中泛洪。
在一种可能的方式中,第一卫星确定第一卫星与地面设备不直接通信,且第一卫星距离目的地址的距离不是最近的或大于距离阈值,第一卫星根据路由规则以及第一卫星的星间链路信息从星间链路选择下一跳卫星;路由规则包括:将星间链路中距离目的地址最近的卫星作为下一跳卫星;向下一跳卫星发送数据。
通过该方式可以实现卫星的动态路由,并减少路由路径的计算量,提高路由效率。
在一种可能的方式中,第一卫星接收目的地址变更消息;目的地址变更消息是基于当前接入卫星的投影轨迹中的轨迹段变化触发的,或,当前接入卫星所属的地面共轨迹卫星链变化触发的。
需要说明的是,第一卫星接收目的地址变更消息,可以灵活调整路由路径,保证数据路由效率。
在一种可能的方式中,地面设备为终端或地面站。
在一种可能的方式中,第一卫星的地址至少通过如下参数中的一种确定的:第一卫星的经纬度位置、第一卫星的星历、第一卫星的第一卫星编号。
在一种可能的方式中,第一卫星接收来地面设备的目的地址;或,第一卫星为当前接入卫星,第一卫星根据地面设备的位置和第一卫星在地面投影轨迹进行计算确定地面设备的目的地址;或,第一卫星接收地面设备的其他地址,其他地址与目的地址存在映射关系。
在一种可能的方式中,地面共轨迹卫星链中的卫星轨道倾角相同,且位于离散的轨道上。
第二方面,本申请提供一种卫星网络路由方法,该方法可通过地面设备来执行,该地面设备可以理解为终端、车载设备、终端的芯片、地面站等,本申请在此不具体限定终端的类型。
地面设备确定地面设备的目的地址,目的地址是根据地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹确定的;当前接入卫星为地面共轨迹卫星链中的卫星;地面共轨迹卫星链中包括多颗在地面上的投影轨迹相同的卫星;地面设备发送目的地址。
在一种可能的方式中,目的地址指示当前接入卫星的地面投影轨迹中与地面设备距离最近的轨迹点或轨迹点的邻域范围内的点,或,目的地址指示当前接入卫星的地面投影轨迹中与地面设备距离最近的轨迹段或轨迹段邻域范围内的轨迹段。
在一种可能的方式中,轨迹点通过下述参数中的一种指示:
从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点的距离、从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点累积的卫星运动相位差、从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点累积的纬度差;参考点为第一投影轨迹中的任意一点;第一投影轨迹为任一地面共轨迹卫星链在地面上的投影轨迹。
在一种可能的方式中,地面设备发送目的地址变更消息;目的地址变更消息是基于当前接入卫星的投影轨迹中的轨迹段变化触发的,或,当前接入卫星所属的地面共轨迹卫星链变化触发的。
在一种可能的方式中,地面设备为终端或地面站。
在一种可能的方式中,地面共轨迹卫星链中的卫星轨道倾角相同,且位于离散的轨道上。
第三方面,本申请提供一种卫星网络路由方法,该方法可通过地面设备与卫星的交互来实现,执行如下:
地面设备确定地面设备的目的地址,目的地址是根据地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹确定的;当前接入卫星为地面共轨迹卫星链中的卫星;地面共轨迹卫星链中包括多颗在地面上的投影轨迹相同的卫星;地面设备发送目的地址。第一卫星接收目的地址;第一卫星根据第一卫星参数和目的地址向地面设备发送数据,第一卫星参数至少包括以下中的一种:第一卫星的地址、第一卫星的星间链路信息以及第一卫星是否与地面设备直接通信。
第四方面,本申请实施例提供一种通信装置,所述通信装置可以为第一卫星(比如第一方面中的第一卫星、第二方面中的第一卫星、第三方面中的第一卫星)上的通信装置或者设置在第一卫星内部的芯片,还可以为地面设备(比如第一方面中的地面设备、第二方面中的地面设备、第三方面中的地面设备)或者设置在地面设备内部的芯片。所述通信装置具备实现上述第一方面至第三方面中任一方面的功能,比如,所述通信装置包括执行上述第一方面至第三方面中任一方面涉及步骤所对应的模块或单元或手段(means),所述功能或单元或手段可以通过软件实现,或者通过硬件实现,也可以通过硬件执行相应的软件实现。
在一种可能的设计中,所述通信装置包括处理单元、收发单元,其中,收发单元可以用于收发信号,以实现该通信装置和其它装置之间的通信,比如,收发单元用于接收地面设备的目的地址;处理单元可以用于执行该通信装置的一些内部操作。所述收发单元可以称为输入输出单元、通信单元等,所述收发单元可以是收发器;所述处理单元可以是处理器。当通信装置是通信设备中的模块(如,芯片)时,所述收发单元可以是输入输出接口、输入输出电路或输入输出管脚等,也可以称为接口、通信接口或接口电路等;所述处理单元可以是处理器、处理电路或逻辑电路等。
当该通信装置为第一卫星中的通信装置或芯片时,收发单元,用于获取地面设备的目的地址,目的地址是根据地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹确定的;当前接入卫星为地面共轨迹卫星链中的卫星;地面共轨迹卫星链中包括多颗在地面上的投影轨迹相同的卫星;处理单元,用于根据第一卫星参数和目的地址向地面设备发送数据,第一卫星参数至少包括以下中的一种:第一卫星的地址、第一卫星的星间链路信息以及第一卫星是否与地面设备直接通信。
在一种可能的方式中,目的地址指示当前接入卫星的地面投影轨迹中与地面设备距离最近的轨迹点或轨迹点的邻域范围内的点,或,目的地址指示当前接入卫星的地面投影轨迹中与地面设备距离最近的轨迹段或轨迹段邻域范围内的轨迹段。
在一种可能的方式中,第一卫星的地址指示第一卫星在地面投影轨迹中的轨迹点或轨迹点的邻域范围内的点,或,第一卫星的地址指示第一卫星在地面投影轨迹中的轨迹段或轨迹段邻域范围内的轨迹段。
在一种可能的方式中,轨迹点通过下述参数中的一种指示:
从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点的距离、从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点累积的卫星运动相位差、从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点累积的纬度差;参考点为第一投影轨迹中的任意一点;第一投影轨迹为任一地面共轨迹卫星链在地面上的投影轨迹。
在一种可能的方式中,第一卫星与地面设备直接通信,处理单元,具体用于:通过星地链路向地面设备发送数据。
在一种可能的方式中,第一卫星确定第一卫星与地面设备不直接通信,第一卫星距离目的地址的距离最近或小于距离阈值,处理单元,具体用于:向第一卫星在地面的投影轨迹上相邻的卫星发送数据;数据在路由阈值范围内,被路由到地面设备的接入卫星。
在一种可能的方式中,路由阈值至少包括以下参数中的一种:路由跳数阈值、路由路径长度阈值。
在一种可能的方式中,第一卫星确定第一卫星与地面设备不直接通信,且第一卫星距离目的地址的距离不是最近的或大于距离阈值,处理单元,具体用于根据路由规则以及第一卫星的星间链路信息从星间链路选择下一跳卫星;路由规则包括:将星间链路中距离目的地址最近的卫星作为下一跳卫星;收发单元,用于向下一跳卫星发送数据。
在一种可能的方式中,收发单元,还用于接收目的地址变更消息;目的地址变更消息是基于当前接入卫星的投影轨迹中的轨迹段变化触发的,或,当前接入卫星所属的地面共轨迹卫星链变化触发的。
