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1、(10)申请公布号 CN 102883374 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 8 3 3 7 4 A *CN102883374A* (21)申请号 201210388489.5 (22)申请日 2012.10.15 H04W 28/16(2009.01) H04W 72/04(2009.01) H04W 84/06(2009.01) (71)申请人航天恒星科技有限公司 地址 100086 北京市海淀区知春路82号院 (72)发明人刘海客 邹光南 石云 张华健 王海涛 (74)专利代理机构中国航天科技专利中心 11009 代理人安丽 (54) 发明名称 一种。
2、卫星通信系统的资源分配方法 (57) 摘要 本发明公开了一种卫星通信系统的资源分配 方法，包括以下步骤：SGSN根据被附着的卫星终 端的业务申请的步骤；主站根据业务资源请求确 定被附着的卫星终端的业务申请的业务资源的步 骤；主站接收SGSN根据业务资源发送的数据的 步骤。同时本发明还提供了一种卫星通信系统中 主站向卫星终端的资源分配方法，包括以下步骤： 卫星终端向主站发送资源请求信令的步骤；主站 根据卫星终端的资源请求信令确定时隙资源的步 骤；卫星终端根据主站确定的时隙资源主站发送 数据的步骤。本方法采用3G核心网成熟设备为卫 星通信系统提供业务QoS保障策略，对不同类型 的业务与信令进行资源。
3、分配提高了卫星无线资源 的利用率，保证了该卫星通信系统承载业务的实 时性保障。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种卫星通信系统的资源分配方法，所述卫星通信系统包括卫星连接部分和3G核 心网，所述卫星连接部分包括用于连接局域网的卫星终端、用于管理卫星终端的主站，以及 用于实现卫星终端与主站通信的卫星，所述3G核心网包括SGSN，所述SGSN与所述主站相 连，其特征在于： (1)所述SGSN根据被附着的卫星终端的业务申请，向主站发送业务资源。
4、请求，并转入 步骤(2)； (2)所述主站根据业务资源请求确定被附着的卫星终端的业务申请所述的业务资源； 若所述主站的能够满足该所述业务资源，则转入步骤(3)，否则通知所述SGSN重新根据所 述业务申请发送业务资源请求； (3)所述主站接收所述SGSN根据所述业务资源发送的数据；并对所述数据进行分离获 得无线连接信令队列、分组业务队列和分组业务连接信令队列； (4)所述主站按照无线连接信令优于分组业务连接信令优于分组业务的顺序向所述卫 星终端发送无线连接信令队列、分组业务队列或分组业务连接信令队列。 2.如权利要求1所述的一种卫星通信系统的资源分配方法，其特征在于：所述业务资 源请求由所述SG。
5、SN通过RAB分配请求信令发送到所述主站。 3.如权利要求1所述的一种卫星通信系统的资源分配方法，其特征在于：所述主站根 据业务资源请求的业务类型、业务速率以及业务的QoS信息确定所述业务资源。 4.如权利要求1所述的一种卫星通信系统的资源分配方法，其特征在于：被附着的卫 星终端在完成向所述3G核心网的附着前，所述主站将所述3G核心网向所述卫星终端发送 的附着信令添加于所述分组业务连接信令队列中。 5.如权利要求1所述的一种卫星通信系统的资源分配方法，其特征在于：所述主站为 每个被附着的卫星终端维持一个用于保持连接，并抵御突发流量的静态资源。 6.一种卫星通信系统中主站向卫星终端的资源分配方法。
6、，其特征在于： 卫星终端将与主站间用于维持无线连接的信令、接收到的分组数据以及与所述3G间 用于维持分组连接的信令分别加入无线连接信令队列、分组业务队列和分组连接信令队 列，同时向主站发送资源请求信令； 所述主站根据所述卫星终端的资源请求信令确定时隙资源； 所述卫星终端根据所述主站确定的时隙资源向所述主站发送无线连接信令队列、分组 业务队列和分组连接信令队列。 7.如权利要求6所述的一种卫星通信系统的中主站向卫星终端的资源分配方法，其特 征在于：所述主站若无法在接收到卫星终端的资源请求信令时确定时隙资源，则在等待系 统设定时间后，重新根据所述资源请求信令确定时隙资源。 8.如权利要求6或7所述。
