一種衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)，包括地面站系統(tǒng)QoS保障結(jié)構(gòu)和移動(dòng)地球終端QoS保障結(jié)構(gòu)。地面站系統(tǒng)QoS保障結(jié)構(gòu)包括地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊、認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊、地面站接入路由模塊及波束QoS代理模塊；移動(dòng)地球終端QoS保障結(jié)構(gòu)包括終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊和終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊。本發(fā)明的衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)可以為電信級(jí)的語(yǔ)音或視頻電話服務(wù)、實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)、交互類業(yè)務(wù)、背景類業(yè)務(wù)等不同類型的業(yè)務(wù)提供區(qū)別服務(wù)，保證各種類型業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)流量，提升用戶體驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】一種衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星移動(dòng)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，GEO衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，Inmarsat, Thuraya, MSV, MUOS以及ACeS等GEO移動(dòng)通信系統(tǒng)相繼投入了運(yùn)營(yíng)。從架構(gòu)上看，GEO衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)大多參考了地面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。除了根據(jù)衛(wèi)星傳輸?shù)奶攸c(diǎn)重新設(shè)計(jì)空中接口以外，其他系統(tǒng)功能實(shí)體定義、接口規(guī)范以及信令體制基本保持不變。在上述系統(tǒng)中，Thuraya衛(wèi)星、ACeS提供的是與地面GSM標(biāo)準(zhǔn)相兼容的通信服務(wù)。Inmarsat-4衛(wèi)星(用于全球區(qū)域?qū)拵到y(tǒng)(Broadband Global Area Network, BGAN))以及 MUOS 衛(wèi)星則米用了 與地面 WCMDA 系統(tǒng)相類似的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。Thuraya衛(wèi)星與ACeS衛(wèi)星提供的都是電路域的服務(wù)，不存在服務(wù)質(zhì)量的問(wèn)題，當(dāng)然是以巨大的帶寬浪費(fèi)為代價(jià)的。BGAN與MUOS系統(tǒng)參考WCDMA系統(tǒng)，只是在核心網(wǎng)中引入了基于Diffserv模型的QoS保障機(jī)制，接入網(wǎng)中沒(méi)有相應(yīng)的QoS保障機(jī)制，因此無(wú)法提供端到端的QoS保障。
[0003]IETF (Internet Engineering Task Force)定義的集成服務(wù)(Intserv)和區(qū)分服務(wù)(Diffserv)是經(jīng)典的互聯(lián)網(wǎng)QoS體系結(jié)構(gòu)，也是衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中QoS體系結(jié)構(gòu)的主要參考模型。Intserv體系結(jié)構(gòu)是在異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)元素之上提供端到端的質(zhì)量保證型服務(wù)或可控負(fù)載型服務(wù)。Intserv是一種基于流的、狀態(tài)相關(guān)的體系結(jié)構(gòu)；與狀態(tài)無(wú)關(guān)的體系結(jié)構(gòu)(原來(lái)的IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)或Diffserv)相比，它所提供的服務(wù)具有更高的靈活性和更好的服務(wù)質(zhì)量保證，但是Intserv控制機(jī)制高度復(fù)雜，可擴(kuò)展性和魯棒性也相對(duì)較差，這些都阻礙了 Intserv的發(fā)展并加速了 Diffserv的誕生。Diffserv體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)在于通過(guò)簡(jiǎn)化內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的服務(wù)機(jī)制和服務(wù)對(duì)象來(lái)簡(jiǎn)單而有效地滿足實(shí)際應(yīng)用對(duì)可擴(kuò)展性的要求此夕卜，Diffserv通過(guò)面向?qū)ο蟮哪K化思想和封裝思想，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性與通用性.總之，DifTserv是一種可擴(kuò)展的、狀態(tài)無(wú)關(guān)的QoS體系結(jié)構(gòu)，它具有層次化結(jié)構(gòu)和總體集中式的控制策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)，其描述了一種靜止軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)基于全I(xiàn)P的端到端QoS (Quality ofService)保障系統(tǒng),通過(guò)在接入網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)引入Diffserv模型,解決衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中端到端的QoS保障問(wèn)題；通過(guò)引入波束QoS代理模塊負(fù)責(zé)在接入網(wǎng)絡(luò)中提供基于Diffserv模型的QoS保證。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案包括:
[0006]一種衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)，包括:地面站系統(tǒng)QoS保障結(jié)構(gòu)和移動(dòng)地球終端QoS保障結(jié)構(gòu)，所述地面站系統(tǒng)QoS保障結(jié)構(gòu)和移動(dòng)地球終端QoS保障結(jié)構(gòu)通過(guò)空中接口進(jìn)行通信，其中:地面站系統(tǒng)QoS保障結(jié)構(gòu)包括:地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的空中接口協(xié)議棧；所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊通過(guò)IP接口與地面站接入路由模塊通信，通過(guò)空中接口與移動(dòng)地球終端通信；以及將所述地面站接入路由模塊發(fā)送的IP包封裝成空中接口定義的數(shù)據(jù)包，通過(guò)空中接口發(fā)送給移動(dòng)地球終端,并將從通過(guò)空中接口接收的數(shù)據(jù)包中提取出的IP包發(fā)送給所述地面站接入路由模塊；認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊，用于為移動(dòng)地球終端提供注冊(cè)或注銷服務(wù)，所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊通過(guò)IP接口與所述地面站接入路由模塊通信；所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊通過(guò)其空中接口接收移動(dòng)地球終端的注冊(cè)或注銷請(qǐng)求，經(jīng)所述地面站接入路由模塊路由給所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊，所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊根據(jù)鑒權(quán)算法確定移動(dòng)地球終端的注冊(cè)或注銷是否成功，并將確定后的結(jié)果信息通過(guò)所述地面站接入路由模塊路由給所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊，然后經(jīng)所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的空中接口發(fā)送給移動(dòng)地球終端；所述地面站接入路由模塊，用于為接入網(wǎng)中各模塊的互通提供IP路由服務(wù)，并提供基于IP的核心網(wǎng)接口，所述地面站接入路由模塊執(zhí)行的功能包括流量監(jiān)管、流量整形、以及PHB，其中，PHB通過(guò)包調(diào)度機(jī)制實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