[发明专利]多跳空中基站协作的延迟容忍呼叫业务请求方法

权利要求书

1.一种多跳空中基站协作的延迟容忍呼叫业务请求方法，其特征在于，包括：

步骤1：多个空中基站确定初始位置；

步骤2：发起方G₁向被叫方G₂发起呼叫业务请求；

步骤3：空中基站处理单一基站覆盖范围内的呼叫请求；

步骤4：空中基站处理跨基站覆盖范围内的呼叫请求；

步骤5：空中基站群处理延迟容忍的呼叫请求；

步骤6：空中基站部署位置移动决策；

步骤7：空中基站激活呼叫业务链路；

步骤8：空中基站调整至覆盖最多地面终端的位置；

步骤9：空中基站移动过程中并发呼叫业务处置；

所述发起方G₁向被叫方G₂发起呼叫业务请求的方法，包括：

所述发起方G₁发送呼叫请求消息，消息格式中包括如下要素：

消息类型、源终端ID、目的终端ID、消息序列号SN以及控制消息缓存的限时计数器T_H；其中，消息类型为呼叫请求消息的类型，消息序列号SN区别不同次的呼叫请求业务，源终端ID和目的终端ID分别是这次呼叫业务的主叫方号码和被叫方号码，控制消息缓存的限时计数器T_H根据主叫方的呼叫请求延迟容忍程度设置；发起方在发送消息的同时，还会启动一个本地定时器，超过本地定时器的定时时间T_S时认为本次业务终止，T_S大于T_H；

所述发起方在本地定时器超时或收到空中基站发送的业务终止消息时，会认为业务请求失败；

所述空中基站处理单一基站覆盖范围内的呼叫请求的方法，包括：

设定空中基站U₁接收到发起方G₁发送的呼叫请求消息后，从该呼叫请求消息中识别出被叫方ID，该消息被转发给被叫方G₂，当即时接收到被叫方G₂回复的呼叫响应消息后，这表明主叫方G₁和被叫方G₂均在空中基站U₁的覆盖范围内，空中基站U₁再将被叫方G₂的呼叫响应消息转发给主叫方G₁，主叫方G₁向空中基站U₁发送呼叫确认消息，则空中基站完成连接主叫方G₁、空中基站和被叫方G₂的呼叫业务链路G₁-U₁-G₂建立；

所述空中基站处理跨基站覆盖范围内的呼叫请求的方法，包括：

所述空中基站U₁接收到主叫方G₁发送的呼叫请求消息后，从消息中识别出被叫方ID，将该消息转发给被叫方G₂，未即时接收到被叫方G₂回复的呼叫响应消息时，这表明被叫方G₂不在空中基站U₁的覆盖范围内；若空中基站U₁有与之相连通的其他空中基站，空中基站U₁在所有与之相连通的空中基站覆盖范围内转发该呼叫请求消息，若被叫方G₂在该连通的空中基站群内，即作出实时响应，即连接主叫方G₁、空中基站U₁、空中基站U₂和被叫方G₂的呼叫业务链路G₁-U₁-U₂-G₂建立；

所述空中基站群处理延迟容忍的呼叫请求，包括：

所述空中基站U₁接收到主叫方G₁发送的呼叫请求消息后，就返回顺序执行步骤3和步骤4，如不能响应呼叫请求即时建立呼叫业务链路，则执行延迟容忍呼叫请求来建立业务链路：

步骤5-1：若主叫方G₁在空中基站U₁的覆盖范围内，空中基站U₁经北斗短消息和自组网链路查询其它的空中基站获知被叫方G₂在空中基站U₂的覆盖范围内，但空中基站U₁和空中基站U₂自组网链路是不连通的，主叫方G₁发送的呼叫请求消息到达空中基站后，无法即时转发给被叫方G₂，主叫方G₁也不能即时得到呼叫响应，则主叫方U₁缓存该呼叫请求消息；