在一种可能的方式中,地面设备为终端或地面站。
在一种可能的方式中,第一卫星的地址至少通过如下参数中的一种确定的:
第一卫星的经纬度位置、第一卫星的星历、第一卫星的第一卫星编号。
在一种可能的方式中,收发单元,用于接收来地面设备的目的地址;或,第一卫星为当前接入卫星,地面设备的目的地址是根据地面设备的位置和第一卫星在地面投影轨迹进行计算确定的;或,接收地面设备的其他地址,其他地址与目的地址存在映射关系。
在一种可能的方式中,地面共轨迹卫星链中的卫星轨道倾角相同,且位于离散的轨道上。
当该通信装置为地面设备中的装置或芯片时,处理单元,用于确定地面设备的目的地址,目的地址是根据地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹确定的;当前接入卫星为地面共轨迹卫星链中的卫星;地面共轨迹卫星链中包括多颗在地面上的投影轨迹相同的卫星;收发单元,用于发送目的地址。
在一种可能的方式中,目的地址指示当前接入卫星的地面投影轨迹中与地面设备距离最近的轨迹点或轨迹点的邻域范围内的点,或,目的地址指示当前接入卫星的地面投影轨迹中与地面设备距离最近的轨迹段或轨迹段邻域范围内的轨迹段。
在一种可能的方式中,轨迹点通过下述参数中的一种指示:
从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点的距离、从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点累积的卫星运动相位差、从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点累积的纬度差;参考点为第一投影轨迹中的任意一点;第一投影轨迹为任一地面共轨迹卫星链在地面上的投影轨迹。
在一种可能的方式中,收发单元,还用于发送目的地址变更消息;目的地址变更消息是基于当前接入卫星的投影轨迹中的轨迹段变化触发的,或,当前接入卫星所属的地面共轨迹卫星链变化触发的。
在一种可能的方式中,地面设备为终端或地面站。
在一种可能的方式中,地面共轨迹卫星链中的卫星轨道倾角相同,且位于离散的轨道上。
在又一种可能的设计中,所述通信装置包括处理器,还可以包括收发器,所述收发器用于收发信号,所述处理器执行程序指令,以完成上述第一方面至第三方面中任意可能的设计或实现方式中的方法。其中,所述通信装置还可以包括一个或多个存储器,所述存储器用于与处理器耦合,所述存储器可以保存实现上述第一方面至第三方面中任一方面涉及的功能的必要计算机程序或指令。所述处理器可执行所述存储器存储的计算机程序或指令,当所述计算机程序或指令被执行时,使得所述通信装置实现上述第一方面至第三方面任意可能的设计或实现方式中的方法。
在又一种可能的设计中,所述通信装置包括处理器,处理器可以用于与存储器耦合。所述存储器可以保存实现上述第一方面至第三方面中任一方面涉及的功能的必要计算机程序或指令。所述处理器可执行所述存储器存储的计算机程序或指令,当所述计算机程序或指令被执行时,使得所述通信装置实现上述第一方面至第三方面任意可能的设计或实现方式中的方法。
在又一种可能的设计中,所述通信装置包括处理器和接口电路,其中,处理器用于通过所述接口电路与其它装置通信,并执行上述第一方面至第三方面任意可能的设计或实现方式中的方法。
可以理解地,上述第四方面中,处理器可以通过硬件来实现也可以通过软件来实现,当通过硬件实现时,该处理器可以是逻辑电路、集成电路等;当通过软件来实现时,该处理器可以是一个通用处理器,通过读取存储器中存储的软件代码来实现。此外,以上处理器可以为一个或多个,存储器可以为一个或多个。存储器可以与处理器集成在一起,或者存储器与处理器分离设置。在具体实现过程中,存储器可以与处理器集成在同一块芯片上,也可以分别设置在不同的芯片上,本申请实施例对存储器的类型以及存储器与处理器的设置方式不做限定。
第五方面,本申请实施例提供一种通信系统,该通信系统包括上述第一方面到第三方面中的第一卫星以及地面设备。
第六方面,本申请提供了一种芯片系统,该芯片系统包括处理器,还可以包括存储器,用于实现上述第一方面到第三方面中任一种可能的设计中所述的方法。该芯片系统可以由芯片构成,也可以包含芯片和其他分立器件。
第七方面,本申请还提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机可读指令,当计算机可读指令在计算机上运行时,以使得计算机执行如第一方面到第三方面中任一种可能的设计中的方法。
第八方面,本申请提供一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述第一方面到第三方面的各实施例的方法。
上述第二方面至第八方面可以达到的技术效果,请参照上述第一方面中相应可能设计方案可以达到的技术效果说明,本申请这里不再重复赘述。
附图说明
图1示出了一种陆地通信系统的示意图;
图2示出了本申请实施例提供的一种非陆地通信系统的示意图;
图3示出了本申请实施例提供的5G卫星通信系统架构示意图;
图4A示出了一种地面共轨迹卫星链的示意图;
图4B示出了地面共轨迹卫星的运动示意图;
图5示出了本申请实施例提供的另一种通信系统架构示意图;
图6示出了本申请实施例提供的一种卫星网络路由方法的流程示意图;
图7示出了本申请实施例提供的地面设备的目的地址的示意图;
图8示出了本申请实施例提供的卫星的地址的示意图;
图9示出了本申请实施例提供的一种卫星网络路由的示意图;
图10示出了本申请实施例提供的一种卫星网络路由的示意图;
图11示出了本申请实施例提供的通信装置的结构示意图;
图12示出了本申请实施例提供的通信装置的结构示意图;
图13示出了本申请实施例提供的通信装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。其中,在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。因此装置与方法的实施可以相互参见,重复之处不再赘述。
图1示出了一种陆地网络通信系统的架构。通信系统100可以包括网络设备110和终端设备101~终端设备106。应理解,该通信系统100中可以包括更多或更少的网络设备或终端设备。网络设备或终端设备可以是硬件,也可以是从功能上划分的软件或者以上二者的结合。此外,终端设备104~终端设备106也可以组成一个通信系统,例如终端设备105可以发送下行数据给终端设备104或终端设备106。网络设备与终端设备之间可以通过其他设备或网元通信。网络设备110可以向终端设备101~终端设备106发送下行数据,也可以接收终端设备101~终端设备106发送的上行数据。当然,终端设备101~终端设备106也可以向网络设备110发送上行数据,也可以接收网络设备110发送的下行数据。
网络设备110为无线接入网(radio access network,RAN)中的节点,又可以称为基站,还可以称为RAN节点(或设备)。目前,一些接入网设备的举例为:5G网络中的下一代节点B(next generation node B,gNB)、发射点(transmitting point,TP)、传输接收点(transmission reception point,TRP)、家庭基站(例如,home evolved NodeB,或homeNode B,HNB)、宏基站、微基站(也称为小站)、中继站、基带单元(base band unit,BBU),或者第六代(6th Generation,6G)等5G之后演进的通信系统中的网络设备。网络设备110还可以是其他具有网络设备功能的设备,例如,网络设备110还可以是设备到设备(Device-to-Device,D2D)、车辆外联(vehicle-to-everything,V2X)、机器到机器(machine-to-machine,M2M)通信中承担基站功能的设备等,还可以包括云接入网(cloud radio accessnetwork,C-RAN)系统中的集中式单元(centralized unit,CU)和分布式单元(distributedunit,DU)、NTN通信系统中的网络设备,即可以部署于高空平台或者卫星。本申请实施例对此不作具体限定。