)到接入網(wǎng)的分組調(diào)度；波束QoS代理模塊，用于在接入網(wǎng)絡(luò)中為每個(gè)移動(dòng)地球終端和每個(gè)服務(wù)分配資源，所述波束QoS代理模塊通過(guò)IP接口與所述地面站接入路由模塊通信，所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊通過(guò)其空中接口接收移動(dòng)地球終端的業(yè)務(wù)接入請(qǐng)求，經(jīng)所述地面站接入路由模塊路由給所述波束QoS代理模塊，所述波束QoS代理模塊根據(jù)移動(dòng)地球終端的簽約信息分配無(wú)線資源，并將分配結(jié)果信息通過(guò)所述地面站接入路由模塊路由給所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊，經(jīng)所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的空中接口發(fā)送給移動(dòng)地球終端；并且所述移動(dòng)地球終端QoS保障結(jié)構(gòu)包括終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊和終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊，其中，所述終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊用于注冊(cè)和注銷請(qǐng)求、業(yè)務(wù)接入請(qǐng)求，并提供IP QoS到UMTSQ0S的映射服務(wù)，請(qǐng)求信息通過(guò)IP承載，生成的IP包通過(guò)所述終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊封裝成空中接口定義的數(shù)據(jù)包發(fā)送給所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊；空中接口自所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊收到的請(qǐng)求結(jié)果信息由所述空中接口協(xié)議棧模塊提取出其中的IP包,并將該IP包傳送給所述終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊；所述終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊用于為高層的信令及數(shù)據(jù)提供無(wú)線承載服務(wù)，所述終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊將來(lái)自所述終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊的數(shù)據(jù)封裝成空中接口定義的數(shù)據(jù)包并發(fā)送給所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊；所述終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊還接收來(lái)自所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的數(shù)據(jù)，提取出其中的IP包并發(fā)送給所述終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊。
[0007]優(yōu)選地，所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊包括網(wǎng)絡(luò)層、RRC層、RLC層、MAC層、以及PHY層，其中，所述網(wǎng)絡(luò)層由IPv6協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)；所述RRC層負(fù)責(zé)提供無(wú)線承載服務(wù)，分配和管理載波及時(shí)隙資源，并負(fù)責(zé)為移動(dòng)地球終端分配專用的無(wú)線信道；所述RLC層為控制面信令和用戶面數(shù)據(jù)提供應(yīng)答、非應(yīng)答或透明傳輸模式，以及提供分段或重組服務(wù)；所述MAC層提供邏輯信道到物理信道的映射服務(wù)和分組調(diào)度服務(wù)；所述PHY層提供TDM或TDMA服務(wù)；一方面，來(lái)自所述地面站接入路由模塊的數(shù)據(jù)傳送至所述網(wǎng)絡(luò)層，所述網(wǎng)絡(luò)層提取IP包載荷并將其傳送至所述RRC層，所述RRC層將該IP包載荷透明轉(zhuǎn)發(fā)給所述RLC層，所述RLC層根據(jù)專用無(wú)線信道的容量對(duì)該IP包載荷進(jìn)行分段之后，將分段后的數(shù)據(jù)放入所述MAC層維護(hù)的待發(fā)送分段隊(duì)列，所述MAC層根據(jù)分組調(diào)度結(jié)果從待發(fā)送分段隊(duì)列中選擇滿足調(diào)度條件的分段數(shù)據(jù)，傳送給所述PHY層，所述PHY層對(duì)分段數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼調(diào)制之后發(fā)送給移動(dòng)地球終端；另一方面，所述PHY層接收來(lái)自移動(dòng)地球終端的數(shù)據(jù)，進(jìn)行解調(diào)解碼和提取分段處理之后將處理之后的分段數(shù)據(jù)遞送給所述MAC層，所述MAC層將分段數(shù)據(jù)直接傳送給所述RLC層，所述RLC層對(duì)分段數(shù)據(jù)進(jìn)行重組之后傳送給所述RRC層，所述RRC層將重組之后的數(shù)據(jù)傳送給所述網(wǎng)絡(luò)層，所述網(wǎng)絡(luò)層對(duì)該重組之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行IP封裝后傳送給所述地面站路由接入模塊。
[0008]優(yōu)選地，所述地面站接入路由模塊包括AAA前臺(tái)模塊、QoS前臺(tái)模塊、MITM模塊、IPv6協(xié)議棧模塊、以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊，其中，所述AAA前臺(tái)模塊負(fù)責(zé)與所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊進(jìn)行通信；所述QoS前臺(tái)模塊負(fù)責(zé)與所述波束QoS代理模塊進(jìn)行通信；所述MTNM模塊負(fù)責(zé)決定是否執(zhí)行波束間切換；所述IPv6協(xié)議棧模塊為所述AAA前臺(tái)模塊、QoS前臺(tái)模塊、以及m?m模塊提供IP承載服務(wù)；所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)下層空中接口協(xié)議棧，依據(jù)IP級(jí)的QoS需求為下層空中接口協(xié)議棧開(kāi)啟或關(guān)閉連接、管理數(shù)據(jù)信道；來(lái)自所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的注冊(cè)或注銷請(qǐng)求信息經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊傳送至所述AAA前臺(tái)模塊；所述AAA前臺(tái)模塊與所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊建立TCP/IP連接，并將注冊(cè)或注銷請(qǐng)求信息傳送給所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊；來(lái)自所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊的注冊(cè)或注銷結(jié)果信息經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊傳送給所述AAA前臺(tái)模塊，所述AAA前臺(tái)模塊再將注冊(cè)或注銷結(jié)果信息經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊發(fā)送給所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊；來(lái)自所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的業(yè)務(wù)接入請(qǐng)求信息經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊傳送給所述QoS前臺(tái)模塊；所述QoS前臺(tái)模塊與所述波束QoS代理模塊建立TCP/IP連接，并將業(yè)務(wù)接入請(qǐng)求信息傳送給所述波束QoS代理模塊；來(lái)自所述波束QoS代理模塊的無(wú)線資源分配信息經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊傳送給所述QoS前臺(tái)模塊，所述QoS前臺(tái)模塊再將無(wú)線資源分配信息經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊發(fā)送給所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊；來(lái)自所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的波束切換請(qǐng)求信息經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊傳送給所述MTW模塊；所述MTW模塊生成波束切換結(jié)果信息，并經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊發(fā)送給所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊。