7、的一种卫星通信系统的中主站向卫星终端的资源分配方法， 其特征在于：所述时隙资源由所述主站通过突发计划时间信令传输到所述卫星终端。 9.如权利要求6所述的一种卫星通信系统的中主站向卫星终端的资源分配方法，其 特征在于：所述卫星终端利用回传业务突发包向所述主站发送无线连接信令队列、分组业 务队列和分组连接信令队列，其中无线连接信令队列填充于所述回传业务突发包的信令部 分；所述分组业务队列和所述分组连接信令队列按照维持无线连接的信令优于分组业务的 顺序填充于所述回传业务突发包的数据部分。 权 利 要 求 书CN 102883374 A 1/5页 3 一种卫星通信系统的资源分配方法 技术领域 0001。
8、 本发明属于卫星通信技术领域，涉及一种卫星通信系统的资源分配方法，同时还 涉及一种卫星通信系统中主站与卫星终端间的资源分配方法。 背景技术 0002 卫星通信相较其他通信技术具有独特的优势，尤其是其不受地理环境、位置距离 等因素的影响。目前卫星通信技术迅猛发展，大容量宽带通信卫星的出现使得卫星通信承 载各种多媒体业务成为可能。随着卫星通信的广泛应用，其组网规模不断扩大，接入卫星通 信系统的终端数量也在不断增加。以往的卫星通信系统在资源分配方面无法对所承载的分 组业务进行详细的区分，尤其在终端数量庞大的情况下，不能依据不同终端不同业务类型 完成无线资源的分配，在资源分配的过程中不能体现QoS保障。
9、过程，缺乏对实时性业务传 输的严格控制。 发明内容 0003 本发明的技术解决问题是：为了保障大规模卫星终端资源分配的高效性与有效 性，本发明提供了一种卫星通信系统的资源分配方法，本方法在将卫星接入部分接入3G核 心网后，采用3G核心网成熟设备为卫星通信系统提供业务QoS保障策略，对卫星接入部分 不同类型的业务与信令进行资源分配提高了卫星无线资源的利用率，保证了该卫星通信系 统承载业务的实时性保障。 0004 本发明的技术解决方案是： 0005 本发明所述资源分配方法包括以下步骤： 0006 (1)所述SGSN根据被附着的卫星终端的业务申请，向主站发送业务资源请求，并 转入步骤(2)； 000。
10、7 (2)所述主站根据业务资源请求确定被附着的卫星终端的业务申请所述的业务资 源；若所述主站的能够满足该所述业务资源，则转入步骤(3)，否则通知所述SGSN重新根据 所述业务申请发送业务资源请求； 0008 (3)所述主站接收所述SGSN根据所述业务资源发送的数据；并对所述数据进行分 离获得无线连接信令队列、分组业务队列和分组业务连接信令队列； 0009 (4)所述主站按照无线连接信令优于分组业务连接信令优于分组业务的顺序向所 述卫星终端发送无线连接信令队列、分组业务队列或分组业务连接信令队列。 0010 进一步的，在上述资源分配方法中，所述业务资源请求由所述SGSN通过RAB分配 请求信令发。
11、送到所述主站， 0011 进一步的，在上述资源分配方法中，所述主站根据业务资源请求的业务类型、业务 速率以及业务的QoS信息确定所述业务资源。 0012 进一步的，在上述资源分配方法中，被附着的卫星终端在完成向所述3G核心网的 附着前，所述主站将所述3G核心网向所述卫星终端发送的附着信令添加于所述分组业务 说 明 书CN 102883374 A 2/5页 4 连接信令队列中。 0013 进一步的，在上述资源分配方法中，所述主站为每个被附着的卫星终端维持一个 用于保持连接，并抵御突发流量的静态资源。 0014 在上述卫星通信系统中主站向卫星终端的资源分配方法，包括以下步骤： 0015 卫星终端将。
12、与主站间用于维持无线连接的信令、接收到的分组数据以及与所述3G 间用于维持分组连接的信令分别加入无线连接信令队列、分组业务队列和分组连接信令队 列，同时向主站发送资源请求信令； 0016 所述主站根据所述卫星终端的资源请求信令确定时隙资源； 0017 所述卫星终端根据所述主站确定的时隙资源向所述主站发送无线连接信令队列、 分组业务队列和分组连接信令队列。 0018 进一步的，在上述主站向卫星终端的资源分配方法中，所述主站若无法在接收到 卫星终端的资源请求信令时确定时隙资源，则在等待系统设定时间后，重新根据所述资源 请求信令确定时隙资源。 0019 进一步的，在上述主站向卫星终端的资源分配方法中。