步骤5-2：若主叫方G₁在空中基站U₁的覆盖范围内，空中基站U₁经北斗短消息和自组网链路查询其它基站获知被叫方G₂不在空中基站群的覆盖范围内，主叫方G₁发送的呼叫请求消息到达空中基站后，无法即时转发给被叫方G₂，主叫方G₁也不能即时得到呼叫响应，则空中基站U₁缓存该呼叫请求消息；

步骤5-3：若主叫方G₁不在空中基站的覆盖范围内，主叫方G₁的呼叫请求消息通过以北斗短消息的形式到达到空中基站U_a，空中基站U_a再经以北斗短消息和自组网链路查询其它基站获知被叫方G₂在空中基站U₂的覆盖范围内，则空中基站U_a缓存该呼叫请求消息；

步骤5-4：若主叫方G₁不在空中基站的覆盖范围内，主叫方G₁的呼叫请求消息通过以北斗短消息的形式到达到空中基站U_a，空中基站U_a再经以北斗短消息形式和自组网链路查询其它基站获知被叫方G₂不在空中基站群的覆盖范围内，则空中基站U_a缓存该呼叫请求消息；

所述空中基站部署位置移动决策的方法，包括：

步骤6-1：对于步骤5-1，空中基站U₁根据呼叫请求消息中的源终端ID、目的终端ID，从位置信息库中查询对应地面终端的位置，记主叫方G₁和被叫方G₂的水平位置坐标分别为(a₁，b₁)和(a₂，b₂)，同时空中基站U₁能够获知通信区域空中基站数量，其具体处理流程如下：

步骤6-1-1：若m＝2，且||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||＞r+2R，则空中基站中止本次业务请求；若||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||≤r+2R，则空中基站执行位置移动策略；m为空中基站数量，R为空中基站对地面终端水平覆盖范围参考半径，v为无人机平均移动速度，r为空中基站之间的最大通信距离；

设定两个空中基站U₁和空中基站U₂分别由位置(x₁，y₁)和(x₂，y₂)直线移动到水平位置点(x′₁，y′₁)和(x′₂，y′₂)，且根据公式(2)：

min{max{||(x₁，y₁)-(x′₁，y′₁)||，||(x₂，y₂)-(x′₂，y′₂)||}} (2)

s.t.

结合基于非线性约束最优化算法可求解(x′₁，y′₁)和(x′₂，y′₂)，令d＝min{max{||(x₁，y₁)-(x′₁，y′₁)||，||(x₂，y₂)-(x′₂，y′₂)||}}，若则空中基站中止本次业务请求；若则空中基站将调整水平位置部署，沿直线移动至(x′₁，y′₁)和(x′₂，y′₂)；

步骤6-1-2：若m＞2，且||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||≤r+2R，则分别覆盖主叫方G₁和被叫方G₂的空中基站U₁和空中基站U₂，执行步骤6-1-1操作；

而其中若并不中止本次业务请求，继续执行后续操作；若||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||＞2r+2R，则空中基站中止本次业务请求；若||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||≤r+2R且或r+2R＜||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||≤2r+2R，则空中基站U₁从除空中基站U₁和空中基站U₂之外的基站中选择一个空闲基站，记为空中基站U₃，三个空中基站执行移动策略；

设定三个空中基站，即空中基站U1、空中基站U2和空中基站U3分别由位置(x₁，y₁)、(x₂，y₂)和(x₃，y₃)直线移动到水平位置点(x′₁，y′₁)、(x′₂，y′₂)和(x′₃，y′₃)，且根据公式(3)：

min{max{||(x₁，y₁)-(x′₁，y₁′)||，||(x₂，y₂)-(x′₂，y′₂)||，||(x₃，y₃)-(x′₃，y′₃)||}}(3)

s.t.