[0009]優(yōu)選地，所述波束QoS代理模塊包括波束QoS代理引擎、用戶概況數(shù)據(jù)庫(kù)、波束QoS代理接口、虛擬路由模塊、路由信息模塊、網(wǎng)絡(luò)概況、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)接口模塊、MobiIity接口、以及AAAC接口，其中，所述波束QoS代理弓I擎包括所有網(wǎng)絡(luò)QoS管理的判決算法，所述波束QoS代理引擎的操作以對(duì)所述地面站接入路由模塊的抽象描述為基礎(chǔ)，該抽象描述通過(guò)所述用戶概況數(shù)據(jù)庫(kù)和虛擬路由模塊獲取；所述用戶概況數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)移動(dòng)地球終端業(yè)務(wù)的無(wú)線資源占用記錄，供所述波束QoS代理引擎存取和查詢；所述波束QoS代理接口負(fù)責(zé)與其他波束的波束QoS代理進(jìn)行通信；所述虛擬路由模塊將所述波束QoS代理引擎產(chǎn)生的控制信息映射為到所述地面站接入路由模塊的專用網(wǎng)絡(luò)命令，以控制所述地面站接入路由模塊的行為；所述路由信息模塊負(fù)責(zé)獲取路由信息；所述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，從數(shù)據(jù)庫(kù)中搜集標(biāo)題為“Net Status”的信息；所述AAAC接口負(fù)責(zé)接收移動(dòng)地球終端注冊(cè)階段來(lái)自所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊的NVUP信息；所述網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)接口允許匪S實(shí)體定義網(wǎng)絡(luò)資源，并且該網(wǎng)絡(luò)資源受所述波束QoS代理引擎的控制；所述Mobility接口負(fù)責(zé)切換中的QoS問(wèn)題；所述網(wǎng)絡(luò)概況負(fù)責(zé)探測(cè)收集網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的擁塞信息，供網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢使用。
[0010]優(yōu)選地，所述終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊包括網(wǎng)絡(luò)控制層、網(wǎng)絡(luò)層、移動(dòng)終端網(wǎng)絡(luò)管理層、以及資源控制功能子層，其中，所述網(wǎng)絡(luò)控制層向所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊請(qǐng)求注冊(cè)和注銷；移動(dòng)地球終端在入網(wǎng)過(guò)程中，所述網(wǎng)絡(luò)控制層產(chǎn)生注冊(cè)或注銷請(qǐng)求信息，交由所述網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行IP封裝，然后通過(guò)移動(dòng)地球終端的空中接口發(fā)送給接入網(wǎng)；移動(dòng)地球終端的空中接口收到來(lái)自接入網(wǎng)的注冊(cè)或注銷結(jié)果信息后，提取出IP包交給所述網(wǎng)絡(luò)層，所述網(wǎng)絡(luò)層再提取IP包載荷并交給所述網(wǎng)絡(luò)控制層；以及所述移動(dòng)終端網(wǎng)絡(luò)管理層負(fù)責(zé)決定是否執(zhí)行波束間切換；所述資源控制功能子層負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)下層空中接口協(xié)議棧，依據(jù)IP級(jí)的QoS需求為下層空中接口協(xié)議棧開(kāi)啟或關(guān)閉連接、管理數(shù)據(jù)信道、接收IP報(bào)文。
[0011]優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)層由增強(qiáng)的Mobile IPv6協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)，提供DSCP與UMTSQoSClass映射機(jī)制，所述網(wǎng)絡(luò)層為所述網(wǎng)絡(luò)控制層提供IP承載服務(wù)，同時(shí)定義一套從IP QoSClasses到UMTS無(wú)線QoS Classes的映射關(guān)系，映射工作分兩步:首先，對(duì)每個(gè)移動(dòng)地球終端請(qǐng)求的服務(wù)定義一個(gè)IP QoS優(yōu)先級(jí)；其次，定義從DSCP到UMTS無(wú)線QoS Classes的映身寸關(guān)系。
[0012]優(yōu)選地，所述終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊包括RRC層、RLC層、MAC層、以及PHY層，其中，一方面，所述RRC層負(fù)責(zé)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)申請(qǐng)專用無(wú)線信道，來(lái)自所述終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊的數(shù)據(jù)通過(guò)該專用無(wú)線信道傳送給所述RRC層，所述RRC層負(fù)責(zé)無(wú)線資源申請(qǐng)，并將接收自終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給所述RLC層，所述RLC層根據(jù)專用無(wú)線信道的容量對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，將分段后的數(shù)據(jù)放入所述MAC層維護(hù)的待發(fā)送分段隊(duì)列，所述MAC層根據(jù)分組調(diào)度結(jié)果從待發(fā)送分段隊(duì)列中選擇滿足調(diào)度條件的分段數(shù)據(jù)，傳送給所述PHY層，所述PHY層對(duì)分段數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼調(diào)制，并發(fā)送給地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊；另一方面，所述PHY層接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行解調(diào)解碼和提取分段處理之后將處理后的分段數(shù)據(jù)傳送給給所述MAC層，所述MAC層將分段數(shù)據(jù)直接傳送給所述RLC層，所述RLC層對(duì)分段數(shù)據(jù)進(jìn)行重組并傳送給所述RRC層，所述RRC層將該重組后的數(shù)據(jù)傳送給所述終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)具有有益的技術(shù)效果:
[0014]該QoS保障系統(tǒng)基于DifTserv模型，提供一套完整的針對(duì)靜止軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的QoS管理解決方案，包括地面站系統(tǒng)、移動(dòng)地球終端QoS保障結(jié)構(gòu)涉及的各個(gè)模塊，以及各模塊間的通信流程，同時(shí)還規(guī)定了不同層協(xié)議間的QoS映射機(jī)制。通過(guò)這套QoS管理解決方案，可以為電信級(jí)的語(yǔ)音或視頻電話服務(wù)、實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)、交互類業(yè)務(wù)、背景類業(yè)務(wù)等不同類型的業(yè)務(wù)提供區(qū)別服務(wù)，保證各種類型業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)流量，提升用戶體驗(yàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成示意圖；
[0016]圖2是根據(jù)本發(fā)明的終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是根據(jù)本發(fā)明的地面站接入路由模塊的功能模塊示意圖；
[0018]圖4是根據(jù)本發(fā)明的波束QoS代理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5是根據(jù)本發(fā)明的IP QoS Classes到UMTS無(wú)線QoS Classes的映射關(guān)系不意圖；以及
