CN119136268A - 地面网络和非地面网络融合通信方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地面网络和非地面网络融合通信方法和装置。方法包括：终端检测当前地面网络小区的信号质量，若当前地面网络小区的信号质量不满足服务要求，检测相邻地面网络小区信号质量；若相邻地面网络小区的信号质量不满足服务要求，则进行非地面网络小区的连接；进行非地面网络小区连接时，计算非地面网络小区的有效服务时长，若有效服务时长满足终端数据传输时长，则将地面网络小区切换至所述非地面网络小区；若有效服务时长不满足数据传输时长，则建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信。本发明能够提高数据传输效率，实现稳定的通信性能和能耗平衡。

Description

地面网络和非地面网络融合通信方法和装置

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，特别是涉及一种地面网络和非地面网络融合通信方法和装置。

背景技术

在现代通信网络中，终端设备的业务体验在很大程度上依赖于地面网络的覆盖和性能。然而，单一的地面网络在某些情况下可能无法为终端提供稳定且高效的服务，从而导致终端的业务体验下降。

首先，当地面网络拥塞时，若小区内终端数量过多，或少数终端进行大流量业务，会导致网络负载过高，限制其他终端的性能。其次，地面网络的信号质量容易受到环境影响，如信道路损较大或干扰严重时，信号误码率增加，调制阶数降低，终端的峰值性能受限。

此外，地面网络小区的负载受限，或者终端与小区之间的连接因干扰或链路路损过大而受影响时，终端的上行/下行速率会大幅下降。在这种情况下，地面网络小区无法为终端提供足够的数据传输速率，导致业务延迟或响应超时的现象明显增加。

为解决上述问题，通过非地面网络(如卫星网络)与地面网络的协同工作，可以在特定场景下提升终端的业务体验，确保通信的稳定性和数据传输速率。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在地面网络小区出现业务延迟或响应超时时将通过非地面网络与地面网络的协同工作的地面网络和非地面网络融合通信方法和装置。

一种地面网络和非地面网络融合通信方法，所述方法包括：

终端检测当前地面网络小区的信号质量，若当前地面网络小区的信号质量不满足服务要求，检测相邻地面网络小区信号质量；若相邻地面网络小区的信号质量不满足服务要求，则进行非地面网络小区的连接；

进行非地面网络小区连接时，计算所述非地面网络小区的有效服务时长，若所述有效服务时长满足终端数据传输时长，则将所述地面网络小区切换至所述非地面网络小区；若所述有效服务时长不满足数据传输时长，则建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信。

一种地面网络和非地面网络融合通信装置，所述装置包括：

判断模块，用于终端检测当前地面网络小区的信号质量，若当前地面网络小区的信号质量不满足服务要求，检测相邻地面网络小区信号质量；若相邻地面网络小区的信号质量不满足服务要求，则进行非地面网络小区的连接；

切换模块，用于进行非地面网络小区连接时，计算所述非地面网络小区的有效服务时长，若所述有效服务时长满足终端数据传输时长，则将所述地面网络小区切换至所述非地面网络小区；若所述有效服务时长不满足数据传输时长，则建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信。

上述地面网络和非地面网络融合通信方法和装置，通过终端检测当前地面网络小区的信号质量，若当前地面网络小区的信号质量不满足服务要求，检测相邻地面网络小区信号质量；若相邻地面网络小区的信号质量不满足服务要求，则进行非地面网络小区的连接；进行非地面网络小区连接时，计算非地面网络小区的有效服务时长，若有效服务时长满足终端数据传输时长，则将地面网络小区切换至非地面网络小区；若有效服务时长不满足数据传输时长，则建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信。

本发明通过有效的条件判断，终端能够在地面网络和非地面网络之间动态切换，从而能够根据实际情况选择最优网络，避免占用不必要的资源，提高网络效率。通过评估非地面网络小区的有效服务时长，终端能确保在数据传输过程中不会中断，提升用户体验。在信号质量较差或服务时长不足的情况下，双连接通信允许终端同时利用两个网络进行数据传输，减少单一网络负载的压力，从而实现更稳定的通信性能和能耗平衡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为一个实施例中地面网络和非地面网络融合通信方法的流程示意图；

图2为一个实施例中信关站转发模式下的通信示意图；

图3为一个实施例中基站直连模式下的通信示意图；

图4为一个实施例中地面网络和非地面网络融合通信装置的结构框图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

