[发明专利]卫星网络中一种面向快速终端的自适应切换方法

说明书

本发明公开了卫星网络中一种面向快速终端的自适应切换方法，属于卫星通信技术领域。所述方法包括寻找可视卫星、构建二维移动模型并逐一计算每颗可视卫星的剩余服务时长、选择有空闲信道资源的剩余服务时长最长的可视卫星作为目标卫星、与新目标卫星建立通信链路的步骤。本发明提出的二维移动模型，不依赖用户的历史运动数据，因此不需要很大的存储空间；新提出的二维移动模型具有普适性，不仅适合于计算快速终端用户的剩余服务时长，还可以用于分析普通低速用户的剩余服务时长，满足两种类型用户的自适应切换需求；再者，提出的自适应切换策略不仅可以应用于单层卫星网络模型下，还可以用于双层卫星网络模型下，运动场景也更具有普适性。

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，具体涉及一种卫星网络中一种面向快速终端的自适应切换方法。

背景技术

在通信技术多元化发展的今天，卫星通信作为一种重要的通信方式，正发挥着越来越大的作用。卫星网络以其全球覆盖、组网灵活、抗干扰性强等优点，广泛应用于通信领域。LEO(Low Earth Oribit Satellite，低轨道卫星)以较小时延和低功耗等优点，正成为未来卫星移动通信系统的一个重要发展方向。目前卫星通信系统中的终端大多是慢速终端。但是，随着科技的发展，全球化趋势的加强以及一些特殊行业的需求，势必需要进行长距离的空间通信，这时就需要速度非常快(时速上千公里)的移动终端来服务，例如航空业中洲际间的飞机、航天中的宇宙飞船、军事上的飞机、导弹等。

在传统的关于LEO和用户终端之间的具有确定模型的移动卫星网络中，由于卫星覆盖区域内用户位置的不确定性和偶然性，导致对卫星网络中的相关参数估计值可靠性不高。参考文献[1](Younes Seyedi,Seyed Mostafa Safavi.On the Analysis of RandomCoverage Time in Mobile LEO Satellite Communications[J].IEEE COMMUNICATIONSLETTERS,2012,16(5):612-615.)提出了一种用于预估卫星对用户的覆盖时间的统计模型，在该模型下，提出了一种适用于卫星对普通低速终端剩余服务时长的有效的估计方法。该模型在设计关于用户和卫星的移动通信系统时，具有一定的指导意义。该文献指出，卫星对终端的服务时长是用户和卫星间仰角由最小值变为最大值所经历时间的2倍。

在参考文献[2](Wu Z,Hu G,Seyedi Y,et al.A simple real-time handovermanagement in the mobile satellite communication networks[C]//NetworkOperations and Management Symposium.2015)中，首先使用GPS设施完成用户终端和卫星位置信息的测量估计工作，推导出了LEO卫星对普通低速终端的剩余服务时长的实时估计值。然后，以低轨卫星移动通信系统和普通低速终端之间可视卫星集合中的每颗卫星为研究对象，计算出每一颗卫星对普通低速终端的实时剩余服务时长估计值，然后又根据得到的关于所有可视卫星的实时剩余服务时长的集合，找出剩余服务时长最大的那颗星，作为下一次将要切换的目标卫星。接下来，又对论文提出关于剩余服务时长的估计策略，做了仿真估计工作，仿真环境使用了低轨卫星通信系统中铱星网络通信系统，完成仿真与比较分析的工作。在仿真工作中，分别选取了不同的用户和卫星迹角值，将LEO卫星对普通低速终端的剩余服务时长估计值与实际剩余服务时长做比较工作，同时，对二者的差值随实际剩余服务时长的变化规律做了研究与仿真工作。论文根据实时的参数估计，自适应普通低速终端位置信息的切换策略。

然而，现阶段的相关文献大多针对普通低速终端，提出了LEO卫星对普通低速终端的剩余服务时长的估计值策略。但是，在实际通信业务中，面向快速终端业务呈现出愈来愈多，愈来愈复杂的趋势，研究一种面向快速终端的自适应切换技术具有重要的指导意义。