[0020]圖6是根據(jù)本發(fā)明的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊的架構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明描述了一種靜止軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)基于全I(xiàn)P的端到端QoS保障系統(tǒng)。通過(guò)在接入網(wǎng)絡(luò)中像核心網(wǎng)絡(luò)一樣引入Diffserv模型，解決衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中端到端的QoS保障問(wèn)題。接入網(wǎng)中基于Diffserv模型的QoS保障架構(gòu)通過(guò)終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊和終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊、地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊、地面站接入路由模塊、認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊、以及波束QoS代理模塊實(shí)現(xiàn)。
[0022]系統(tǒng)組成:根據(jù)本發(fā)明的衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)包括移動(dòng)地球終端QoS保障結(jié)構(gòu)和地面站系統(tǒng)QoS保障結(jié)構(gòu)，如圖1所示。端到端QoS保障通過(guò)終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊、終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊、地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊、地面站接入路由模塊、認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊、以及波束QoS代理模塊實(shí)現(xiàn)。
[0023]移動(dòng)地球終端QoS保障結(jié)構(gòu)通過(guò)終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊和終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊實(shí)現(xiàn)。終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊的組成如圖2所示，終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊的組成如圖6所示。
[0024]終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊用于注冊(cè)和注銷請(qǐng)求、業(yè)務(wù)接入請(qǐng)求，并提供IP QoS到UMTS QoS的映射服務(wù)，請(qǐng)求信息通過(guò)IP承載，生成的IP包通過(guò)終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊封裝成空中接口定義的數(shù)據(jù)包發(fā)送給地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊；空中接口收到自地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的請(qǐng)求結(jié)果信息由空中接口協(xié)議棧模塊提取出其中的IP包，并將該IP包傳送給終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊。終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊用于為高層的信令及數(shù)據(jù)提供無(wú)線承載服務(wù)，其將來(lái)自終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊的數(shù)據(jù)封裝成空中接口定義的數(shù)據(jù)包并發(fā)送給地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊；終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊還接收來(lái)自地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的數(shù)據(jù)，提取出其中的IP包并發(fā)送給終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊。
[0025]如圖2所示，終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊包括網(wǎng)絡(luò)控制層、網(wǎng)絡(luò)層、移動(dòng)終端網(wǎng)絡(luò)管理層、以及資源控制功能子層，其中，最高層為網(wǎng)絡(luò)控制層(NCP, Networking ControlPanel),用于請(qǐng)求認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)(AAAC, Authentication Authorization Accounting andCharging)模塊進(jìn)行注冊(cè)和注銷。網(wǎng)絡(luò)控制層向認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊請(qǐng)求注冊(cè)和注銷；移動(dòng)地球終端在入網(wǎng)過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)控制層產(chǎn)生注冊(cè)或注銷請(qǐng)求信息，交由網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行IP封裝，然后通過(guò)移動(dòng)地球終端的空中接口發(fā)送給接入網(wǎng)。移動(dòng)地球終端的空中接口收到來(lái)自接入網(wǎng)的注冊(cè)或注銷結(jié)果信息后，提取出IP包交給網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層提取IP包載荷交給網(wǎng)絡(luò)控制層。
[0026]網(wǎng)絡(luò)層由增強(qiáng)的Mobile IPv6協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)，具有QoS感知的快速切換功能和DSCP映射機(jī)制。在網(wǎng)絡(luò)層和資源控制功能子層之間為移動(dòng)終端網(wǎng)絡(luò)管理層，該層負(fù)責(zé)決定是否執(zhí)行波束間切換；資源控制功能子層(RCF, Resource Control Function),負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)下層空中接口協(xié)議棧，依據(jù)IP級(jí)的QoS需求為下層空中接口協(xié)議棧開(kāi)啟或關(guān)閉連接、管理數(shù)據(jù)信道、接收IP報(bào)文提供接口。
[0027]終端側(cè)空中接口采用TDMA技術(shù)，其協(xié)議棧組成與3GPP R6空中接口協(xié)議棧一致。3GPP R6空中接口采用WCDMA技術(shù)，所以本發(fā)明對(duì)該架構(gòu)下的空中接口進(jìn)行了重新定義。如圖6所示,根據(jù)本發(fā)明的終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊包括RRC (Radio Resource Control)層、RLC (Radio Link Control)層、MAC (Medium Access Control)層、以及 PHY (PHYsical)層。其中，RRC層負(fù)責(zé)提供無(wú)線承載服務(wù)，分配和管理載波和時(shí)隙資源。RLC層為控制面信令和移動(dòng)地球終端面數(shù)據(jù)提供應(yīng)答、非應(yīng)答、透明傳輸模式、分段或重組服務(wù)。MAC層提供邏輯信道到物理信道的映射服務(wù)、分組調(diào)度服務(wù)。PHY層提供TDM或TDMA服務(wù)。RRC層負(fù)責(zé)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)申請(qǐng)專用無(wú)線信道，來(lái)自終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊的數(shù)據(jù)通過(guò)該專用無(wú)線信道傳送給RRC層，RRC層將該數(shù)據(jù)透明轉(zhuǎn)發(fā)給RLC層；RLC層根據(jù)專用無(wú)線信道的容量對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，將分段后的數(shù)據(jù)放入MAC層維護(hù)的待發(fā)送分段隊(duì)列；MAC層根據(jù)分組調(diào)度結(jié)果從待發(fā)送分段隊(duì)列中選擇滿足調(diào)度條件的分段數(shù)據(jù)，傳送給PHY層；PHY層對(duì)分段數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼調(diào)制，并發(fā)送給地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊。反之，PHY層接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行解調(diào)解碼和提取分段處理之后將處理后的分段數(shù)據(jù)傳送給給MAC層；MAC層將分段數(shù)據(jù)直接傳送給RLC層，RLC層對(duì)分段數(shù)據(jù)進(jìn)行重組并傳送給RRC層；RRC層將該重組后的數(shù)據(jù)傳送給終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊。