13、，所述时隙资源由所述主站 通过突发计划时间信令传输到所述卫星终端。 0020 进一步的，在上述主站向卫星终端的资源分配方法中，所述卫星终端利用回传业 务突发包向所述主站发送无线连接信令队列、分组业务队列和分组连接信令队列，其中无 线连接信令队列填充于所述回传业务突发包的信令部分；所述分组业务队列和所述分组连 接信令队列按照维持无线连接的信令优于分组业务的顺序填充于所述回传业务突发包的 数据部分。 0021 本发明与现有技术相比具有如下优点： 0022 (1)本发明可有效提高所承载业务的实时性保障。本发明采用资源分配方法与承 载业务的QoS特性相结合的方法，3G核心网为所承载的业务提供QoS策略。
14、，主站依据所获取 的QoS策略将不同的分组业务映射至不同的QoS特性队列中，在分配资源时，根据不同的调 度优先级为分组业务分配资源，以达到核心网所配置的QoS要求。这种资源分配方法以业 务QoS特性为基础，资源分配方案更加符合业务传输要求，可有效降低高实时性业务的传 输时延与时延抖动，提高实时性业务的传输保障。 0023 (2)本发明可减少卫星通信系统资源过载情况的发生。本发明采用依据系统当前 资源情况准入业务接入，在主站获取QoS参数时，首先依据申请业务的业务资源请求，查看 底层无线资源是否足够，如果资源不足，则不接入此业务，通过这种机制，可以防止在资源 受限的情况下接入新的申请业务，导致系。
15、统突发流量过大，影响已承载业务的传输。 0024 (3)本发明可完成大规模卫星终端的资源分配任务。目前卫星通信系统需要接入 的卫星终端数量不断增加，资源分配的处理能力与资源的高效利用是考验一个卫星通信系 统的重要指标，本发明所提资源分配方法采用信令与业务分离的调度方法，依据3G核心网 的QoS策略为不同业务分配时隙资源，可有效提高卫星无线资源的利用率，避免出现由于 过多接入卫星终端争抢资源而引起的系统崩溃。 附图说明 0025 图1为卫星通信系统示意图； 说 明 书CN 102883374 A 3/5页 5 0026 图2为主站前向链路资源分配方法流程； 0027 图3为卫星终端回传链路资源分。
16、配方法流程。 具体实施方式 0028 下面就结合附图对本发明做进一步介绍。 0029 如图1所示为本发明中接入3G核心网的卫星通信系统组成，在图1中，本系统由 两部分组成，一部分为卫星接入部分：包括卫星终端、主站、卫星；一部分为3G核心网设备： 包括SGSN(服务GPRS支持节点；GPRS：通用无线分组业务)、GGSN(GGSN：网关GPRS支持节 点)、HLR(HLR：本地位置寄存器)。其中卫星通信系统，主站到卫星终端的前向链路采用TDM 体制，卫星终端到主站的回传链路采用MF-TDMA体制，每个卫星终端后接一个局域网，用来 为局域网中的用户提供接入分组业务。对于3G核心网设备，SGSN与主。
17、站之间采用Iu接口、 SGSN与GGSN之间采用Gn接口、SGSN与HLR之间采用Gr接口、GGSN与HLR之间采用Gc接 口、GGSN可通过Gi接口后接因特网、通过Gp接口后接PLMN网络。卫星终端可通过接入主站 获得无线信道资源，建立无线连接，卫星终端通过接入3G核心网中，进行鉴权、加密、认证， 3G核心网为卫星终端分配业务信道，建立业务连接，并对会话过程进行控制，提供QoS与计 费功能。 0030 本发明的资源分配方法涉及两个部分： 0031 (1)主站前向链路部分 0032 主站前向链路资源分配方法流程如下图2所示： 0033 主站与卫星终端成功建立无线连接后，卫星终端进入附着过程，卫。
18、星终端进入 SYNC(同步)状态，此时触发主站为每个进入附着过程的卫星终端分配一较小资源(量级为 几K bit/s)，此较小资源用于分配给附着过程中传输附着信令所需的时隙资源，此较小资 源大小等于整个附着过程中所有信令大小的最大值或由主站动态资源分配获得，并由终端 突发计划时间信令下发至各个卫星终端。 0034 主站将前向发送的附着信令映射至系统三种承载队列中的一种，即承载维持分组 业务连接信令的队列申，将保持无线连接的信令映射至承载维持无线连接信令的队列中， 主站发送信令时，附着信令的调度优先级低于维持无线连接信令的调度优先级，在每一个 发送周期中，维持无线连接的信令优先获得时隙资源。当附着。