终端设备101~终端设备106,又可以称之为UE、移动台(mobile station,MS)、移动终端(mobile terminal,MT)等,是一种向用户提供语音或数据连通性的设备,也可以是物联网设备。例如,终端设备101~终端设备106包括具有无线连接功能的手持式设备、车载设备等。目前,终端设备101~终端设备106可以是:手机(mobile phone)、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、客户终端设备(customer-premises equipment,CPE)、移动互联网设备(mobile internet device,MID)、可穿戴设备(例如智能手表、智能手环、计步器等),车载设备(例如,汽车、自行车、电动车、飞机、船舶、火车、高铁等)、虚拟现实(virtual reality,VR)设备、增强现实(augmented reality,AR)设备、工业控制(industrial control)中的无线终端、智能家居设备(例如,冰箱、电视、空调、电表等)、智能机器人、车间设备、无人驾驶(self driving)中的无线终端、远程手术(remote medical surgery)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端,或智慧家庭(smart home)中的无线终端、飞行设备(例如,智能机器人、热气球、无人机、飞机)等。终端设备101~终端设备106还可以是其他具有终端功能的设备,例如,终端设备101~终端设备106还可以是D2D通信中担任终端功能的设备。
基于图1所示的陆地网络通信系统架构的描述,本申请实施例提供的卫星网络路由方法可以适用于NTN通信系统。如图2所示,NTN通信系统中包括卫星201和终端设备202。终端设备202的解释可以参照上述终端设备101~终端设备106的相关描述。卫星201还可以称为高空平台、高空飞行器、或卫星基站。将NTN通信系统与陆地网络通信系统联系来看,可以将卫星201看作陆地网络通信系统架构中的一个或多个网络设备。卫星201向终端设备202提供通信服务,卫星201还可以连接到核心网设备。卫星201具有的结构和功能也可以参照上述对网络设备的描述。卫星201和终端设备202之间的通信方式也可以参照上述图1中的描述。在此不再赘述。
以5G为例,一种5G卫星通信系统架构如图3所示。地面终端设备通过5G新空口接入网络,5G基站部署在卫星上,并通过无线链路与地面的核心网相连。同时,在卫星之间存在无线链路,完成基站与基站之间的信令交互和用户数据传输。图3中的设备和接口的说明如下:
5G核心网:用户接入控制,移动性管理,会话管理,用户安全认证,计费等业务。它有多个功能单元组成,可以分为控制面和数据面的功能实体。接入与移动管理单元(accessand mobility management function,AMF),负责用户接入管理,安全认证,还有移动性管理。用户面单元(user plane function,UPF)负责管理用户面数据的传输,流量统计等功能。会话管理功能(session management function,SMF),主要用于移动网络中的会话管理,如会话建立、修改、释放。
地面站:负责转发卫星基站和5G核心网之间的信令和业务数据。
5G新空口:终端和基站之间的无线链路。
Xn接口:5G基站和基站之间的接口,主要用于切换等信令交互。
NG接口:5G基站和5G核心网之间接口,主要交互核心网的非接入层(non-accessstratum,NAS)信令等,以及用户的业务数据。
可将陆地网络通信系统中的网络设备和NTN通信系统中的卫星,统一看作网络设备。用于实现网络设备的功能的装置可以是网络设备;也可以是能够支持网络设备实现该功能的装置,例如芯片系统,该装置可以被安装在网络设备中。以下描述本申请实施例提供的技术方案时,以用于实现网络设备的功能的装置是卫星为例,来描述本申请实施例提供的技术方案。可以理解,将本申请实施例提供的方法应用到陆地网络通信系统时,可以将卫星执行的动作应用到基站或网络设备来执行。
本申请实施例中,用于实现终端设备的功能的装置可以是终端设备;也可以是能够支持终端设备实现该功能的装置,例如芯片系统,该装置可以被安装在终端设备中。本申请实施例中,芯片系统可以由芯片构成,也可以包括芯片和其他分立器件。本申请实施例提供的技术方案中,以用于实现终端设备的功能的装置是终端或UE为例,来描述本申请实施例提供的技术方案。
另外,上述的卫星可以为静止卫星、非静止卫星、人造卫星、低轨道卫星、中轨道卫星以及高轨道卫星等,本申请在此不具体限定。
为了便于理解本申请实施例,下面先对本申请实施例中涉及的术语作简单说明。
1)地面共轨迹卫星链:包括一组具有相同的轨道倾角,但每颗卫星都在离散的轨道上,在地面上的投影轨迹是相同的卫星。如图4A所示,其中,卫星1、卫星2以及卫星3为一组具有相同轨道倾角的卫星,在地面的投影轨迹均为轨迹1在此仅示例性描述并不具体限定。为了使得地面共轨迹卫星链在地面上的轨迹相同,卫星链上所有卫星除了轨道倾角需要相同外,任意两颗卫星的升交点赤经(right ascension of the ascending node,RAAN)差(升交点赤经差,其中升交点为卫星从南半球穿过赤道到北半球的点)和升交角距(argument of latitude,AoL)差(升交角距差,其中,升交角距差指示行星或卫星在其轨道上任一位置和升交点的角距离)的比例也相同,并且该比例正好能补偿地球自转以及轨道摄动引起的经度漂移,即满足以下公式:
其中,ωE是地球自转角速度,n0是卫星运动角速度;为升交点赤经的轨道摄动量;/>为平近点角的轨道摄动量;/>为近地点角距的轨道摄动量;δRAAN为卫星轨道之间的升交点赤经差,δAoL为卫星之间的升交角距差。
如下图4B所示,卫星S1和卫星S2是地面共轨迹卫星链上的两颗卫星,卫星S1和卫星S2在独立的轨道上,轨道的倾角I是相同的。在t1时刻卫星S1由南向北经过轨道线,其地面投影正好位于UE处,卫星S2在轨道线南面并在S1的西面;由于地球的自转在t2时刻S2也经过了轨道线上的同一点,其地面投影也正好位于UE处(假设UE静止不动)。卫星S1和卫星S2虽然在不同轨道上运行,但它们在地面上的运动轨迹却是相同的。示例性的,轨道线可以是赤道,也可以是北回归线、南回归线等其他轨道线。
2)地面共轨迹星座:由一条或多条于地面共轨迹卫星链所组成的星座。
如背景技术所述,现有的卫星网络路由效率低,且编址复杂,基于此本申请利用地面共轨迹卫星链中卫星在地面投影共轨迹的特点,提供一种新的卫星网络路由方法。该方法除了可以应用于上述图2和图3示出的系统中,还可应用于图5示出的通信系统中,图5中的设备的说明如下:
地面共轨迹星座:可以为终端和信关站、核心网的数据进行转发或者路由。