[0028]終端側(cè)高層協(xié)議棧與空中接口的對(duì)接通過(guò)定義一套從IP QoS Classes (由DSCP標(biāo)記)到UMTS無(wú)線QoS Classes的映射關(guān)系實(shí)現(xiàn)，如圖5所示。映射工作分兩步:首先，對(duì)每個(gè)移動(dòng)地球終端請(qǐng)求的服務(wù)定義一個(gè)IP QoS優(yōu)先級(jí)(由DSCP表示)；其次，定義從DSCP到UMTS無(wú)線QoS Classes的映射關(guān)系。
[0029]地面站系統(tǒng)由地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊、認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊、地面站接入路由模塊、波束QoS代理模塊、尋呼代理模塊、網(wǎng)絡(luò)管理模塊、外部網(wǎng)絡(luò)接入路由模塊組成，各模塊間采用IPv6通信。地面站系統(tǒng)QoS保障主要通過(guò)地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊、認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊、地面站接入路由模塊、以及波束QoS代理模塊實(shí)現(xiàn)。
[0030]地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的空中接口，其協(xié)議棧組成及各層功能與終端側(cè)空中接口相同。地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊通過(guò)IP接口與地面站接入路由模塊通信，通過(guò)空中接口與移動(dòng)地球終端通信；將地面站接入路由模塊發(fā)送的IP包封裝成空中接口協(xié)議棧定義的數(shù)據(jù)包，通過(guò)空中接口發(fā)送給移動(dòng)地球終端,并將從通過(guò)空中接口接收的數(shù)據(jù)包中提取出的IP包發(fā)送給地面站接入路由模塊。
[0031 ] 地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊包括網(wǎng)絡(luò)層、RRC層、RLC層、MAC層、以及PHY層，其中，網(wǎng)絡(luò)層由IPv6協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)；RRC層負(fù)責(zé)提供無(wú)線承載服務(wù)，分配和管理載波和時(shí)隙資源，并負(fù)責(zé)為移動(dòng)地球中轉(zhuǎn)分配專用的無(wú)線信道；RLC層為控制面信令和用戶面數(shù)據(jù)提供應(yīng)答、非應(yīng)答或透明傳輸模式，以及提供分段或重組服務(wù)；MAC層提供邏輯信道到物理信道的映射服務(wù)和分組調(diào)度服務(wù)；PHY層提供TDM或TDMA服務(wù)。一方面，來(lái)自地面站接入路由模塊的數(shù)據(jù)傳送至網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層提取IP包載荷并將其傳送至RRC層，RRC層將該IP包載荷透明轉(zhuǎn)發(fā)給RLC層，RLC層根據(jù)專用無(wú)線信道的容量對(duì)該IP包載荷進(jìn)行分段之后，將分段之后的數(shù)據(jù)放入MAC層維護(hù)的待發(fā)送分段隊(duì)列，MAC層根據(jù)分組調(diào)度結(jié)果從待發(fā)送分段隊(duì)列中選擇滿足調(diào)度條件的分段數(shù)據(jù)，傳送給PHY層，PHY層對(duì)分段數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼調(diào)制之后發(fā)送給移動(dòng)地球終端；另一方面，PHY層接收來(lái)自移動(dòng)地球終端的數(shù)據(jù)，進(jìn)行解調(diào)解碼和提取分段處理之后將處理之后的分段數(shù)據(jù)傳送給MAC層，MAC層將分段數(shù)據(jù)直接傳送給RLC層，RLC層對(duì)分段數(shù)據(jù)進(jìn)行重組之后傳送給RRC層，RRC層將重組之后的數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層對(duì)該重組之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行IP封裝后傳送給地面站路由接入模塊。
[0032]地面站接入路由模塊的組成如圖3所示。地面站接入路由模塊用于為接入網(wǎng)中各模塊的互通提供IP路由服務(wù)，并提供基于IP的核心網(wǎng)接口。地面站接入路由模塊的功能與Diffserv模型中的邊界路由器的功能相似，主要包括流量監(jiān)管、流量整形、PHB (Per HopBehaviours)功能，其中PHB通過(guò)包調(diào)度機(jī)制實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)到接入網(wǎng)的分組調(diào)度。
[0033]地面站接入路由模塊包括AAA前臺(tái)模塊、QoS前臺(tái)模塊、MITM模塊和IPv6協(xié)議棧模塊及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊。其中，AAA前臺(tái)模塊負(fù)責(zé)與AAAC系統(tǒng)間的通信；QoS前臺(tái)模塊負(fù)責(zé)與波束QoS代理模塊間的通信；M?M模塊、IPv6協(xié)議棧和RCF模塊功能與移動(dòng)地球終端側(cè)的對(duì)應(yīng)模塊功能相同，MTNM模塊負(fù)責(zé)決定是否執(zhí)行波束間切換；IPv6協(xié)議棧模塊為AAA前臺(tái)模塊、QoS前臺(tái)模塊、以及MITM模塊提供IP承載服務(wù)；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)下層空中接口協(xié)議棧，依據(jù)IP級(jí)的QoS需求為下層空中接口協(xié)議棧開(kāi)啟或關(guān)閉連接、管理數(shù)據(jù)信道。
[0034]來(lái)自地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的注冊(cè)或注銷請(qǐng)求信息經(jīng)IPv6協(xié)議棧模塊傳送至AAA前臺(tái)模塊;AAA前臺(tái)模塊與認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊建立TCP/IP連接，并將注冊(cè)或注銷請(qǐng)求信息傳送給認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊；來(lái)自認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊的注冊(cè)或注銷結(jié)果信息經(jīng)IPv6協(xié)議棧模塊傳送給AAA前臺(tái)模塊，AAA前臺(tái)模塊再將注冊(cè)或注銷結(jié)果信息經(jīng)IPv6協(xié)議棧模塊發(fā)送給地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊。來(lái)自所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的業(yè)務(wù)接入請(qǐng)求信息經(jīng)IPv6協(xié)議棧模塊傳送給QoS前臺(tái)模塊；QoS前臺(tái)模塊與波束QoS代理模塊建立TCP/IP連接，并將業(yè)務(wù)接入請(qǐng)求信息傳送給波束QoS代理模塊；來(lái)自波束QoS代理模塊的無(wú)線資源分配信息經(jīng)IPv6協(xié)議棧模塊傳送給QoS前臺(tái)模塊，QoS前臺(tái)模塊再將無(wú)線資源分配信息經(jīng)IPv6協(xié)議棧模塊發(fā)送給地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊。來(lái)自所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的波束切換請(qǐng)求信息經(jīng)IPv6協(xié)議棧模塊傳送給MTW模塊；MTW模塊生成波束切換結(jié)果信息，并經(jīng)IPv6協(xié)議棧模塊發(fā)送給地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊。
[0035]波束QoS代理模塊的組成如圖4所示。波束QoS代理模塊根據(jù)移動(dòng)地球終端的簽約信息負(fù)責(zé)在接入網(wǎng)絡(luò)中為每個(gè)移動(dòng)地球終端和每個(gè)服務(wù)分配資源(通過(guò)DSCP告知)，并且負(fù)責(zé)提供核心網(wǎng)匯聚流預(yù)留資源服務(wù)。波束QoS代理模塊用于在接入網(wǎng)絡(luò)中為每個(gè)移動(dòng)地球終端和每個(gè)服務(wù)分配資源。波束QoS代理模塊通過(guò)IP接口與地面站接入路由模塊通信，地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊通過(guò)其空中接口接收移動(dòng)地球終端的業(yè)務(wù)接入請(qǐng)求，經(jīng)地面站接入路由模塊路由給波束QoS代理模塊，波束QoS代理模塊根據(jù)移動(dòng)地球終端的簽約信息分配無(wú)線資源，并將分配結(jié)果信息通過(guò)地面站接入路由模塊路由給地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊，經(jīng)地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的空中接口發(fā)送給移動(dòng)地球終端。
