[发明专利]一种NTN卫星网络架构及其构建方法

说明书

本发明公开了一种NTN卫星网络架构及其构建方法，具体为：数据平面的协议层下沉到终端侧实现，服务终端的两个卫星之间建立扩展的Xn‑U接口；控制平面的协议层由星载gNB实现，服务终端通过星载基站与地面核心网互联；PDCP以及SDAP协议均由地面gNB‑CU处理；将基站用户面中心节点gNB‑CU‑UP功能放在地面实现，在星载基站gNB通过SRI接口实现对gNB‑CU‑UP的控制。本发明将数据压缩解压缩、加解密、业务分流等功能下沉到终端实现，从而降低对卫星处理资源的需求；针对端到网络业务的需求，将gNB‑CU‑UP下沉到信关站实现，一方面降低了对卫星处理资源的需求，另一方面实现了业务的灵活部署。

技术领域

本发明涉及低轨卫星通信网络技术领域，特别是一种NTN(非地面网络)卫星网络架构及其构建方法。

背景技术

1.低轨星座卫星通信系统

低轨星座卫星通信系统是通过低轨星座进行信号转发的卫星通信系统。目前世界上在建或已经建设完成的低轨星座卫星通信系统主要有starlink、O3B、OneWeb、Telesat等，我国主要有虹云、鸿雁等系统。一般来说，低轨星座卫星通信系统由空间段、地面段、应用段三部分组成，如图1所示。

(1)空间段

空间段由低轨道卫星星座组成。卫星星座是发射入轨能正常工作的卫星的集合，通常是由一些卫星环按一定的方式配置组成的一个卫星网。低轨道卫星星座是若干个低轨道卫星组成的低轨卫星网，如图2所示。

(2)地面段

地面段作为低轨星座卫星通信系统的重要组成部分，完成卫星载荷的管理和低轨星座卫星通信系统的业务处理、网络管理、运营管理、跨国业务结算等功能，同时负责低轨星座卫星通信系统与其他系统的互联互通，主要由运行控制中心、全球运营服务中心、分布在全球各地的信关站组成。

a)运行控制中心

运行控制中心简称运控中心，是低轨星座卫星通信系统运维管控的核心组成部分和管理中枢，为系统管控和应用管理提供集中、统一、综合、自动化的平台，保障星座和地面信关站网安全、稳定、可靠的运行。主要完成卫星载荷管理、星地资源运行情况及星地馈电链路状态监视、信关站系统任务规划等功能。

b)全球运营服务中心

全球运营服务中心是支撑低轨星座卫星通信系统全球运营的重要组成部分。全球运营服务中心连接各个国家的综合网管及运营支撑系统，主要完成全球结算和信关站网络监控等功能，保障全球网络安全稳定运营。

c)信关站系统

信关站系统为低轨星座卫星通信系统提供通信、业务、运营、管理等服务，承担着系统资源管理、用户鉴权与加密、业务路由与交换、业务服务、本地网络运营等功能。主要由部署于各个建站国家或地区的信关站及信关站之间的通信网络组成，是低轨星座卫星通信系统的主要地面设施。低轨星座卫星通信系统能够与地面PLMN、PSTN、Internet以及其他专网进行互联互通。

(3)应用段

应用段由分布在低轨星座波束覆盖范围内的各种固定及移动终端组成，终端是用户接入低轨星座卫星通信系统的门户和应用平台，用于建立用户与卫星间的数据传输链路，每个终端具备在波束间、卫星间、信关站间的切换能力，能够为用户提供持续不断的业务服务。

2、NTN(非地面网络)