卫星:地面共轨迹星座中的卫星,具有星间链路,可以通过星间链路转发数据到相邻的卫星。
地面设施:包含终端和地面站等和地面共轨迹星座有连接的地面设备。
终端:通过卫星接入,可以通过服务链路与卫星通信,可以通过卫星(地面共轨迹星座)发送数据到其他终端或者核心网(互联网)。
信关站:通过馈电链路和卫星(地面共轨迹星座)通信,提供卫星和核心网之间的中转。
基于图5的通信系统,本申请提供一种卫星网络路由方法,如图6所示,该方法可通过卫星、地面设备、网络设备的交互来执行,该卫星可以为静止卫星、非静止卫星、人造卫星、低轨道卫星、中轨道卫星以及高轨道卫星等,该地面设备可以理解为UE、车载设备、终端的芯片、地面站等,本申请在此不具体限定终端的类型,具体如下:
步骤601,第一卫星获取地面设备的目的地址,目的地址是根据地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹确定的;当前接入卫星为地面共轨迹卫星链中的卫星;地面共轨迹卫星链中包括多颗在地面上的投影轨迹相同的卫星。
需要说明的是,本申请是卫星网络路由的方案,第一卫星可以理解为源设备,地面设备可以理解为目标设备,第一卫星向地面设备发送数据,则可理解为源设备向目标设备发送数据。其中,地面设备可以理解为地面站或终端,假定第一卫星预向地面站1发送数据,那么地面站1则为本申请中的目标设备,假定第一卫星预向终端2发送数据,那么终端2则为本申请中的目标设备,本申请在此仅作示例性说明,并不具体限定地面设备的类型。
此外,目的地址是根据地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹确定的,可以理解为目的地址是基于当前接入卫星在地面投影轨迹进行编址的,如将距离地面设备距离最近的地面投影轨迹上的点作为地面设备的目的地址,或将距离地面设备较近的地面投影轨迹上的点作为地面设备的目的地址等,在此仅作示例性说明,并不具体限定,如何确定目的地址。
可选的,目的地址指示地面设备的当前接入卫星的地面投影轨迹中与地面设备距离最近的轨迹点或轨迹点的邻域范围内的点,或,目的地址指示地面设备的当前接入卫星的地面投影轨迹中与地面设备距离最近的轨迹段或轨迹段邻域范围内的轨迹段。
其中,接入卫星为与地面设备直接通信的卫星,接入卫星可直接向地面设备发送数据,也可直接接收来自地面设备的数据,由于其他卫星与地面设备的数据传输均需要经过接入卫星的转发,接入卫星还可理解为服务地面设备最长的卫星。此外,由于地面设备的位置可能是不断变化的,在不同的时间段内对应的接入卫星是不同的,因此,地面设备的当前接入卫星在不同的时间段可能是不同的。此外,在实际应用时,接入卫星还可以称为下地卫星,可通过星地链路向地面设备发送数据,其中星地链路,可以理解为上述附图5中馈电链路或服务链路等,本申请在此不具体限定。本申请中,当地面设备为地面站时,地面站可能会接入多个接入卫星,那么则可能存在多个目的地址,卫星路由发数据时,找到多个目的地址中的任意一个即可向地面站发送数据,当然在实际应用时,可将地面站的多个目的地址基于接入卫星的通信情况(资源消耗情况、内存占用情况等)进行优先级排序,卫星路由时可选择优先级别最高的目的地址发送数据。
根据地面设备的当前接入卫星处于哪段轨迹(某个地面投影轨迹中的某段),选取该段轨迹附近的某个轨迹位置作为轨迹点或轨迹段。如选择该段轨迹上和地面设备最接近的点作为目的地址,比如从地面设备作垂线到该轨迹段。如图7所示,如果终端接入了3、4号卫星所在的地面投影轨迹,则选择Address(地址)点作为轨迹点,或者选择46.5到57.2这一段作为轨迹段。
本申请中,目的地址通过当前接入卫星地面投影轨迹中的轨迹点或轨迹段指示,可以充分利用地面共轨迹卫星链中的卫星在地面投影轨迹相同的性质,在路由编址时,减少路由编址的复杂度,提高路由编址的效率。
可选的,步骤601具体通过以下步骤中的一种获取地面设备的目的地址:
步骤601a,第一卫星接收地面设备的目的地址。
该地面设备的目的地址,可能来自于其他网络设备、地面设备等,本申请在此不具体限定。
其中,其他网络设备可以陆地系统中的或NTN系统中的,且该其他网络设备可与第一卫星进行数据交互,还可与地面设备进行数据交互,相当于第一卫星与地面设备之间的数据交互的媒介,例如,网络设备为陆地系统中的地面基站,或者NTN系统中的卫星,在此仅示例性说明并不具体限定。
一种可能的实现中,NTN系统中的其他卫星向第一卫星发送地面设备的目的地址。由于其他卫星可能在路由发数据时,与地面设备存在数据交互,其他卫星可能存储了地面设备的目的地址,那么其他卫星可以直接将地面设备的目的地址发送至第一卫星,以便第一卫星在路由时发送数据。该其他卫星可以为除第一卫星以外的其他卫星,本申请在此不具体限定。
一种可能的实现中,地面设备与地面基站存在通信链路,地面基站与第一卫星之间存在通信链路。地面设备可自行确定目的地址后,将目的地址发送至地面基站,通过地面基站转发至第一卫星。
又一种可能的实现中,地面设备也可仅将其位置信息(经度信息和纬度信息)发送至网络设备,网络设备根据地面设备的当前接入卫星在地面的投影轨迹信息以及地面设备的位置信息进行计算,确定目的地址,并将目的地址发送至第一卫星。本申请在此不具体限定。
一种可能的实现中,当第一卫星为当前接入卫星时,地面设备可将目的地址直接发送至第一卫星。
具体地,地面设备确定目的地址,可以包括:获取当前接入卫星的地面投影轨迹信息,并基于地面设备当前的位置信息向该地面投影轨迹进行投影,与地面投影轨迹的交点则为该地面设备的目的地址。
一种可能的实现中,地面设备接收其当前接入卫星发送的当前接入卫星的地面投影轨迹信息。
又一种可能的实现中,地面设备根据当前接入卫星的卫星参数信息,确定当前接入卫星的地面投影轨迹信息。其中,卫星参数信息可以为轨道参数信息,例如,半长轴(地球半长轴(6378.14km)+轨道高度)、偏心率(圆轨道时为0)、轨道倾角(轨道平面和地球赤道平面的夹角)、升交点角度(升交点和春分点对于地心的张角)、近地点角度(近地点和升交点对地心的张角)、近地时刻(卫星处于近地点的时刻)。上述卫星参数信息可以从卫星的星历信息中获取。地面设备可以根据接入卫星轨道参数计算当前时刻接入卫星在地面投影的经纬度。示例性的,地面设备可以通过接入卫星的轨道参数计算当前时刻(tc),或者包含当前时刻的一段时间(tc-Δt1,tc+Δt2)内接入卫星在地面投影的经纬度,确定当前接入卫星的地面投影轨迹信息。其中,Δt1,Δt2大于或等于零。
步骤601b,第一卫星为当前接入卫星,第一卫星根据地面设备的位置和第一卫星在地面投影轨迹进行计算确定地面设备的目的地址。
具体地,第一卫星可获取地面设备的位置(经度位置和纬度位置),根据地面设备的位置与第一卫星在地面投影轨迹进行计算确定地面设备的目的地址,如,将地面设备距离第一卫星在地面投影轨迹最近的点作为轨迹点,通过该轨迹点的位置指示地面设备的目的地址。
步骤601c,第一卫星接收地面设备的其他地址,其他地址与目的地址存在映射关系。
具体地,地面设备可将其他地址发送至当前接入卫星或网络设备,并通过当前接入卫星或网络设备将地面设备的其他地址发送至第一卫星,亦或者其他与地面设备通信的卫星,将其他地址发送至第一卫星,本申请在此不具体限定。其中,其他地址可能为地面设备的互联网协议(internet protocol,IP)地址、介质访问控制(media access control,MAC)地址等,其他地址与目的地址存在映射关系,基于其他地址与目的地址的映射关系可以确定地面设备的目的地址。如下述表1所示,地面设备的其他地址与目的地址之间的映射关系如下,终端1的IP地址1对应目的地址2,地面站2的MAC地址2对应目的地址1等,在此仅示例性描述,不一一示意。
