技术领域
[0001] 本发明属于低轨卫星移动通信移动性管理技术领域，具体涉及一种用于低轨卫星的波束关闭群组切换方法。
相关背景技术
[0002] 低轨卫星星座具有信号延迟低、功率强、全球无缝覆盖的特点，随着国内外低轨卫星互联网的热潮，低轨通信卫星得到迅速发展。一方面，由于低轨卫星运动速度快，单星波束数量较多，单星和单波束的过顶时间短，因此用户需要进行频繁无感切换以保持QOS良好的连续通信；另一方面，由于干扰等因素也会导致发送切换。一种优异的切换策略和技术，能降低切换时延、切换频率、提高信道利用率等，能提升系统服务性能。
[0003] 目前，低轨卫星星座以极轨星座为主，在两极地区由于多个轨道面汇聚，大量波束会产生严重干扰，所以星座在接近极地地区需要按一定策略关闭波束。当波束关闭时，如果不是立即关闭，则接入网控制器会在波束关闭前，将波束关闭前不会自动切换到其他波束的连接态终端提前切换到其他波束，接入网控制器向位置服务器查询该类终端可切换波束，并执行切换过程。在上述切换过程中，关闭波束会影响该波束下原接入终端的切换方案以及即将切入该波束终端的切换方案；因此急需一种针对关闭波束导致终端切换的切换策略。
具体实施方式
[0024] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025] 本发明所设计的一种基于波束关闭的群组切换方案中的群组切换方案，结合基于位置与基于测量的切换方案，使用基于群组的切换机制，针对低轨卫星运动至两极地区，由于大量波束产生干扰，网络主动关闭波束的场景，通过修改信令格式，增添信元，设置时间门限值，提出波束最大连接数切换判决方法，提出了一种适用于低轨卫星星间与星内基于波束关闭的切换方案。
[0026] 一种用于低轨卫星的波束关闭群组切换方法，如图1所示，该方法包括：
[0027] S1：接入网控制器从网管中获取波束关闭信息，将获取的信息发送给位置服务器；
[0028] S2：位置服务器根据波束关闭信息判断待关闭的波束是否有终端接入，若有终端接入，则执行步骤S3，若没有终端接入，则判断待关闭波束是否在某个终端的切换路径上，若不在，则判断关闭波束是否存在该终端的领区测量列表里，若不存在，则结束；否则，更新波束邻区列表；
[0029] S3：设置阈值t；判断当前时刻与波束待关闭时刻的差值是否小于设置的阈值t；若小于t，则采用基于位置的切换策略；若大于t，则采用基于测量的切换策略；
[0030] S4：位置服务器执行切换策略后发起系统信息更新、波束更新以及测量配置更新过程。
[0031] 一种用于低轨卫星的波束关闭群组切换方法的具体实施方式，包括：一种自适应多策略的切换机制；该机制适用于由于波束关闭导致的切换。根据波束关闭信息，提前将该波束下的终端通过群组切换的方式切换至其他波束，同时对即将切入该波束的终端通过信令进行配置更新，一种基于波束关闭的群组切换方案具体步骤如下：
[0032] 步骤A.接入网控制器从网管获取波束关闭信息(周期性更新)，推送给位置服务器；位置服务器判断即将关闭的波束下是否有终端接入。
[0033] 步骤B.若没有，判断是否有即将切入该波束的终端，若同样没有，则结束流程。
[0034] 步骤C.若有终端接入，判断当前时刻与波束关闭时刻的差值是否小于t；大于t使用基于测量的切换策略，小于t使用基于位置的切换策略；在执行切换策略中，由位置服务器判断切换的目标波束，而位置服务器通过NEIGHBOR BEAMS UPDATE INDICATION(相邻波束更新指示)消息中UE List中HandoverList IE(切换列表)指示接入网控制器。
[0035] 步骤D.若没有终端接入，但是有即将切入该波束的终端，位置服务器更新波束邻区列表，位置服务器通过NEIGHBOR BEAMS UPDATE INDICATION(相邻波束更新指示)消息中UE List中Neighbor BeamList IE(邻居波束列表)指示接入网控制器。
[0036] 步骤E.接入网控制器发起系统信息更新、波束切换及测量配置更新流程。
[0037] 作为本发明的一种优选技术方案，位置服务器根据波束关闭信息执行切换判决，具体过程包括：网络能够提前获得波束关闭信息，本方案中在BEAMS DELETE INDICATIO(光束删除指示)消息中添加Delete Time(删除时间)信元用于指示波束关闭时间的和Handover Mode(移交模式)信元用于接入网告知位置服务器切换模式。
[0038] 1)若基于位置切换(Handover Mode取值为locationbased)，位置服务器应更新以下终端的切换列表：a)关闭波束下的终端；b)切换路径包含关闭波束的终端。位置服务器通过NEIGHBOR BEAMS UPDATE INDICATION消息中UE List指示接入网控制器。该场景下UE List中的Neighbor BeamList IE不需要携带。Beam List可以携带，用于Idle态终端的波束重选。
[0039] 2)若基于测量切换(Handover Mode取值为measurementbased)，位置服务器应判断关闭波束下的终端切换的目标波束，并通过NEIGHBOR BEAMS UPDATE INDICATION消息中UE List指示接入网控制器，位置服务器需判断测量波束列表中包含关闭波束的终端，更新其测量波束列表，并通过UE List指示接入网。Beam List可以携带，用于Idle态终端的波束重选。