[0036]波束QoS代理模塊的核心是波束QoS代理引擎，其包含了所有網(wǎng)絡(luò)QoS管理的判決算法。波束QoS代理引擎的操作以對(duì)地面站接入路由模塊的抽象描述為基礎(chǔ)，該抽象描述通過(guò)用戶概況數(shù)據(jù)庫(kù)和虛擬路由模塊獲取。用戶概況數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)移動(dòng)地球終端業(yè)務(wù)的無(wú)線資源占用記錄，供波束QoS代理引擎存取和查詢。虛擬路由模塊將波束QoS代理引擎產(chǎn)生的控制信息映射為地面站接入路由模塊的專用網(wǎng)絡(luò)命令，以控制所述地面站接入路由模塊的行為。AAAC接口負(fù)責(zé)接收移動(dòng)地球終端注冊(cè)階段來(lái)自AAAC模塊的NVUP (Network Viewof the User Profile)信息。波束QoS代理接口負(fù)責(zé)與其他波束的波束QoS代理模塊進(jìn)行通信。Mobility接口負(fù)責(zé)切換中的QoS問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，從數(shù)據(jù)庫(kù)中搜集標(biāo)題為“Net Status”的信息。路由信息模塊負(fù)責(zé)獲取路由信息。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(WS)接口允許匪S實(shí)體定義網(wǎng)絡(luò)資源，并且該資源受波束QoS代理模塊的控制。網(wǎng)絡(luò)概況負(fù)責(zé)探測(cè)收集網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的擁塞信息，供網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢使用。[0037]認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)(AAAC)模塊，用于為移動(dòng)地球終端提供注冊(cè)或注銷服務(wù)。認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊通過(guò)IP接口與地面站接入路由模塊通信，地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊通過(guò)其空中接口接收移動(dòng)地球終端的注冊(cè)或注銷請(qǐng)求，經(jīng)地面站接入路由模塊路由給認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊，認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊根據(jù)鑒權(quán)算法確定移動(dòng)地球終端的注冊(cè)或注銷是否成功，并將確定后的結(jié)果信息通過(guò)地面站接入路由模塊路由給地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊，然后經(jīng)地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的空中接口發(fā)送給移動(dòng)地球終端。
[0038]AAAC模塊采用商用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，為移動(dòng)地球終端提供注冊(cè)/注銷服務(wù)；尋呼代理模塊負(fù)責(zé)處理尋呼相關(guān)的協(xié)議流程；網(wǎng)絡(luò)管理模塊負(fù)責(zé)地面站系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)；外部網(wǎng)絡(luò)接入路由模塊負(fù)責(zé)接入外部網(wǎng)絡(luò)(Internet、PLMN、ISDN等)。
[0039]波束QoS代理模塊與AAAC模塊、地面站接入路由模塊的協(xié)作關(guān)系如下:
[0040]在移動(dòng)地球終端注冊(cè)階段，波束QoS代理模塊與地面站接入路由模塊中的AAA前臺(tái)模塊進(jìn)行交互。當(dāng)移動(dòng)地球終端在網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)后，AAA前臺(tái)模塊向波束QoS代理模塊提供該移動(dòng)地球終端的NVUP信息。依據(jù)該信息，波束QoS代理模塊可以對(duì)移動(dòng)地球終端的各服務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行SAC (Service Admission Control,服務(wù)準(zhǔn)入控制)判決。
[0041]在業(yè)務(wù)傳輸階段，QoS保障通過(guò)地面站接入路由模塊中的PHB強(qiáng)制實(shí)施與波束QoS代理模塊資源管理之間的協(xié)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。地面站接入路由模塊依據(jù)COPS (Common OpenPolicy Service)模型從波束QoS代理模塊獲取準(zhǔn)入控制決定，地面站接入路由模塊做PEP(Policy Enforcement Point,策略實(shí)施點(diǎn)),波束 QoS 代理模塊做 F1DP (Policy DecisionPoint，策略決定點(diǎn))。地面站接入路由模塊負(fù)責(zé)監(jiān)管從接入網(wǎng)到核心網(wǎng)的業(yè)務(wù)，收集分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的參數(shù)，通過(guò)QoS前臺(tái)模塊向波束QoS代理模塊提供相關(guān)信息。波束QoS代理模塊和地面站接入路由模塊間的交互還包括對(duì)地面站接入路由模塊的QoS配置和服務(wù)準(zhǔn)入。
[0042]該端到端QoS系統(tǒng)中主要涉及三個(gè)場(chǎng)景，描述如下:
[0043]1、用戶注冊(cè)和鑒權(quán):移動(dòng)地球終端只有鑒權(quán)后才可以接入網(wǎng)絡(luò)；
[0044]2、服務(wù)請(qǐng)求和授權(quán):移動(dòng)地球終端必須獲得授權(quán)才可訪問(wèn)請(qǐng)求的服務(wù)，對(duì)應(yīng)的波束QoS代理模塊必須具有接入控制功能；
[0045]3、切換:移動(dòng)地球終端從一個(gè)波束移動(dòng)到另一個(gè)波束時(shí)，網(wǎng)絡(luò)必須保證其相同QoS級(jí)別。
[0046]1、用戶注冊(cè)和鑒權(quán):
[0047]當(dāng)移動(dòng)地球終端首次進(jìn)入某一區(qū)域時(shí)需要進(jìn)行注冊(cè).移動(dòng)地球終端先從接入路由模塊處獲取轉(zhuǎn)交地址(care of address,簡(jiǎn)稱CoA),然后向地面站接入路由模塊發(fā)出注冊(cè)請(qǐng)求，接入路由模塊中的AAA前臺(tái)接收該請(qǐng)求信息,并代表移動(dòng)地球終端向AAAC模塊發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求。如果注冊(cè)的區(qū)域是外地域，那么外地域的AAAC模塊使用DIAMETER協(xié)議向家鄉(xiāng)域的AAAC模塊發(fā)出注冊(cè)請(qǐng)求；若驗(yàn)證成功，AAAC模塊將結(jié)果反饋給移動(dòng)地球終端，并將可以使用的DSCP映射信息發(fā)給移動(dòng)地球終端。為保證在給移動(dòng)地球終端提供服務(wù)時(shí)有較小的延時(shí)，AAAC模塊將該移動(dòng)地球終端NVUP信息發(fā)送給波束QoS代理模塊。
[0048]2、服務(wù)請(qǐng)求和授權(quán)
[0049]注冊(cè)成功后，移動(dòng)地球終端開(kāi)始服務(wù)請(qǐng)求過(guò)程。移動(dòng)地球終端使用終端上的IPv6協(xié)議棧對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行DSCP標(biāo)記，然后發(fā)給地面站接入路由模塊；地面站接入路由模塊向波束QoS代理模塊發(fā)送(地址，DSCP)信息來(lái)請(qǐng)求決策，波束QoS代理模塊根據(jù)移動(dòng)地球終端的NVUP屬性和當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況決定是否提供服務(wù)，如果可以提供該服務(wù)，波束QoS代理模塊配置接入路由模塊，接入路由模塊為移動(dòng)地球終端提供服務(wù)。
[0050]3、切換
[0051]當(dāng)移動(dòng)地球終端從一個(gè)區(qū)域移動(dòng)到其他區(qū)域時(shí)，移動(dòng)地球終端接收到新區(qū)域的廣播通知后開(kāi)始進(jìn)行快速切換。切換需要原地面站接入路由模塊參與來(lái)協(xié)商參數(shù)，在切換期間，原波束QoS代理模塊也會(huì)將移動(dòng)地球終端的NVUP屬性和分配資源的情況等上下文信息發(fā)送給新波束QoS代理模塊，新波束QoS代理模塊根據(jù)上述信息和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)資源使用情況配置新的地面站接入路由模塊。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂迫缦?