表1
地面设备 地面设备的其他地址 地面设备的目的地址
终端1 IP地址1 目的地址2
地面站2 MAC地址2 目的地址1
步骤602,第一卫星根据第一卫星参数和目的地址向地面设备发送数据,第一卫星参数至少包括以下中的一种:第一卫星的地址、第一卫星的星间链路信息以及第一卫星是否与地面设备直接通信。
需要说明的是,第一卫星的地址可指示第一卫星在地面投影轨迹中的轨迹点或轨迹点的邻域范围内的点,或,第一卫星的地址还可指示第一卫星在地面投影轨迹中的轨迹段或轨迹段邻域范围内的轨迹段。
本申请中,第一卫星的地址通过第一卫星地面投影轨迹中的轨迹点或轨迹段指示,可以充分利用地面共轨迹卫星链中的卫星在地面投影轨迹相同的性质,在路由编址时,减少路由编址的复杂度,提高路由编址的效率。
在确定地面设备的目的地址以及第一卫星的地址时,均提及轨迹点,可选的,轨迹点通过下述参数中的一种指示:
从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点的距离、从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点累积的卫星运动相位差、从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点累积的纬度差;参考点为第一投影轨迹中的任意一点;第一投影轨迹为任一地面共轨迹卫星链在地面上的投影轨迹。
例如,轨迹点可通过参考点到轨迹点的距离指示,如,参考点为投影轨迹1中的任意一点,距离参考点10米的位置为轨迹点,那么轨迹点则可通过10米来指示;轨迹点可通过参考点到轨迹点累积的卫星运动相位差指示,如,参考点为投影轨迹1中的任意一点,卫星地面投影位于参考点时处于时刻1,经过X时刻后卫星地面投影位于轨迹点,那么轨迹点则可通过时刻1到时刻X+1之间累计的卫星运动相位差指示;轨迹点可通过参考点到轨迹点累积的纬度差指示,如,参考点为投影轨迹1中的任意一点,参考点位于纬度1,从参考点到轨迹点需要经过Y纬度,那么轨迹点则可通过Y纬度来指示。通过不同的方式指示轨迹点,可以提高路由编址的灵活性。
在一种可能的实现中,可将参考点累计到轨迹点的轨迹位置定义为地面轨迹地址(ground track address,GTA),如下图8所示,五角星示意的轨迹点为参考点,把卫星沿着地面轨迹运动的累积纬度差作为位置差,那么轨迹点1的GTA为从参考点到轨迹点1累积的纬度差也即38.3度,轨迹点2的GTA为从参考点到轨迹点2累积的纬度差也即517.1度。此外,当地面有多条卫星轨迹时,每条卫星轨迹可通过轨迹编号来区分,轨迹位置可用轨迹编号和轨迹内位置共同描述。另外,地面轨迹中的一段轨迹可定义为地面轨迹地址范围(groundtrack address range,GTAR),一般可用轨迹两端的GTA来描述,比如,轨迹点1与轨迹点2之间的轨迹GTAR=(GTA0,GTA1)。
可选的,第一卫星的地址可至少通过如下参数中的一种确定的:第一卫星的经纬度位置、第一卫星的星历、第一卫星的第一卫星编号。
例如,根据第一卫星的经纬度位置可以知晓第一卫星的当前位置信息;第一卫星的星历中包括第一卫星的轨道信息、第一卫星的高度等信息,基于第一卫星的星历可以获取第一卫星的当前位置信息;卫星编号可以是依据卫星其在地面共轨迹卫星链中的前后顺序依次编号的,基于第一卫星编号可以知晓第一卫星的星历,并进一步根据第一卫星的星历确定第一卫星的当前位置。基于第一卫星当前的位置信息,可以知晓第一卫星在地面投影轨迹中的位置,基于预设的参考点信息,可以获取第一卫星的地址。
为了更加清楚说明步骤602中的方案,下面将第一卫星参数分情况进行说明:
情况1、第一卫星参数包括第一卫星是否与地面设备直接通信
可选的,第一卫星为接入卫星,那么第一卫星与地面设备直接通信,第一卫星则可通过星地链路向地面设备发送数据。星地链路可以理解为馈电链路或服务链路,第一卫星与地面设备直接通行,第一卫星则不需要确定路由路径,直接将数据发送至地面设备,可以减少路由路径的计算量,提高路由效率。
可选的,第一卫星与地面设备不直接通信,第一卫星则还需要获取第一卫星的地址、第一卫星的星间链路信息,基于该参数,确定第一卫星如何将数据发送至地面设备。
情况2、第一卫星参数包括第一卫星的地址
可选的,第一卫星确定第一卫星与地面设备不直接通信,第一卫星距离目的地址的距离最近或小于距离阈值,第一卫星向第一卫星在地面的投影轨迹上相邻的卫星发送数据;数据在路由阈值范围内,被路由到地面设备的接入卫星。路由阈值至少包括以下参数中的一种:路由跳数阈值、路由路径长度阈值。当然在实际应用时,路由阈值还可能与其他参数相关,路由跳数阈值与路由路径长度阈值的加权值等,本申请在此不具体限定。
假定第一卫星为距离终端的目的地址距离最近的卫星,但该卫星不为终端的接入卫星,终端的接入卫星编号为8,假定路由阈值为:跳数2,可在第一卫星(卫星编号1)的投影轨迹上转发数据经过1跳的转发,一条路径数据到达卫星编号3,另一条路径数据到达卫星编号7,经过1跳的数据转发并未到达卫星编号8,则继续转发数据,再经过1跳的转发数据从卫星编号3到达卫星编号4,数据从卫星编号7到达卫星编号8,那么卫星编号4则无需继续转发数据,卫星编号8则将数据转发至终端即可。此外,若第一卫星的转发数据经过1跳的数据转发到达卫星编号8和卫星编号3,此时已经确定接入卫星,虽然数据转发路由阈值为跳数2,数据也无需继续转发,通过卫星编号8将数据转发至终端即可。在此仅示例性说明并不具体限定。
通过在路由阈值范围内,将数据路由到地面设备的接入卫星,可以减少路由路径的计算量,提高路由效率。
情况3、第一卫星参数包括第一卫星的星间链路信息
可选的,第一卫星确定第一卫星与地面设备不直接通信,且第一卫星距离目的地址的距离不是最近的或大于距离阈值,第一卫星根据路由规则以及第一卫星的星间链路信息从星间链路选择下一跳卫星;路由规则包括:将星间链路中距离目的地址最近的卫星作为下一跳卫星;向下一跳卫星发送数据。
需要说明的是,星间链路是指卫星之间通信的链路,也称为星际链路或交叉链路(crosslink)。通过星间链路可以实现卫星之间的数据传输和交换。通过星间链路将多颗卫星互联在一起,形成一个以卫星作为交换节点的空间通信网络。第一卫星的星间链路信息包括第一卫星的通信链路,如,第一卫星的卫星编号为1,第一卫星的星间链路信息包括:卫星编号为2、3、158、159的卫星,也即第一卫星与卫星2、卫星3、卫星158、卫星159之间可以传输数据。
假定第一卫星不为距离终端的目的地址距离最近的卫星,且该卫星不为终端的接入卫星,第一卫星从第一卫星的星间链路中通过路由规则选取合适的卫星作为下一跳卫星,并向下一跳卫星发送数据,下一跳卫星基于下一跳卫星的卫星参数转发数据。路由规则可包括:将星间链路中距离目的地址最近的卫星作为下一跳卫星,如,第一卫星的卫星编号为1,第一卫星的星间链路信息包括:卫星编号为2、3、158、159的卫星,其中卫星159是距离目的地址最近的卫星,那么卫星1的下一跳卫星为卫星159。路由规则还可考虑星间链路的拥塞情况、或流量均衡情况,将星间链路中业务较少的卫星作为下一跳卫星。通过该方式可以减少路由路径的计算量,提高路由效率。
当然在实际应用时,第一卫星参数可以包括上述多种参数,例如,第一卫星参数包括:第一卫星的地址、第一卫星的星间链路信息等,在实际应用时,可根据第一卫星参数以及目的地址灵活确定如何向地面设备发送数据,本申请在此不具体限定。