下面将结合本发明实施例图中的附图，对本发明实施方式进行详细说明。

实施例1

本实施例公开了一种地面网络和非地面网络融合通信方法，通过通过有效的条件判断，终端能够在地面网络和非地面网络之间动态切换，从而能够根据实际情况选择最优网络，避免占用不必要的资源，提高网络效率。通过评估非地面网络小区的有效服务时长，终端能确保在数据传输过程中不会中断，提升用户体验。在信号质量较差或服务时长不足的情况下，双连接通信允许终端同时利用两个网络进行数据传输，减少单一网络负载的压力，从而实现更稳定的通信性能和能耗平衡。

参考图1，本实施例中的地面网络和非地面网络融合通信方法，包括以下步骤：

步骤201，终端检测当前地面网络小区的信号质量，若当前地面网络小区的信号质量不满足服务要求，检测相邻地面网络小区信号质量；若相邻地面网络小区的信号质量不满足服务要求，则进行非地面网络小区的连接。

步骤202，进行非地面网络小区连接时，计算非地面网络小区的有效服务时长，若有效服务时长满足终端数据传输时长，则将地面网络小区切换至所述非地面网络小区；若有效服务时长不满足数据传输时长，则建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信。

在步骤201的具体实施过程中，终端检测当前地面网络小区的信号质量，当当前地面网络小区出现上下行链路低速率时，且终端申请资源调度后，若一段时间内无法获取足够的资源支持其操作，则判定当前地面网络小区通信受限，终端检测相邻的地面网络小区的信号质量，若相邻地面网络小区的信号质量不满足可以进行切换的条件，且不能提供有效服务时，终端搜索非地面网络小区，进行非地面网络小区的连接。值得说明的是，正常情况下，终端一般是禁用非地面网络小区的测量和搜索，以降低功耗和终端计算开销，只有在当前地面网络小区出现通信受限的情况，才开始启用检测。

在步骤202的具体实施过程中，当环境中存在非地面网络小区，且信号质量满足设定的信号强度阈值时，计算非地面网络小区的有效服务时长。

计算非地面网络小区的有效服务时长时，可以根据终端剩余数据需要的传输时长设置切换阈值；基于卫星的入境时间和离境时间计算一个以上非地面网络小区能够连续的有效服务时长；若有效服务时长大于等于切换阈值，则将地面网络小区切换至所述非地面网络小区；若有效服务时长不满足数据传输时长，则建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信。可以理解，信号强度阈值的设定，能够确保终端在当前环境下检测到非地面网络的信号稳定且质量较高，从而提供可靠的连接，避免了信号质量不佳时切换至非地面网络造成通信中断或传输不稳定的问题。切换阈值的设定，则可以确保非地面网络的有效服务时长足以支持剩余数据传输，当终端切换到非地面网络后，能够确保一个以上非地面网络小区能够提供稳定的数据传输，减少频繁的网络切换和重复的资源申请，提升用户体验。若有效服务时长小于切换阈值，说明一个以上非地面网络小区可以连续服务的时长不足以支撑终端完成的剩余数据传输，则建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信，以保证数据传输的稳定性和可靠性。

具体地，非地面网络小区的信号质量包括但不限于信号强度RSRP、信号质量RSRQ、信噪比SINR。

在计算有效服务时长时，对于能检测到信号的非地面网络小区，根据信号质量从好至坏进行排序，得到第一排序表；对于不能检测到信号的非地面网络小区，根据投射点从近至远进行排序，得到第二排序表；将第二排序表插入第一排序表的尾端，然后基于入境时间和离境时间，计算一个以上非地面网络小区可以连续进行服务的有效服务时长。

另外，还要设定连续阈值，若相邻非地面网络小区切换的时间小于等于连续阈值，则认为相邻非地面网络小区连续，则可以根据入境时间和离境时间，计算相邻非地面网络小区可以连续服务的时长总和。通过这样的方式逐步对表中的非地面网络进行计算，当计算到相邻非地面网络小区切换的时间大于连续阈值，则认为两个非地面网络小区不连续；然后将计算的得到的一个以上非地面网络小区可以连续服务的时长总和作为有效服务时长，并对有效服务时长进行判断，若有效服务时长大于等于切换阈值，则将地面网络小区切换至所述非地面网络小区；若有效服务时长不满足数据传输时长，则建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信。

其中一个实施例中，当建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信时，由于非地面网络小区的可持续服务时间较短，会出现非地面网络服务小区断连的情况，因此需要将控制面维持在地面网络，保持终端与地面网络核心网的连接是连续的；终端与网络之间的数据交互主要通过地面网络，而终端数据的传输分为两个部分，分别维持在地面网络和非地面网络。即将聚合后的数据分片后，分配至地面网络和非地面网络，分别由地面网络小区进行收发和非地面网络小区进行收发。

