[发明专利]多星多信关站的卫星移动通信系统负载均衡方法

说明书

本发明公开了一种卫星移动通信系统多星多信关站负载均衡体系架构和方法，系统体系架构划分物理实体域和逻辑功能域，物理实体域由空间段、地面段和用户段组成，逻辑功能域由用户层、业务层、承载层和链路层组成；信关站、运维管控中心和用户终端分别与承载层、业务层以及用户层和链路层进行逻辑映射；通过终端接入控制实现多颗移动通信卫星之间的负载均衡；通过波束划分实现多个信关站之间的负载均衡。本发明优点为：支持多用户群统一管理、统一寻址，实现不同接入方式用户业务互联互通；支持多星多信关站资源负载均衡，能够有效提高系统资源利用率，提升系统效能。

技术领域

本发明设计卫星移动通信技术领域，尤其涉及一种多星多信关站卫星移动通信系统负载均衡体系架构和方法。

背景技术

与地面移动通信系统相比，卫星移动通信系统具有覆盖范围广和不受地形条件限制的显著优势，在服务空中、海上、沙漠、山地和偏远、无人区域用户方面，发挥着不可替代的作用。为满足大规模用户接入需求、广域覆盖需求和系统鲁棒性需求，卫星移动通信系统通常包含多颗移动通信卫星和多个地面信关站。系统中多颗卫星之间存在重叠覆盖区域，若交叠区域用户全部集中接入同一颗星，则可能出现单星用户数超出承载能力而其他卫星出现资源空闲的情况；此外，多个信关站之间的负载不均衡同样会造成部分信关站负荷过重而其他信关站资源空闲。上述多星多信关站负载不均衡将导致用户接入成功率低、接续时延长，以及资源利用率低等问题，严重影响卫星移动通信系统性能。因此，急需开展多星多信关站之间的负载均衡研究，研究卫星移动通信系统负载均衡体系架构，以实现交叠区域过载用户分流和信关站负载分担。

发明内容

针对包含多颗移动通信卫星和多个地面信关站的卫星移动通信系统所出现的负载不均衡问题，本发明公开了一种多星多信关站的卫星移动通信系统负载均衡体系架构，卫星移动通信系统负载均衡体系架构分为物理实体域和逻辑功能域；卫星移动通信系统负载均衡体系架构的物理实体域包括空间段、地面段和用户段，空间段包括移动通信卫星，地面段包括一个运维管控中心和多个信关站，用户段包括部署于陆地、海上和空中的多种形态的用户终端；卫星移动通信系统负载均衡体系架构的逻辑功能域包括用户层、业务层、承载层和链路层；用户层用于进行用户终端分类，将用户终端分为多个用户群；业务层用于进行通信业务分类，将通信业务分为基本业务和定制补充业务；基本业务包括电信业务、承载业务和补充业务；定制补充业务包括应急救生短消息、视频回传、位置信息服务、即时通信和状态信息采集；承载层分为核心承载子层和接入承载子层；链路层用于根据通信传输条件，选用相应的调制编码方式实现可靠传输。

本发明还公开了一种利用所述的多星多信关站的卫星移动通信系统负载均衡体系架构进行负载均衡的方法，其包括：

S1，卫星移动通信系统将信关站与承载层进行逻辑映射，多个信关站共同构成一个核心网，各信关站与若干用户群分别构成多个接入网，实现多用户群向卫星移动通信系统的一体接入；卫星移动通信系统将运维管控中心与业务层进行逻辑映射，运维管控中心为多用户群提供基本业务并按需提供定制补充业务；卫星移动通信系统将用户终端与用户层和链路层进行逻辑映射，根据用户终端能力指标和应用环境，卫星移动通信系统选择应用相应的通信模式与用户终端进行通信；

所述的用户终端能力指标包括终端天线指标、发射功率、终端数量等通信能力指标。

S2，卫星移动通信系统通过用户终端接入控制，进行多颗移动通信卫星之间的负载均衡；

所述的步骤S2，具体包括：

S21，运维管控中心获取各移动通信卫星的实时负载量、过去T时长内的平均负载量和波束覆盖区域，第i颗移动通信卫星的实时负载量记为L_i，第i颗移动通信卫星的过去T时长内的平均负载量记为L_avg,i，第i颗移动通信卫星的波束覆盖区域记为A_i，其中i＝1,2,...,N，N为卫星移动通信系统中移动通信卫星的总数量；