[发明专利]一种部署UPF的星载gNB基站及其数据处理方法

说明书

本发明公开了一种部署UPF的星载gNB基站及其数据处理方法，所述方法包括如下步骤：落地地面核心网的数据交换数据处理方法和通过星载用户面UPF功能单元实现T2T的直接数据交换数据处理方法。本发明解决星上再生处理，完成地面5G设备对卫星的直接接入，无需地面关口站协议转换，有利于地面5G网络与卫星网络的深度融合，与现有的星上透明转发相比实现上下链路的解耦，提高传输效率。

技术领域

本发明属于地面5G网络与卫星网络融合系统的实现方法技术领域，尤其涉及一种部署UPF的星载gNB基站及其数据处理方法。

背景技术

近年来，互联网卫星星座的发展突飞猛进，典型的代表系统包括O3b、一网系统(OneWeb)和SpaceX计划打造的Starlink互联网星座。这些互联网星座大都采用几十甚至几百颗小卫星星座组网实现大范围覆盖，多采用Ka或Ku频段，系统容量大幅度提高，可以为传统互联网架设成本过于昂贵的地区提供高速宽带互联网接入服务。而5G技术是继4G之后，为了满足智能终端的快速普及和移动互联网的高速发展而研发的新一代移动通信技术，是面向人类信息社会需求构建新型移动通信网络的基石，5G技术的快速发展以及6G技术的开拓研究将为未来社会的发展带来一场巨大的革新。

未来，卫星通信系统与地面5G网络相融合，共同构成全球无缝覆盖的海、陆、空、天一体化综合通信网，满足用户无所不在的多种业务需求，而星地一体化系统的核心网全部功能如果都置于地面，则终端间通信必须经过卫星中继后回到地面核心网方可实现数据交换，无法支持T2T业务以及宽带网状用户专网的构建。此外，受制于卫星平台功耗等的客观约束，星上处理器资源受限。因此通过一种轻量化技术将核心网UPF网元部署在星载gNB基站上，对实现星上再生处理并支持T2T业务将具有重要意义。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种部署UPF的星载gNB基站及其数据处理方法，解决星上再生处理，完成地面5G设备对卫星的直接接入，无需地面关口站协议转换，有利于地面5G网络与卫星网络的深度融合，与现有的星上透明转发相比实现上下链路的解耦，提高传输效率。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种部署UPF的星载gNB基站的数据处理方法，所述方法包括如下步骤：落地地面核心网的数据交换数据处理方法和通过星载用户面UPF功能单元实现T2T的直接数据交换数据处理方法。

上述部署UPF的星载gNB基站的数据处理方法中，落地地面核心网的数据交换数据处理方法包括如下步骤：星地反向链路数据处理步骤和星地前向链路数据处理步骤。

上述部署UPF的星载gNB基站的数据处理方法中，所述星地反向链路数据处理步骤包括如下步骤：

(1)星载处理器硬件平台物理层通过空中无线接口收到来自地面5G终端的数据，经过MAC、RLC、PDCP以及SDAP层的协议解析后，将解析出的数据包由星载5GgNB基站上的GTP编码解码器进行协议转换处理得到新的数据流；

(2)GTP编码解码器对步骤(1)产生的数据流进行GTP-U隧道编码处理，处理后的数据通过多跳星间链路的承载发送到与目的地面关口站GW连接的卫星，再通过星地馈电接口发送给地面关口站GW；

(3)地面关口站GW将步骤(2)生成的数据通过地面光纤网以透明转发形式发送至地面核心网的地面用户面UPF功能单元；

(4)地面核心网的地面用户面UPF功能单元对步骤(3)得到的数据进行GTP-U的隧道解码处理，对解码处理过的数据做QoS、常规计费，并将由解码处理过的数据产生的管理和状态信息通过地面N4接口传送至地面核心网SMF单元；

(5)地面用户面UPF功能单元通过N6接口将步骤(4)中解码处理过的数据发送到网络侧DN。

上述部署UPF的星载gNB基站的数据处理方法中，所述星地前向链路数据处理步骤包括如下步骤：