[0053]接入網(wǎng)絡(luò)的QoS保證是由波束QoS代理模塊和地面站接入路由模塊共同實(shí)現(xiàn)的。波束QoS代理模塊主要負(fù)責(zé)控制層面的QoS管理和網(wǎng)絡(luò)資源管理。具體而言，它通過(guò)地面站接入路由模塊的輸入和輸出流進(jìn)行監(jiān)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的管理，通過(guò)使用COPS協(xié)議與其他區(qū)域中的QoS代理通信，為移動(dòng)地球終端提供接入網(wǎng)絡(luò)的QoS保證。此外，它還負(fù)責(zé)服務(wù)接納控制和配置其他網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。地面站接入路由模塊通過(guò)與波束QoS代理模塊通信，執(zhí)行波束QoS代理模塊的決策。此外，地面站接入路由模塊將隊(duì)列的負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況等信息反饋給波束QoS代理模塊，波束QoS代理模塊根據(jù)這些信息動(dòng)態(tài)地調(diào)整決策，從而實(shí)現(xiàn)波束QoS代理模塊對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)時(shí)管理。
[0054]本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，對(duì)于本說(shuō)明書未詳細(xì)說(shuō)明的其它內(nèi)容，是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本說(shuō)明書的描述并結(jié)合本領(lǐng)域的公知常識(shí)能夠容易地實(shí)現(xiàn)的，因此，在本說(shuō)明書中不做贅述。
[0055]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，可以對(duì)本發(fā)明做出若干的修改和替換，所有這些修改和替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)，其特征在于，包括:地面站系統(tǒng)QoS保障結(jié)構(gòu)和移動(dòng)地球終端QoS保障結(jié)構(gòu)，所述地面站系統(tǒng)QoS保障結(jié)構(gòu)和移動(dòng)地球終端QoS保障結(jié)構(gòu)通過(guò)空中接口進(jìn)行通信，其中: 所述地面站系統(tǒng)QoS保障結(jié)構(gòu)包括: 地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的空中接口協(xié)議棧；所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊通過(guò)IP接口與地面站接入路由模塊通信，通過(guò)空中接口與移動(dòng)地球終端通信；以及將所述地面站接入路由模塊發(fā)送的IP包封裝成空中接口定義的數(shù)據(jù)包，通過(guò)空中接口發(fā)送給移動(dòng)地球終端，并將從通過(guò)空中接口接收的數(shù)據(jù)包中提取出的IP包發(fā)送給所述地面站接入路由模塊； 認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊，用于為移動(dòng)地球終端提供注冊(cè)或注銷服務(wù)，所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊通過(guò)IP接口與所述地面站接入路由模塊通信；所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊通過(guò)其空中接口接收移動(dòng)地球終端的注冊(cè)或注銷請(qǐng)求，經(jīng)所述地面站接入路由模塊路由給所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊，所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊根據(jù)鑒權(quán)算法確定移動(dòng)地球終端的注冊(cè)或注銷是否成功，并將確定后的結(jié)果信息通過(guò)所述地面站接入路由模塊路由給所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊，然后經(jīng)所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的空中接口發(fā)送給移動(dòng)地球終端； 所述地面站接入路由模塊，用于為接入網(wǎng)中各模塊的互通提供IP路由服務(wù)，并提供基于IP的核心網(wǎng)接口，所述地面站接入路由模塊執(zhí)行的功能包括流量監(jiān)管、流量整形、以及PHB，其中，PHB通過(guò)包調(diào)度機(jī)制實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)到接入網(wǎng)的分組調(diào)度； 波束QoS代理模塊，用于在接入網(wǎng)絡(luò)中為每個(gè)移動(dòng)地球終端和每個(gè)服務(wù)分配資源，所述波束QoS代理模塊通過(guò)IP接口與所述地面站接入路由模塊通信，所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊通過(guò)其空中接口接收移動(dòng)地球終端的業(yè)務(wù)接入請(qǐng)求,經(jīng)所述地面站接入路由模塊路由給所述波束QoS代理模塊，所述波束QoS代理模塊根據(jù)移動(dòng)地球終端的簽約信息分配無(wú)線資源，并將分配結(jié)果信息通過(guò)所述地面站接入路由模塊路由給所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊，經(jīng)所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的空中接口發(fā)送給移動(dòng)地球終端；并且 所述移動(dòng)地球終端QoS保障結(jié)構(gòu)包括終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊和終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊，其中， 所述終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊用于注冊(cè)和注銷請(qǐng)求、業(yè)務(wù)接入請(qǐng)求，并提供IP QoS到UMTS QoS的映射服務(wù)，請(qǐng)求信息通過(guò)IP承載，生成的IP包通過(guò)所述終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊封裝成空中接口定義的數(shù)據(jù)包發(fā)送給所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊；空中接口自所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊收到的請(qǐng)求結(jié)果信息由所述空中接口協(xié)議棧模塊提取出其中的IP包，并將該IP包傳送給所述終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊； 所述終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊用于為高層的信令及數(shù)據(jù)提供無(wú)線承載服務(wù)，所述終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊將來(lái)自所述終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊的數(shù)據(jù)封裝成空中接口定義的數(shù)據(jù)包并發(fā)送給所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊；所述終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊還接收來(lái)自所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的數(shù)據(jù)，提取出其中的IP包并發(fā)送給所述終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)，其特征在于，所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊包括網(wǎng)絡(luò)層、RRC層、RLC層、MAC層、以及PHY層，其中，所述網(wǎng)絡(luò)層由IPv6協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)；所述RRC層負(fù)責(zé)提供無(wú)線承載服務(wù)，分配和管理載波及時(shí)隙資源，并負(fù)責(zé)為移動(dòng)地球終端分配專用的無(wú)線信道；所述RLC層為控制面信令和用戶面數(shù)據(jù)提供應(yīng)答、非應(yīng)答或透明傳輸模式，以及提供分段或重組服務(wù)；所述MAC層提供邏輯信道到物理信道的映射服務(wù)和分組調(diào)度服務(wù)；所述PHY層提供TDM或TDMA服務(wù)； 一方面，來(lái)自所述地面站接入路由模塊的數(shù)據(jù)傳送至所述網(wǎng)絡(luò)層，所述網(wǎng)絡(luò)層提取IP包載荷并將其傳送至所述RRC層，所述RRC層將該IP包載荷透明轉(zhuǎn)發(fā)給所述RLC層，所述RLC層根據(jù)專用無(wú)線信道的容量對(duì)該IP包載荷進(jìn)行分段之后，將分段后的數(shù)據(jù)放入所述MAC層維護(hù)的待發(fā)送分段隊(duì)列，所述MAC層根據(jù)分組調(diào)度結(jié)果從待發(fā)送分段隊(duì)列中選擇滿足調(diào)度條件的分段數(shù)據(jù)，傳送給所述PHY層，所述PHY層對(duì)分段數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼調(diào)制之后發(fā)送給移動(dòng)地球終端； 另一方面，所述PHY層接收來(lái)自移動(dòng)地球終端的數(shù)據(jù)，進(jìn)行解調(diào)解碼和提取分段處理之后將處理之后的分段數(shù)據(jù)遞送給所述MAC層，所述MAC層將分段數(shù)據(jù)直接傳送給所述RLC層，所述RLC層對(duì)分段數(shù)據(jù)進(jìn)行重組之后傳送給所述RRC層，所述RRC層將重組之后的數(shù)據(jù)傳送給所述網(wǎng)絡(luò)層，所述網(wǎng)絡(luò)層對(duì)該重組之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行IP封裝后傳送給所述地面站路由接入I旲塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)，其特征在于，所述地面站接入路由模塊包括AAA前臺(tái)模塊、QoS前臺(tái)模塊、MITM模塊、IPv6協(xié)議棧模塊、以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊，其中，所述AAA前臺(tái)模塊負(fù)責(zé)與所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊進(jìn)行通信；所述QoS前臺(tái)模塊負(fù)責(zé)與所述波束QoS代理模塊進(jìn)行通信；所述MTNM模塊負(fù)責(zé)決定是否執(zhí)行波束間切換；所述IPv6協(xié)議棧模塊為所述AAA前臺(tái)模塊、QoS前臺(tái)模塊、以及MITM模塊提供IP承載服務(wù)；所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)模 