此外,地面设备的目的地址可能是变化的,如果基于变化之前的地址发送数据可能是错误的,可选的,第一卫星可接收目的地址变更消息;目的地址变更消息是基于当前接入卫星的投影轨迹中的轨迹段变化触发的,或,当前接入卫星所属的地面共轨迹卫星链变化触发的。
例如,当前接入卫星的投影轨迹段GTAR1(GTA3,GTA5)变更为GTAR2(GTA7,GTA9),那么当前接入卫星可以触发目的地址变更消息,或者当前接入卫星的投影轨迹的轨迹标识为轨迹1变更为轨迹2,也即当前接入卫星所属的地面共轨迹卫星链发生变化,那么当前接入卫星可以触发目的地址变更消息。该目的地址变更消息可以是地面设备的当前接入卫星从地面设备获取目的地址变更消息后,向第一卫星发送的,还可能是地面设备发送给其他卫星后,通过其他卫星转发的,在此仅示例性说明并不具体限定。
需要说明的是,第一卫星接收目的地址变更消息,可以灵活调整路由路径,保证数据路由效率。
本申请中,考虑到地面共轨迹卫星链中的卫星在地面投影轨迹相同的性质,在对地面设备路由编址时,基于地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹确定地面设备的目的地址,通过该方式进行路由编址可以提高路由效率,减少卫星的数据存储量。在第一卫星向地面设备发送数据时,可以基于第一卫星参数和目的地址发送数据,由于第一卫星并非一直处于静止状态,因此第一卫星参数是灵活变化的,第一卫星基于第一卫星参数和目的地址发送数据,可灵活调整路由路径。
为了更好地说明的本申请的方案,接下俩通过2个具体的示例来说明:
示例1、地面设备的目的地址通过GTA指示
在卫星网络路由时,采用终端的目的地址GTA来寻址。可按以下步骤来路由或转发数据:
步骤1:卫星先确定其是否是终端的接入卫星或者距离终端的目的地址最近的卫星,如果是接入卫星执行步骤4,如果是距离终端的目的地址最近的卫星执行步骤3;否则,执行步骤2。
步骤2:卫星通过路由规则从其星间链路中选取合适的卫星作为下一跳卫星,例如,从卫星的星间链路对端卫星(也即与卫星存在数据传输的卫星)选取距离终端最近的作为下一跳卫星。之后下一跳卫星可继续步骤1。
步骤3:卫星是距离终端的目的地址最近的卫星,且不是接入卫星,则向卫星在地面投影轨迹上前后转发最大跳数(根据卫星密度、终端最大仰角等确定),直到找到接入卫星或者到达跳数阈值;或者向卫星在地面投影轨迹上前后转发最大轨迹长度,直到找到接入卫星或者到达长度阈值。
步骤4:卫星是接入卫星,则通过星地链路将数据发送至终端。
如下图9所示,其中图中实线和虚线示意不同的投影轨迹,假设数据从卫星481向UE发送,UE地址为GTA=51。卫星481存在4条星间链路,对端卫星分别是482、480、439、523。根据最短路径,选取480作为下一跳卫星;依次按照480->479->521->563->5进行路由,其中,卫星5是距离GTA=51最近的卫星;如果UE的接入卫星为卫星5,则由卫星5将数据发送至UE;如果UE的接入卫星的不是卫星5,则沿着卫星5在地面的投影轨迹往两边转发,假设最大跳数设为2;如果UE的接入卫星是卫星4或卫星6,则一跳就结束,不然继续往卫星3、卫星7转发;如果UE的接入卫星是卫星7,则由卫星7将数据发送至UE,卫星3则不在进行数据的转发。
示例2、地面设备的目的地址通过GTAR指示
在卫星网络路由时,采用终端的目的地址GTAR来寻址。可按以下步骤来路由或转发数据:
步骤1:卫星先根据卫星的地址确定其是否处于GTAR里,如果是执行步骤3,否则,执行步骤2。
步骤2:卫星通过路由规则从其星间链路中选取合适的卫星作为下一跳卫星,例如,选取距离终端最近的对端卫星作为下一跳卫星。
步骤3:卫星如果是接入卫星,则执行步骤4。如果不是,则向该GTAR内的其他卫星转发:如果是第一次转发,则往左右两端转发;如果不是第一次转发,则继续往确定方向上转发;如果对端卫星不在GTAR内则转发终止。
步骤4:卫星是接入卫星,则通过星地链路将数据发送至终端。
如下图10所示,其中图中实线和虚线示意不同的投影轨迹,假设数据从卫星481向UE发送,UE地址为GTAR=(41.4,61.5)。卫星481存在4条星间链路,对端卫星分别是482、480、439、523。根据最短路径,选取480作为下一跳卫星;依次按照480->479->521->563->5进行路由,其中,卫星5是距离GTAR=(41.4,61.5)最近的卫星;如果UE的接入卫星为卫星5,则由卫星5将数据发送至UE;如果UE的接入卫星的不是卫星5,则沿着卫星5在地面的投影轨迹往两边转发,假设最大跳数设为2,往前的卫星4不在GTAR内,则转发终止;往后的卫星6在GTAR内,则往卫星6转发;如果卫星6为接入卫星,则由卫星6将数据发送至UE,如果不是,继续往前转发:卫星7不在GTAR内,则数据转发终止。
上述主要从设备交互的角度对本申请实施例提供的方案进行了介绍。可以理解的是,为了实现上述功能,各个设备可以包括执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,本申请的实施例能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本申请实施例可以根据上述方法示例对设备进行功能单元的划分,例如,可以对应各个功能划分各个功能单元,也可以将两个或两个以上的功能集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
在采用集成的单元的情况下,图11示出了本申请实施例中所涉及的通信装置的可能的示例性框图。如图11所示,通信装置1100可以包括:处理单元1101和收发单元1102。处理单元1101用于对通信装置1100的动作进行控制管理。收发单元1102用于支持通信装置1100与其他设备的通信。可选地,收发单元1102可以包括接收单元和/或发送单元,分别用于执行接收和发送操作。可选的,通信装置1100还可以包括存储单元,用于存储通信装置1100的程序代码和/或数据。所述收发单元可以称为输入输出单元、通信单元等,所述收发单元可以是收发器;所述处理单元可以是处理器。当通信装置是通信设备中的模块(如,芯片)时,所述收发单元可以是输入输出接口、输入输出电路或输入输出管脚等,也可以称为接口、通信接口或接口电路等;所述处理单元可以是处理器、处理电路或逻辑电路等。具体地,该装置可以为上述的地面设备、第一卫星等。
在一个实施例中,收发单元1102,用于获取地面设备的目的地址,目的地址是根据地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹确定的;当前接入卫星为地面共轨迹卫星链中的卫星;地面共轨迹卫星链中包括多颗在地面上的投影轨迹相同的卫星;处理单元1101,用于根据第一卫星参数和目的地址向地面设备发送数据,第一卫星参数至少包括以下中的一种:第一卫星的地址、第一卫星的星间链路信息以及第一卫星是否与地面设备直接通信。
在一种可能的方式中,目的地址指示当前接入卫星的地面投影轨迹中与地面设备距离最近的轨迹点或轨迹点的邻域范围内的点,或,目的地址指示当前接入卫星的地面投影轨迹中与地面设备距离最近的轨迹段或轨迹段邻域范围内的轨迹段。
在一种可能的方式中,第一卫星的地址指示第一卫星在地面投影轨迹中的轨迹点或轨迹点的邻域范围内的点,或,第一卫星的地址指示第一卫星在地面投影轨迹中的轨迹段或轨迹段邻域范围内的轨迹段。
在一种可能的方式中,轨迹点通过下述参数中的一种指示:
从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点的距离、从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点累积的卫星运动相位差、从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点累积的纬度差;参考点为第一投影轨迹中的任意一点;第一投影轨迹为任一地面共轨迹卫星链在地面上的投影轨迹。
在一种可能的方式中,第一卫星与地面设备直接通信,处理单元1101,具体用于:通过星地链路向地面设备发送数据。
在一种可能的方式中,第一卫星确定第一卫星与地面设备不直接通信,第一卫星距离目的地址的距离最近或小于距离阈值,处理单元1101,具体用于:向第一卫星在地面的投影轨迹上相邻的卫星发送数据;数据在路由阈值范围内,被路由到地面设备的接入卫星。
在一种可能的方式中,路由阈值至少包括以下参数中的一种:路由跳数阈值、路由路径长度阈值。
在一种可能的方式中,第一卫星确定第一卫星与地面设备不直接通信,且第一卫星距离目的地址的距离不是最近的或大于距离阈值,处理单元1101,具体用于根据路由规则以及第一卫星的星间链路信息从星间链路选择下一跳卫星;路由规则包括:将星间链路中距离目的地址最近的卫星作为下一跳卫星;收发单元,用于向下一跳卫星发送数据。
在一种可能的方式中,收发单元1102,还用于接收目的地址变更消息;目的地址变更消息是基于当前接入卫星的投影轨迹中的轨迹段变化触发的,或,当前接入卫星所属的地面共轨迹卫星链变化触发的。
在一种可能的方式中,地面设备为终端或地面站。
在一种可能的方式中,第一卫星的地址至少通过如下参数中的一种确定的:
第一卫星的经纬度位置、第一卫星的星历、第一卫星的第一卫星编号。
在一种可能的方式中,收发单元1102,用于接收来地面设备的目的地址;或,第一卫星为当前接入卫星,地面设备的目的地址是根据地面设备的位置和第一卫星在地面投影轨迹进行计算确定的;或,接收地面设备的其他地址,其他地址与目的地址存在映射关系。
在一种可能的方式中,地面共轨迹卫星链中的卫星轨道倾角相同,且位于离散的轨道上。
在另一种可能的设计中,处理单元1101,用于确定地面设备的目的地址,目的地址是根据地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹确定的;当前接入卫星为地面共轨迹卫星链中的卫星;地面共轨迹卫星链中包括多颗在地面上的投影轨迹相同的卫星;收发单元1102,用于发送目的地址。
在一种可能的方式中,目的地址指示当前接入卫星的地面投影轨迹中与地面设备距离最近的轨迹点或轨迹点的邻域范围内的点,或,目的地址指示当前接入卫星的地面投影轨迹中与地面设备距离最近的轨迹段或轨迹段邻域范围内的轨迹段。
在一种可能的方式中,轨迹点通过下述参数中的一种指示:
从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点的距离、从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点累积的卫星运动相位差、从参考点沿着第一投影轨迹移动到轨迹点累积的纬度差;参考点为第一投影轨迹中的任意一点;第一投影轨迹为任一地面共轨迹卫星链在地面上的投影轨迹。
在一种可能的方式中,收发单元1102,还用于发送目的地址变更消息;目的地址变更消息是基于当前接入卫星的投影轨迹中的轨迹段变化触发的,或,当前接入卫星所属的地面共轨迹卫星链变化触发的。
在一种可能的方式中,地面设备为终端或地面站。
在一种可能的方式中,地面共轨迹卫星链中的卫星轨道倾角相同,且位于离散的轨道上。
如图12所示,为本申请还提供的一种通信装置1200。通信装置1200可以是芯片或芯片系统。该通信装置可以位于上述任一方法实施例所涉及的设备中,例如第一卫星、网络设备、地面设备等,以执行该设备所对应的动作。
可选的,芯片系统可以由芯片构成,也可以包含芯片和其他分立器件。
通信装置1200包括处理器1210。
处理器1210,用于执行存储器1220中存储的计算机程序,以实现上述任一方法实施例中各个设备的动作。
通信装置1200还可以包括存储器1220,用于存储计算机程序。
可选地,存储器1220和处理器1210之间耦合。耦合是装置、单元或模块之间的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式,用于装置、单元或模块之间的信息交互。可选的,存储器1220与处理器1210集成在一起。
其中,处理器1210和存储器1220均可以为一个或多个,不予限制。
可选的,在实际应用中,通信装置1200中可以包括收发器1230,也可不包括收发器1230,图中以虚线框来示意,通信装置1200可以通过收发器1230和其它设备进行信息交互。收发器1230可以是电路、总线、收发器或者其它任意可以用于进行信息交互的装置。
在一种可能的实施方式中,该通信装置1200可以为上述各方法实施中的第一卫星、地面设备。
本申请实施例中不限定上述收发器1230、处理器1210以及存储器1220之间的具体连接介质。本申请实施例在图12中以存储器1220、处理器1210以及收发器1230之间通过总线连接,总线在图12中以粗线表示,其它部件之间的连接方式,仅是进行示意性说明,并不引以为限。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图12中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。在本申请实施例中,处理器可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件,可以实施或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成,或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
在本申请实施例中,存储器可以是非易失性存储器,比如硬盘(hard disk drive,HDD)或固态硬盘(solid-state drive,SSD)等,还可以是易失性存储器(volatilememory),例如随机存取存储器(random-access memory,RAM)。存储器还可以是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质,但不限于此。本申请实施例中的存储器还可以是电路或者其它任意能够实施存储功能的装置,用于存储计算机程序、程序指令和/或数据。
基于以上实施例,参见图13,本申请实施例还提供另一种通信装置1300,包括:接口电路1310和逻辑电路1320;接口电路1310,可以理解为输入输出接口,可用于执行上述任一方法实施例中各个设备的收发步骤;逻辑电路1320可用于运行代码或指令以执行上述任一实施例中各个设备执行的方法,不再赘述。
基于以上实施例,本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有指令,当所述指令被执行时,使上述任一方法实施例中各个设备执行的方法被实施。该计算机可读存储介质可以包括:U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