19、过程结束后，卫星终端进入 附着状态，此时触发主站将分配给附着信令的较小资源撤销，主站为卫星终端维持一个CRA 资源分配，此CRA资源目的为使系统保持一种连接状态，并抵御突发流量，卫星终端进入业 务申请过程，主站为卫星终端业务申请信令分配资源采用动态资源分配方式。 0035 当卫星终端向SGSN申请分组业务连接后，SGSN向主站发送RAB(无线接入承载， Radio Access Bearer)分配请求信令作为业务资源请求，主站依据接收到的信令建立RAB， 完成RAB配置，提取信令中有关QoS配置信息，其中的QoS配置信息由GGSN依据申请业务 信令生成，包括业务类型、速率等。主站依据提取出的Q。
20、oS信息参数计算出此分组业务所需 无线资源容量，主站根据计算分组业务所需资源情况进行准入控制，主站判断目前网络资 源情况是否能够满足此业务接入，如果资源足够，则准入接入，如不足，则通知所述SGSN进 入QoS协商过程重新根据所述业务申请发送业务资源请求。 0036 QoS协商过程为，如果资源不足，主站通过发送RAB分配回应信令来告诉SGSN本次 说 明 书CN 102883374 A 4/5页 6 指配RAB失败，并将失败原因参数写入此回应信令中，SGSN收到失败消息后，将根据失败原 因降低申请业务的QoS要求，依据新的QoS要求发起新的RAB指配过程。 0037 在经过上述的准入控制之后，主。
21、站将接收到的数据按类型进行分离，该分类过程 可通过包过滤器实现，通过包过滤器首先将信令与业务分离，信令由信令队列承载，业务由 业务队列承载，包过滤器将不同QoS特性的分组业务映射至不同的承载队列中。包过滤器 对分组业务数据的过滤参数为IP五元组：源目的IP地址、源目的端口号和协议类型。IP五 元组与业务QoS特性的对应关系存在于核心网向主站传递的QoS信息中。所述信令队列包 括用于承载主站和卫星终端之间无线连接信令的无线连接信令队列和用于承载卫星终端、 主站和3G核心网间分组业务连接信令的分组业务连接信令队列，所述业务队列包括分组 业务队列，分组业务队列在主站中不唯一，不同的分组业务队列具有不。
22、同的QoS特性，其接 受调度的概率不同，用以保持分组业务的QoS要求，其调度优先级比信令队列的优先级低。 0038 在主站的每一次发送周期中，对维持主站与卫星终端之间无线连接的信令采用周 期性调度的策略，并具有最高的调度优先级，对于维持主站、卫星终端与核心网之间的分组 业务连接的信令，将与分组业务一起在每个调度周期中按照优先级次序进行调度。 0039 对于维持分组业务连接的信令和分组业务两者之间的调度，按照优先级次序进行 调度，其中分组业务连接信令的优先级将高于所有分组业务的优先级，在每个调度周期中， 将优先获得调度，对于所有分组业务将采用实时性调度算法 0040 在为队列中的信令与分组业务分。
23、配资源时，主站将周期性的为维持主站与卫星终 端之间无线连接的信令分配时隙，在此周期中，时隙资源将首先满足维持无线连接的信令， 当所有有关无线连接的信令发送完毕之后，再为其他信令与分组业务分配时隙资源，对于 与分组业务连接有关的信令和分组业务数据，在主站的每一个发送周期中，将优先满足分 组业务连接有关信令的时隙资源，当分组业务连接有关信令发送完毕或目前暂无此类信令 时，主站为所承载的分组业务数据分配时隙资源，分组业务数据之间依照调度结果，并且在 发送周期内时隙资源足够的情况下，为分组业务分配时隙资源，获得资源的数据组成前向 数据流，由主站发出。 0041 卫星终端回传链路部分 0042 卫星终端。
