[发明专利]一种低轨卫星信关站的用户数据切换装置及切换方法

说明书

本发明提供一种低轨卫星信关站的用户数据切换装置及切换方法，切换装置包括转发策略控制器和下行数据缓存单元，源信关站收到运控中心在HO_T1时间段后切换的消息，测量对应的目标的网络参数，在切换时延参数时间节点之前，对所有UE终端进行切换的GTP‑U报文中的下行IP数据报文，进行组播转发到目标信关站。本发明在信关站上部署的GGSN/PGW/UPF完成数据面DP的组播转发缓存预处理，非常好的解决了因为切换导致数据面DP的带宽/时延/抖动/丢包的问题，同时也大大改进在低轨卫星切换信关站的用户数据报文的时延，提升了用户体验。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种低轨卫星信关站的用户数据切换装置及切换方法。

背景技术

在当前的低轨卫星(LEO)通信解决方案中，通信制式部分采用蜂窝移动通信技术(基于3GPP标准的蜂窝移动通信规范技术，比如:3G-WCDMA/3G-TD-SCDMA/4G-TDD-LTE/4G-LTEFDD/5G)作为通信本身的实现方式。

其优点一是低轨卫星在地面移动蜂窝式系统无法覆盖的区域，比如海洋，原始深林，边远的沙漠，高山等，人类活动稀少的区域，具有无线通信覆盖，弥补地面移动蜂窝式系统无法覆盖的上述区域的缺点，作为地面移动蜂窝无线移动通信的非常好的补充。特别是目前民用航空飞行器，在载有大量普通乘客的环境下，进行跨国和跨洲际长途飞行过程，普通乘客无法与地面通信网络进行通信的情况下，LEO通信非常好的解决了该环境下的无线通信。二是，LEO通信采用民用蜂窝通信系统作为通信的基本制式，非常友好的解决了与现有移动通信兼容的问题，特别是在核心网(core network，CN)与终端(Use Equipment，UE)实现与公共地面移动蜂窝式系统的兼容，两个系统之间相互兼容，大大的延伸了无线通信的覆盖范围，增强了低轨卫星LEO系统的商业可用行。

在LEO低轨卫星通信系统中，与高轨轨卫星或者静止卫星的区别在于：LEO涉及大量地面信关站的切换操作，该信关站之间的切换操作在2000km-5000km之间，并且涉及到跨国的网络传输，势必在网络的带宽/时延/抖动/丢包方面，要进行考虑，特别是在LEO低轨卫星在结合了遵循3GPP规范的蜂窝移动通信3G/4G/5G标准的GGSN/PGW/UPF切换。

根据3GPP规范TS23.501.4.3.5.1，在用户面功能网元UPF(以下简称：UPF)的切换场景中，保持UPF所支持的数据面连续性模型(Session continuity，SSC)，定义了三种场景，SSC mode1/2/3,用来分别满足的用户在不同的场景，UPF切换不同处理模型。

将Mode1/2/3的模型结合附图简单描述如下：

Model1：如图1所示，在3GPP的Release15定义SSC Molel1中，UE终端在注册的5GC核心网中，数据面PDN session建立的时候，UE终端如果采用Model1选择UPF_0的时候，在整个过程中，无论UE终端是否在本地还在在漫游状态，UE终端始终在该UPF_0建立相关的承载。即使UE终端在网络中漫游到多个基站，都是通过该UPF_0处理用户面的数据报文。

Model2：在3GPP的Release15定义SSC Molel2中，UE终端在注册的5GC核心网中，数据面PDN session建立的时候，UE终端如果采用Model2选择UPF_0的时候，在整个过程中，如果UE终端漫游到其他的区域，可以采用新的UPF_1来建立新的承载，首先与UPF_0断开连接，如图2步骤①所示，UE终端根据业务和漫游的需求，与新的UPF_1建立PDN Session连接，如图2步骤②所示，完成UPF数据面DP业务的切换，UE终端用户面的数据业务走UPF_1。