[发明专利]一种非地面移动通信网络下基于L2内部数据迁移的低时延切换方法

说明书

本发明公开了一种非地面移动通信网络下基于L2内部数据迁移的低时延切换方法，属于移动通信领域。在非地面移动通信网络中，从源基站迁移到目的基站的L2各子层的相关信息主要包含未发送到低层的数据和未递交高层的数据等。通过L2各子层信息的迁移，可尽快的恢复切换过程中L2的数据传输功能。对于非地面移动通信网络中大空口时延场景下的切换过程，该发明能够有效缩短切换过程中的数据中断时间，提升用户的业务感受。

技术领域

本发明属于移动通信领域，具体涉及到一种非地面移动通信网络中基于L2内部数据迁移的低时延切换方法。

背景技术

随着无线通信事业的发展，人们可通过终端在地面移动网络覆盖范围下进行通信，但是地面移动网络的覆盖范围有限，在远洋、沙漠和一些偏远地区建站困难，信号难以覆盖。实现通信服务全球、无缝覆盖已成为目前无线通信领域的主要目标方向。非地面移动通信网络提供了更加灵活和覆盖性能更优的选择。以非地面移动通信网络中的卫星移动通信系统为例，卫星移动通信系统可以实现全球无缝覆盖，解决地面网的盲区覆盖问题或稀有用户密度区域的基本通信问题，同时在出现自然灾害或热点地区，弥补了地面通信覆盖范围的不足。低轨卫星由于轨道高度低，因此星地传输时延较小且路径损耗较少，通过使用多个卫星组成星座就能覆盖整个地球。借助星上多波束天线的使用，在地面形成多个重叠的蜂窝状服务小区，小区内的用户可以接入至少一颗卫星来获得通信服务。由于围绕地球高速旋转运动的低轨卫星对某一区域只能实现有限面积，有限时间的非连续覆盖。此外，当终端穿越相邻波束覆盖区的边界时，用户无法继续从当前波束获得服务，需要被动转移到新的波束覆盖区。对于低轨卫星，终端发生波束切换的时间在秒级，发生星间切换的时间在分钟级。降低卫星移动带来的频繁切换对用户业务的影响，成为一个急需解决的问题。

目前卫星移动通信系统中，比较倾向于在地面移动通信系统的技术体系上，进行一些必要的改造设计，以实现星地空口融合。现有地面移动通信系统中，切换时，L2协议栈主要根据业务的Qos要求，提供基于无损或者无缝的数据传输服务。如图2所示，L2信令面和数据面的协议栈组成示意图。现有地面移动通信系统中，在密钥不发生变更的情况下，切换分解到 L2内部子层的功能，主要如下：

1)PDCP层

地面移动通信4G体系下，PDCP在源侧和目的侧之间做数据转发；地面移动通信5G体系下，PDCP执行数据恢复流程。切换完成后，对端的PDCP接收实体，会发送PDCP状态报告，告知PDCP发送实体，有哪些PDCP SDU需要重传。

2)RLC层

丢弃所有的数据、重置所有的定时器和状态变量。

3)MAC层

重置所有的缓存、数据等。

在卫星移动通信系统下，在切换过程中，数据面暂停传输，RLC层、MAC层和PHY层的未发送和未接收的数据都会被丢弃，切换完成后，接收端可反馈PDCP层状态报告，通知发送端报文的丢失情况。发送端接收到状态报告以后，会根据状态报告的指示，开始在PDCP层重新传输对端未收到的报文。对于卫星移动通信系统，双向的链路时延在40ms以上，大传输时延会增加L2各子层缓存数据量：

1.对于PHY层，大的传输时延，需要更多的HARQ进程来支持并发式传输。以40ms的双向链路时延来说，在子载波为120KHz的配置下，至少需要320个HARQ进程。为了实现HARQ合并功能，接收端可能会保存约37M bytes的缓存数据。

2.对于MAC层，从数据发送到收到HARQ反馈的时延超过40ms，这个时延远超地面的2ms。由于反馈的时延比较大，导致MAC层会存储这40ms发送出去尚未收到HARQ反馈的报文，这个数据量大概在5M bytes左右。