可以理解，由于终端IP维持在地面网络核心网，并且为了减少非地面网络的数据处理开销，终端发送给非地面网络小区的数据由地面网络进行数据聚合，然后对数据进行统一转发，以最大化利用频谱资源。之所以进行数据聚合，是因为终端发送给基站的数据由上层不同应用不同进程的数据组成，在物理层中数据被组合成一个队列数据，不断的发送给基站，由于空口数据会交替发给地面网络小区和非地面网络小区，因此连续的队列数据会被拆分为两个部分，这两个部分的数据需要被组合成一个部分后，才能保证数据的有效性。若不进行聚合，终端发送给基站的数据需要连续发送，而数据在经过层2后，会被标记合并为一个整体的数据，无法在物理层进行区分。若在更高层进行区分，由于无法获取到网络配置的资源调度信息，会导致资源利用率不足，可能会导致部分数据阻塞在终端物理层无法发送给网络(由于地面网络小区或非地面网络小区分配给终端的资源较少)，导致数据传输超时的情况。

另外，数据从终端返回并在地面网络进行聚合后，该聚合的数据将被转发至应用服务器。然后，应用服务器对数据进行处理，并将数据发送回地面网络。接着，地面网络会根据需要对这些数据进行拆分，分别分配给地面网络小区和非地面网络小区，最终由这些小区将数据传输到相应的终端，终端在接收到这些数据后，也会有一个数据组合的过程。

其中一个实施例中，在建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信后，若地面网络小区或非地面网络小区在一个周期内可分配的上行资源或下行资源过小，则数据不通过该链路进行传输。

具体地，若地面网络小区或非地面网络小区在一个周期内能分配的上行资源或下行资源过小时，终端或小区的数据将不通过对应的链路进行数据传输，以规避数据分块和聚合的开销。更进一步地，针对非地面网络小区，可以选择不将对应的资源分配给终端；针对地面网络小区，则仍需分配必要的资源，以确保信令传输的正常进行。如果地面网络小区和非地面网络小区的可分配资源均小于预设的阈值，则应保留资源相对较多的链路，用于数据传输。

其中一个实施例中，在进行地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信时，采用信关站转发模式或基站直连模式进行通信。

具体地，根据地面网络小区基站的能力，在进行地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信时，提出了信关站转发模式或基站直连模式两种方式进行通信。

其中，参考图2所示，在信关站转发模式下，地面网络小区基站不具备与非地面网络小区基站直接通信的能力，需要依赖于在地面设置的专用信关站。具体而言，地面网络小区基站与信关站之间进行数据交互，信关站再与非地面网络小区基站进行数据传输。此种模式下，地面网络和非地面网络的通信更为灵活；能够更好的集中处理跨网络通信的协调工作，便于在系统级别进行管理和优化；系统兼容性强；扩展性好，可以满足不同场景下的通信需求，而无需大规模升级现有的地面基站网络。

参考图3所示，在基站直连模式下，地面网络小区基站具备与非地面网络小区基站直接通信的能力，且可能由多个地面网络小区共用某一具备该能力的小区基站，无需每个地面网络小区基站均具备此类能力。此种模式下，数据不需要经过信关站或非地面网络内的路由，能够显著减少数据传输时延；提高数据传输效率；降低网络开销，减轻了网络的负担和提高了资源利用率；优化网络性能，增强了数据传输的稳定性和可靠性；提升用户体验。

其中一个实施例中，还包括：设置退出地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信的条件，为：

终端进入休眠时，数据业务中止，断开非地面网络小区的连接，地面网络小区进入idle态；或地面网络恢复，且地面网络小区提供的资源满足终端需求，断开非地面网络小区的连接，只进行地面网络小区的连接；或非地面网络小区的有效服务时长满足切换阈值时，执行非地面网络小区切换；或非地面网络小区信号质量变差，无法满足连接条件，断开非地面网络小区的连接；或地面网络小区变差，且无其他地面网络邻区可以切换，执行非地面网络小区切换。

此外，除了地面网络小区业务质量差的情况，在地面网络小区业务质量优秀的情况下，若终端需要进行大数据业务，终端也可以同时建立与非地面网络的链路，增加终端最大数据速率。

虽然本实施例图1中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

实施例2

基于实施例1中地面网络和非地面网络融合通信方法，本实施例公开了一种地面网络和非地面网络融合通信装置，如图4所示，地面网络和非地面网络融合通信装置包括：判断模块401和切换模块402，其中：