结合基于非线性约束最优化算法可求解(x′₁，y′₁)、(x′₂，y′₂)和(x′₃，y′₃)，令d＝min{max{||(x₁，y₁)-(x′₁，y′₁)||，||(x₂，y₂)-(x′₂，y′₂)||，||(x₃，y₃)-(x′₃，y′₃)||}}，若则空中基站中止本次业务请求；若则空中基站将调整水平位置部署，沿直线移动至(x′₁，y′₁)、(x′₂，y′₂)和(x′₃，y′₃)；

步骤6-2：对于步骤5-2，空中基站U₁根据呼叫请求消息中的源端ID和目的端ID，从位置信息库中查询对应地面终端的位置，记主叫方G₁和被叫方G₂水平位置坐标分别为(a₁，b₁)和(a₂，b₂)，同时空中基站U₁能够获知通信区域空中基站数量，具体处理流程如下：

步骤6-2-1：若||(a₁，b₁)-(a₂，b₂)||≤2R时，则空中基站U₁执行位置移动策略，设定空中基站U₁由水平位置(x₁，y₁)直线移动到水平位置点(x′₁，y′₁)，且根据公式(4)：

min||(x₁，y₁)-(x′₁，y′₁)|| (4)

s.t.

结合基于非线性约束最优化算法可求解(x′₁，y₁′)，令d＝||(x₁，y₁)-(x′₁，y′₁)||，若则空中基站将调整水平位置部署，沿直线移动至(x′₁，y′₁)；

步骤6-2-2：若m＝2，除了空中基站U₁，另一空中基站作为U₂，接下来参照步骤6-1-1执行；

步骤6-2-3：若m＞2，空中基站U₁通过自组网链路或以北斗短消息的形式调度选择距离被叫方G₂最近且空闲的空中基站作为空中基站U₂，接下来参照步骤6-1-2执行；

步骤6-3：对于步骤5-3，空中基站U_a根据呼叫请求消息中的源端ID和目的端ID，从位置信息库中查询对应地面终端的位置，记主叫方G₁和被叫G₂的水平位置坐标分别为(a₁，b₁)和(a₂，b₂)，同时空中基站U_a能够获知通信区域空中基站数量，处理流程如下：

步骤6-3-1：首先由覆盖被叫方G₂的空中基站U₂参考步骤6-2-1执行；

步骤6-3-2：若m＝2，除了空中基站U₂，把另一空中基站作为U₁，接下来参照步骤6-1-1执行；

步骤6-3-3：若m＞2，空中基站U_a通过自组网链路或以北斗短消息的形式调度选择原则为距离主叫方G₁最近且空闲的空中基站作为U₁，或者根据此原则把空中基站U_a自身作为空中基站U₁，接下来参照步骤6-1-2执行；

步骤6-4：对于步骤5-4，空中基站U_a根据呼叫请求消息中的源端ID和目的端ID，从位置信息库中查询对应地面终端的位置，记主叫方G₁和被叫G₂的水平位置坐标分别为(a₁，b₁)和(a₂，b₂)，同时空中基站U_a能够获知通信区域空中基站数量，处理流程如下：

步骤6-4-1：空中基站U_a通过自组网链路或以北斗短消息的形式调度选择空中基站，原则为到主叫方G₁和被叫方G₂距离之和最近且空闲的空中基站，或者根据此原则选择U_a自身，参考步骤6-2-1执行；

步骤6-4-2：若m＝2，距离主叫方G₁近的空中基站作为空中基站U₁，距离被叫方G₂最近的空中基站作为空中基站U₂，接下来参考步骤6-1-1执行；

步骤6-4-3：若m＞2，空中基站U_a通过自组网链路或以北斗短消息的形式调度选择空中基站，原则为到主叫方G₁和被叫方G₂距离之和依次最近且空闲的两个空中基站作为空中基站U₁和空中基站U₂，其中距离主叫方G₁最近的空中基站作为空中基站U₁，距离被叫方G₂最近的空中基站作为空中基站U₂，或者根据此原则把空中基站U_a自身作为空中基站U₁或空中基站U₂，接下来参考步骤6-1-2执行。