[0040] 3)若基于综合模式切换(Handover Mode取值为combinbased)，位置服务器综合位置信息与测量报告判断关闭波束下的终端切换的目标波束，并通过NEIGHBOR BEAMS UPDATE INDICATION消息中UE List指示接入网控制器，位置服务器需判断测量波束列表中包含关闭波束的终端，更新其测量波束列表，并通过UE List指示接入网。Beam List可以携带，用于Idle态终端的波束重选。
[0041] 如图2所示，采用基于位置的切换策略包括：接入网控制器发送波束删除指示给位置服务器，位置服务器接收到波束删除指示后将切换模式指示为基于位置切换模式；位置服务器基于位置信息通过切换判决算法判断关闭波束的切换目标波束；获取目标波束当前连接终端数量和波束关闭时待切换到目标波束的终端数量，将目标波束当前连接终端数量和待切换到目标波束终端数量求和，得到终端总数量Target Beam UE；判断Target Beam UE是否大于目标波束可接入终端数量，若Target Beam UE大于目标波束可接入终端数量，则位置服务器根据终端位置将部分终端的目标波束更新为其他波束，并判断关闭波束是否在某个终端的切换路径上；否则，直接判断待关闭波束是否在某个终端的切换路径上，若不在，则判断关闭波束是否存在该终端的领区测量列表里，若不存在，则结束；否则，更新波束邻区列表。
[0042] 根据位置信息位置服务器通过切换判决算法确定关闭波束的切换目标波束的过程包括：根据服务器的位置信息计算切换波束信号强度的RSS平均值，将计算出的RSS平均值与算法中设置的切换判决门限相对比，若RSS平均值满足设置的切换判决门限，则将该切换波束作为关闭波束的切换目标，若RSS平均值不满足设置的切换判决门限，则该切换波束不为关闭波束的切换目标。
[0043] 采用基于测量的切换策略包括：接入网控制器发送波束删除指示给位置服务器，位置服务器接收到波束删除指示后将切换模式指示为自适应切换模式；位置服务器基于自适应的测量报告和位置信息采用切换判决算法获取关闭波束的切换目标波束；获取目标波束当前连接终端数量和波束关闭时待切换到目标波束的终端数量，将目标波束当前连接终端数量和待切换到目标波束终端数量求和，得到终端总数量Target Beam UE；判断Target Beam UE是否大于目标波束可接入终端数量，若Target Beam UE大于目标波束可接入终端数量，则位置服务器根据信号强度或服务时间将部分终端的目标波束更新为其他波束，并判断关闭波束是否在某个终端的领区测量列表里；否则，直接判断关闭波束是否在某个终端的领区测量列表里，若不存在，则结束；否则，更新波束邻区列表。
[0044] 设置的阈值t的过程包括：若t为时间门限值，设卫星终端与接入网控制器之间测量报告信令交互为t1，切换信令交互时间为t2，接入网控制器与位置服务器切换过程中信令交互时间为t3，位置服务器执行切换策略时间为t4(包括切换流程、切换判决和更新波束列表等时间)，则设置的时间阈值为：
[0045] t≥t1+t2+t3+t4
[0046] 若当前时间T≥t，则能够支撑完成基于测量的切换，网络可采用测量报告与位置信息相结合的方式或单纯基于测量报告或位置信息进行目标波束的切换判决。
[0047] 若当前时间t>T≥t2+t3+t4，则能够不支撑完成基于测量的切换，但能够完成基于位置的切换，网络基于位置信息
[0048] 提前规划切换路径，判决切换的目标波束。
[0049] 若当前时间t2+t3+t4>T，网络基于位置信息进行切换，但有极大概率切换失败。
[0050] 基于群组的波束最大连接数切换判决方案的具体实施方式包括：
[0051] 波束关闭可能导致该波束下大量终端发生切换，波束相邻波束有限且相邻波束本身存在终端连接，极易发生切换拥塞导致切换失败，本方案通过目标波束ID进行分组，在位置服务器进行资源优化，降低切换失败概率。
[0052] 经过切换算法判决目标波束后，将目标波束相同的UE终端划分为一个群组Cluster 1，对应一个UE List包含该群组的所有终端。
[0053] 对Cluster计数，获取目标波束下已连接终端数量Target Beam Register，切换后目标波束终端数量为Target Beam UE，根据星座网络规划目标波束最大可连接终端数量Target Beam UEMax，则有：
[0054] Count(Cluster)+Target Beam Register＝Target Beam UE
[0055] 其中，Count表示计算目标波束当前连接终端数量，Cluster表示目标波束当前连接终端，Target Beam Register表示待切换到目标波束终端数量，Target Beam UE表示目标波束当前连接终端数量和待切换到目标波束终端数量的总和。
[0056] 若Target Beam UE>Target Beam UEMax，则对该群组内的UE根据Handover Mode取值的判决算法将部分终端的目标波束变更为其他波束。变更的终端应具有以下特征：
[0057] 1)除当前服务波束有两个以上波束能够为该终端提供服务；
[0058] 2)相比较未变更的终端，变更目标波束的终端测得的原始目标波束的信号强度值更低或服务时间更短。
[0059] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于波束关闭的群组切换方案，本方案基于低轨卫星通信特点，通过提前获取波束关闭信息，适应性选择基于测量报告和位置信息切换策略，能够满足多种低轨星座切换系统。根据目标波束划分群组，进行群组切换。能够满足由于关闭波束可能导致大量终端发生切换的场景，本方案综合考虑整体星座系统切换性能，提高切换成功率。
[0060] 以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