24、回传链路资源分配方法流程如下图3所示： 0043 卫星终端进入SYNC(同时)状态，即主站与卫星终端之间无线链路建立之后，卫星 终端接收主站发送的终端突发计划时间信令，信令中包含主站为每一进入附着过程的卫星 终端分配的用于传输附着信令的时隙资源，此资源为一较小时隙的静态资源(量级为几K bit/s)，维持无线连接信令的资源分配由主站规划获得，并从终端突发计划时间信令中获 取。卫星终端完成附着过程后，卫星终端进入业务连接过程，卫星终端将通过资源请求信令 向主站请求资源，所请求得到的资源由主站发送终端突发计划时间信令通知，用来分配给 建立业务连接的信令，维持无线连接信令的资源由主站规划，并同样由终。
25、端突发计划时间 信令下发。 0044 在分组业务连接建立之后，卫星终端将接收到的数据送入卫星终端的包过滤器， 通过包过滤器首先将信令与业务分离，信令由信令队列承载，业务则由业务队列承载，包过 滤器将不同QoS特性的分组业务映射至不同的承载队列中，共有三种类型的承载队列，即 无线连接信令队列、分组业务队列和分组连接信令队列，同时向主站发送资源请求信令。 说 明 书CN 102883374 A 5/5页 7 0045 卫星终端通过向主站发送携带资源需求参数的资源请求信令，请求主站为卫星终 端分配时隙资源，资源请求信令请求时隙资源包括维持分组业务连接的信令时隙资源与分 组业务时隙资源，两者时隙资源的。
26、分配量要视主站当前时隙资源分配情况而定，如果此次 分配无法满足卫星终端必须的维持无线连接的信令时隙资源，则此次请求在主站中进入排 队，等待系统设定时间后重新分配。如果资源满足，主站将资源请求信令资源请求的分配结 果写入终端突发计划时间信令中，并将其发送给卫星终端，卫星终端接收到终端突发计划 时间信令后，提取获得的资源参数。对于卫星终端信令所需资源，由主站规划卫星终端信令 发送所需时隙，并将规划结果写入终端突发计划时间信令中， 0046 卫星终端对三种队列的调度策略采用下述方法：对承载维持无线连接信令的队 列，在卫星终端的每一次发送时刻将其填入回传突发包的信令部分中；对于承载维持分组 业务连接信。
27、令的队列和分组业务的队列，采用按优先级调度的策略，并将其填入回传突发 包的业务部分中，其中维持分组业务连接信令的优先级高于分组业务的优先级；对于分组 业务的调度，对不同QoS特性的分组业务采用实时性调度算法进行调度。 0047 实时性调度算法是综合考虑QoS参数、队列状态参数的情况下，获得队列调度优 先级的算法，其中需要综合考虑的参数包括：业务所支持的最大比特速率、业务在调度周期 内所获得的平均数据率、业务分组队列列首的等待时间、业务分组的传输时延和丢包率界 限，在每一个调度周期之前，需综合比较上述参数，用以获得分组业务调度优先级，以达到 良好的调度效果与传输业务性能。 0048 卫星终端回传。
28、突发包由两部分组成，其中前部分用于传输信令，后部分为用于传 输业务的回传业务突发包，在资源分配中，维持无线连接信令按照主站规划获取时隙资源， 并将其按规划写入卫星终端回传突发包中用于传输信令的部分，通过资源请求信令申请得 到的资源分配给用于维持分组业务连接信令与分组业务的传输中，时隙资源将优先满足维 持分组业务连接的信令，并将信令写入卫星终端回传突发包的信令部分，在满足信令之后， 将剩余时隙资源分配给分组业务，并将其写入卫星终端回传业务突发包中。 0049 在业务连接过程中，主站为卫星终端分配时隙资源方法采用动态资源分配的方 式，其中包括CRA(固定速率分配)、RBDA(基于速率的动态容量)、。
29、VBDC(基于通信量的动态 容量)、FCA(自由容量分配)等分配方式，主站根据卫星终端的资源请求方式，采用上述方 式中的一种或几种方法进行资源分配。 0050 本发明可为接入3G核心网的卫星通信系统提供高效合理的资源分配方法，使卫 星通信的资源分配机制与核心网的会话管理控制功能相融合，卫星通信系统承载的业务依 据不同的QoS保障参数，获取不同级别的资源保障，可有效保障实时性较高业务与系统信 令的传输，提高卫星通信系统的性能与用户业务体验。 0051 本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。 说 明 书CN 102883374 A 1/3页 8 图1 说 明 书 附 图CN 102883374 A 2/3页 9 图2 说 明 书 附 图CN 102883374 A 3/3页 10 图3 说 明 书 附 图CN 102883374 A 10 。