判断模块401，用于终端检测当前地面网络小区的信号质量，若当前地面网络小区的信号质量不满足服务要求，检测相邻地面网络小区信号质量；若相邻地面网络小区的信号质量不满足服务要求，则进行非地面网络小区的连接；

切换模块402，用于进行非地面网络小区连接时，计算所述非地面网络小区的有效服务时长，若所述有效服务时长满足终端数据传输时长，则将所述地面网络小区切换至所述非地面网络小区；若所述有效服务时长不满足数据传输时长，则建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信。

本实施例中，判断模块401和切换模块402的具体工作过程以及工作原理均与实施例1中的方法相同，因此本实施例中不再对其进行赘述。其中各个单元模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现，各个单元模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个单元模块对应的操作。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种地面网络和非地面网络融合通信方法，其特征在于，所述方法包括：

终端检测当前地面网络小区的信号质量，若当前地面网络小区的信号质量不满足服务要求，检测相邻地面网络小区信号质量；若相邻地面网络小区的信号质量不满足服务要求，则进行非地面网络小区的连接；

进行非地面网络小区连接时，计算所述非地面网络小区的有效服务时长，若所述有效服务时长满足终端数据传输时长，则将所述地面网络小区切换至所述非地面网络小区；若所述有效服务时长不满足数据传输时长，则建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信。

2.根据权利要求1所述的地面网络和非地面网络融合通信方法，其特征在于，计算所述非地面网络小区的有效服务时长，若所述有效服务时长满足终端数据传输时长，则将所述地面网络小区切换至所述非地面网络小区，包括：

根据终端剩余数据需要的传输时长设置切换阈值；

基于卫星的入境时间和离境时间计算一个以上非地面网络小区能够连续的有效服务时长；若所述有效服务时长大于等于所述切换阈值，则将所述地面网络小区切换至所述非地面网络小区。

3.根据权利要求2所述的地面网络和非地面网络融合通信方法，其特征在于，基于卫星的入境时间和离境时间计算一个以上非地面网络小区能够连续的有效服务时长，包括：

对于能检测到信号的非地面网络小区，根据信号质量的好坏进行排序，得到第一排序表；对于不能检测到信号的非地面网络小区，根据投射点的远近进行排序，得到第二排序表；

将第二排序表插入第一排序表的尾端；然后基于入境时间和离境时间，计算一个以上非地面网络小区可以连续进行服务的有效服务时长。

4.根据权利要求1所述的地面网络和非地面网络融合通信方法，其特征在于，当建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信时，终端与网络之间的数据交互主要通过地面网络，且数据传输分为两个部分，分别维持在地面网络和非地面网络。

5.根据权利要求4所述的地面网络和非地面网络融合通信方法，其特征在于，终端与网络之间的数据交互主要通过地面网络，包括：

终端IP维持在地面网络核心网，并在地面网络对需要传输的数据进行聚合，然后数据进行统一转发。

6.根据权利要求5所述的地面网络和非地面网络融合通信方法，其特征在于，数据传输分为两个部分，分别维持在地面网络和非地面网络，包括：

将聚合后的数据分片后，分配至地面网络和非地面网络，分别由地面网络小区进行收发和非地面网络小区进行收发。

7.根据权利要求6所述的地面网络和非地面网络融合通信方法，其特征在于，在建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信后，若地面网络小区或非地面网络小区在一个周期内可分配的上行资源或下行资源过小，则数据不通过该链路进行传输。

8.根据权利要求6所述的地面网络和非地面网络融合通信方法，其特征在于，在进行地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信时，采用信关站转发模式或基站直连模式进行通信。

9.根据权利要求1至8任一项所述的地面网络和非地面网络融合通信方法，其特征在于，还包括：设置退出地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信的条件，为：

终端进入休眠，或地面网络恢复并满足需求，或非地面网络服务时长或信号质量不达标，或地面网络无可切换邻区时，将根据实际情况在地面和非地面网络之间进行切换或断开连接。

10.一种地面网络和非地面网络融合通信装置，其特征在于，所述装置包括：

判断模块，用于终端检测当前地面网络小区的信号质量，若当前地面网络小区的信号质量不满足服务要求，检测相邻地面网络小区信号质量；若相邻地面网络小区的信号质量不满足服务要求，则进行非地面网络小区的连接；

切换模块，用于进行非地面网络小区连接时，计算所述非地面网络小区的有效服务时长，若所述有效服务时长满足终端数据传输时长，则将所述地面网络小区切换至所述非地面网络小区；若所述有效服务时长不满足数据传输时长，则建立地面网络小区和非地面网络小区的双链接通信。