基于以上实施例,本申请实施例提供一种通信系统,该通信系统包括上述任一方法实施例中提及的第一卫星、地面设备以及其他卫星,可用于执行上述任一方法实施例中各个设备执行的方法。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、紧凑型光盘只读储存器(compact disc read-only memory,CD-ROM)、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、装置(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理装置上,使得在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims (23)

1.一种卫星网络路由方法,其特征在于,包括:
第一卫星获取地面设备的目的地址,所述目的地址是根据所述地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹确定的;所述当前接入卫星为地面共轨迹卫星链中的卫星;所述地面共轨迹卫星链中包括多颗在地面上的投影轨迹相同的卫星;
所述第一卫星根据第一卫星参数和所述目的地址向所述地面设备发送数据,所述第一卫星参数至少包括以下中的一种:第一卫星的地址、所述第一卫星的星间链路信息以及所述第一卫星是否与所述地面设备直接通信。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目的地址指示所述当前接入卫星的地面投影轨迹中与所述地面设备距离最近的轨迹点或所述轨迹点的邻域范围内的点,或,所述目的地址指示所述当前接入卫星的地面投影轨迹中与所述地面设备距离最近的轨迹段或所述轨迹段邻域范围内的轨迹段。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述第一卫星的地址指示所述第一卫星在地面投影轨迹中的轨迹点或所述轨迹点的邻域范围内的点,或,所述第一卫星的地址指示所述第一卫星在地面投影轨迹中的轨迹段或所述轨迹段邻域范围内的轨迹段。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述轨迹点通过下述参数中的一种指示:
从参考点沿着第一投影轨迹移动到所述轨迹点的距离、从所述参考点沿着所述第一投影轨迹移动到所述轨迹点累积的卫星运动相位差、从所述参考点沿着所述第一投影轨迹移动到所述轨迹点累积的纬度差;所述参考点为所述第一投影轨迹中的任意一点;所述第一投影轨迹为任一地面共轨迹卫星链在地面上的投影轨迹。
5.根据权利要求1-4中任一所述的方法,其特征在于,所述第一卫星与所述地面设备直接通信,所述第一卫星根据第一卫星参数和所述目的地址向所述地面设备发送数据,包括:
所述第一卫星通过星地链路向所述地面设备发送所述数据。
6.根据权利要求1-4中任一所述的方法,其特征在于,所述第一卫星确定所述第一卫星与所述地面设备不直接通信,所述第一卫星距离所述目的地址的距离最近或小于距离阈值,所述第一卫星根据第一卫星参数和所述目的地址向所述地面设备发送数据,包括:
所述第一卫星向所述第一卫星在地面的投影轨迹上相邻的卫星发送所述数据;所述数据在路由阈值范围内,被路由到所述地面设备的接入卫星。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述路由阈值至少包括以下参数中的一种:
路由跳数阈值、路由路径长度阈值。
8.根据权利要求1-4中任一所述的方法,其特征在于,所述第一卫星确定所述第一卫星与所述地面设备不直接通信,且所述第一卫星距离所述目的地址的距离不是最近的或大于距离阈值,所述第一卫星根据第一卫星参数和所述目的地址向所述地面设备发送数据,包括:
所述第一卫星根据路由规则以及所述第一卫星的星间链路信息从所述星间链路选择下一跳卫星;所述路由规则包括:将所述星间链路中距离所述目的地址最近的卫星作为所述下一跳卫星;
所述第一卫星向所述下一跳卫星发送数据。
9.根据权利要求1-8中任一所述的方法,其特征在于,还包括:
所述第一卫星接收所述目的地址变更消息;所述目的地址变更消息是基于所述当前接入卫星的投影轨迹中的轨迹段变化触发的,或,所述当前接入卫星所属的地面共轨迹卫星链变化触发的。
10.根据权利要求1-9中任一所述的方法,其特征在于,所述地面设备为终端或地面站。
11.根据权利要求1-10中任一所述的方法,其特征在于,所述第一卫星的地址至少通过如下参数中的一种确定的:
所述第一卫星的经纬度位置、所述第一卫星的星历、所述第一卫星的第一卫星编号。
12.根据权利要求1-11中任一所述的方法,其特征在于,所述第一卫星获取地面设备的目的地址,包括:
所述第一卫星接收所述地面设备的目的地址;或,
所述第一卫星为所述当前接入卫星,所述第一卫星根据所述地面设备的位置和所述第一卫星在地面投影轨迹进行计算确定所述地面设备的目的地址;或,
所述第一卫星接收所述地面设备的其他地址,所述其他地址与所述目的地址存在映射关系。
13.根据权利要求1-12中任一所述的方法,其特征在于,所述地面共轨迹卫星链中的卫星轨道倾角相同,且位于离散的轨道上。
14.一种卫星网络路由方法,其特征在于,包括:
地面设备确定所述地面设备的目的地址,所述目的地址是根据所述地面设备当前接入卫星的地面投影轨迹确定的;所述当前接入卫星为地面共轨迹卫星链中的卫星;所述地面共轨迹卫星链中包括多颗在地面上的投影轨迹相同的卫星;
所述地面设备发送所述目的地址。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述目的地址指示所述当前接入卫星的地面投影轨迹中与所述地面设备距离最近的轨迹点或所述轨迹点的邻域范围内的点,或,所述目的地址指示所述当前接入卫星的地面投影轨迹中与所述地面设备距离最近的轨迹段或所述轨迹段邻域范围内的轨迹段。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,所述轨迹点通过下述参数中的一种指示:
从参考点沿着第一投影轨迹移动到所述轨迹点的距离、从所述参考点沿着所述第一投影轨迹移动到所述轨迹点累积的卫星运动相位差、从所述参考点沿着所述第一投影轨迹移动到所述轨迹点累积的纬度差;所述参考点为所述第一投影轨迹中的任意一点;所述第一投影轨迹为任一地面共轨迹卫星链在地面上的投影轨迹。
17.根据权利要求14-16中任一所述的方法,其特征在于,还包括:
所述地面设备发送所述目的地址变更消息;所述目的地址变更消息是基于所述当前接入卫星的投影轨迹中的轨迹段变化触发的,或,所述当前接入卫星所属的地面共轨迹卫星链变化触发的。
18.根据权利要求14-17中任一所述的方法,其特征在于,所述地面设备为终端或地面站。
19.根据权利要求14-18中任一所述的方法,其特征在于,所述地面共轨迹卫星链中的卫星轨道倾角相同,且位于离散的轨道上。
20.一种通信装置,其特征在于,包括:实现如权利要求1-13任一项、或14-19任一项所述的方法的功能模块。
21.一种通信装置,其特征在于,包括:至少一个处理器,所述处理器与存储器耦合;
所述至少一个处理器,用于执行所述存储器存储的计算机程序或指令,以使得如权利要求1-13中任一项或权利要求14-19中任一项所述的方法被执行。
22.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有指令,当所述指令被计算机执行时,使得如权利要求1-13任一项或14-19任一项所述的方法被执行。
23.一种包含计算机程序或指令的计算机程序产品,其特征在于,当其在计算机上运行时,使得上述权利要求1-13任一项或14-19任一项所述的方法被执行。
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