塊負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)下層空中接口協(xié)議棧，依據(jù)IP級(jí)的QoS需求為下層空中接口協(xié)議棧開(kāi)啟或關(guān)閉連接、管理數(shù)據(jù)信道； 來(lái)自所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的注冊(cè)或注銷請(qǐng)求信息經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊傳送至所述AAA前臺(tái)模塊；所述AAA前臺(tái)模塊與所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊建立TCP/IP連接，并將注冊(cè)或注銷請(qǐng)求信息傳送給所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊；來(lái)自所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊的注冊(cè)或注銷結(jié)果信息經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊傳送給所述AAA前臺(tái)模塊，所述AAA前臺(tái)模塊再將注冊(cè)或注銷結(jié)果信息經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊發(fā)送給所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊； 來(lái)自所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的業(yè)務(wù)接入請(qǐng)求信息經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊傳送給所述QoS前臺(tái)模塊；所述QoS前臺(tái)模塊與所述波束QoS代理模塊建立TCP/IP連接，并將業(yè)務(wù)接入請(qǐng)求信息傳送給所述波束QoS代理模塊；來(lái)自所述波束QoS代理模塊的無(wú)線資源分配信息經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊傳送給所述QoS前臺(tái)模塊，所述QoS前臺(tái)模塊再將無(wú)線資源分配信息經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊發(fā)送給所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊； 來(lái)自所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的波束切換請(qǐng)求信息經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊傳送給所述MTW模塊；所述MTW模塊生成波束切換結(jié)果信息，并經(jīng)所述IPv6協(xié)議棧模塊發(fā)送給所述地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)，其特征在于，所述波束QoS代理模塊包括波束QoS代理引擎、用戶概況數(shù)據(jù)庫(kù)、波束QoS代理接口、虛擬路由模塊、路由信息模塊、網(wǎng)絡(luò)概況、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)接口模塊、Mobility接口、以及AAAC接口，其中， 所述波束QoS代理引擎包括所有網(wǎng)絡(luò)QoS管理的判決算法，所述波束QoS代理引擎的操作以對(duì)所述地面站接入路由模塊的抽象描述為基礎(chǔ)，該抽象描述通過(guò)所述用戶概況數(shù)據(jù)庫(kù)和虛擬路由模塊獲??；所述用戶概況數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)移動(dòng)地球終端業(yè)務(wù)的無(wú)線資源占用記錄，供所述波束QoS代理引擎存取和查詢；所述波束QoS代理接口負(fù)責(zé)與其他波束的波束QoS代理進(jìn)行通信；所述虛擬路由模塊將所述波束QoS代理引擎產(chǎn)生的控制信息映射為到所述地面站接入路由模塊的專用網(wǎng)絡(luò)命令，以控制所述地面站接入路由模塊的行為；所述路由信息模塊負(fù)責(zé)獲取路由信息；所述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，從數(shù)據(jù)庫(kù)中搜集標(biāo)題為“Net Status”的信息；所述AAAC接口負(fù)責(zé)接收移動(dòng)地球終端注冊(cè)階段來(lái)自所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊的NVUP信息；所述網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)接口允許匪S實(shí)體定義網(wǎng)絡(luò)資源，并且該網(wǎng)絡(luò)資源受所述波束QoS代理引擎的控制；所述Mobility接口負(fù)責(zé)切換中的QoS問(wèn)題；所述網(wǎng)絡(luò)概況負(fù)責(zé)探測(cè)收集網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的擁塞信息，供網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)，其特征在于，所述終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊包括網(wǎng)絡(luò)控制層、網(wǎng)絡(luò)層、移動(dòng)終端網(wǎng)絡(luò)管理層、以及資源控制功能子層，其中， 所述網(wǎng)絡(luò)控制層向所述認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)模塊請(qǐng)求注冊(cè)和注銷；移動(dòng)地球終端在入網(wǎng)過(guò)程中，所述網(wǎng)絡(luò)控制層產(chǎn)生注冊(cè)或注銷請(qǐng)求信息，交由所述網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行IP封裝，然后通過(guò)移動(dòng)地球終端的空中接口發(fā)送給接入網(wǎng)；移動(dòng)地球終端的空中接口收到來(lái)自接入網(wǎng)的注冊(cè)或注銷結(jié)果信息后，提取出IP包交給所述網(wǎng)絡(luò)層，所述網(wǎng)絡(luò)層再提取IP包載荷并交給所述網(wǎng)絡(luò)控制層；以及 所述移動(dòng)終端網(wǎng)絡(luò)管理層負(fù)責(zé)決定是否執(zhí)行波束間切換；所述資源控制功能子層負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)下層空中接口協(xié)議棧，依據(jù)IP級(jí)的QoS需求為下層空中接口協(xié)議棧開(kāi)啟或關(guān)閉連接、管理數(shù)據(jù)信道、接收IP報(bào)文。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)層由增強(qiáng)的Mobile IPv6協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)，提供DSCP與UMTS QoS Class映射機(jī)制，所述網(wǎng)絡(luò)層為所述網(wǎng)絡(luò)控制層提供IP承載服務(wù)，同時(shí)定義一套從IPQoS Classes到UMTS無(wú)線QoS Classes的映射關(guān)系，映射工作分兩步:首先，對(duì)每個(gè)移動(dòng)地球終端請(qǐng)求的服務(wù)定義一個(gè)IP QoS優(yōu)先級(jí)；其次，定義從DSCP到UMTS無(wú)線QoS Classes的映射關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星通信一體化QoS保障系統(tǒng)，其特征在于，所述終端側(cè)空中接口協(xié)議棧模塊包括RRC層、RLC層、MAC層、以及PHY層，其中， 一方面，所述RRC層負(fù)責(zé)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)申請(qǐng)專用無(wú)線信道，來(lái)自所述終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊的數(shù)據(jù)通過(guò)該專用無(wú)線信道傳送給所述RRC層，所述RRC層負(fù)責(zé)無(wú)線資源申請(qǐng)，并將接收自終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給所述RLC層，所述RLC層根據(jù)專用無(wú)線信道的容量對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，將分段后的數(shù)據(jù)放入所述MAC層維護(hù)的待發(fā)送分段隊(duì)列，所述MAC層根據(jù)分組調(diào)度結(jié)果從待發(fā)送分段隊(duì)列中選擇滿足調(diào)度條件的分段數(shù)據(jù)，傳送給所述PHY層，所述PHY層對(duì)分段數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼調(diào)制，并發(fā)送給地面站無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊； 另一方面，所述PHY層接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行解調(diào)解碼和提取分段處理之后將處理后的分段數(shù)據(jù)傳送給給所述MAC層，所述MAC層將分段數(shù)據(jù)直接傳送給所述RLC層，所述RLC層對(duì)分段數(shù)據(jù)進(jìn)行重組并傳送給所述RRC層，所述RRC層將該重組后的數(shù)據(jù)傳送給所述終端側(cè)高層協(xié)議棧模塊。
【文檔編號(hào)】H04W84/06GK103648132SQ201310744663
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】王占偉, 鄒光南, 徐雷, 楊博, 李冬冬 申請(qǐng)人:航天恒星科技有限公司