一种基于终端位置预测的卫星寻呼控制方法，设备和介质

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其是一种基于终端位置预测的卫星寻呼控制方法，设备和介质。

背景技术

随着卫星通信的发展，卫星所承担的通信链路服务越来越多。由于不同卫星的覆盖范围不同，以高轨卫星和低轨卫星为例，高轨卫星由于轨道高度比较高，因此其覆盖范围比较大；而低轨卫星由于轨道高度比较低，因此覆盖范围也相应地比较小。

对于移动终端来说，一旦离开了卫星的覆盖范围，就会出现终端无法接收到卫星的寻呼信号，造成终端与核心网连接中断的现象。然而卫星无法感知到终端是否离开了卫星的覆盖范围，因此卫星会不断向终端发送寻呼信号以尝试连接终端；造成占用卫星信道资源和消耗卫星能源的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于终端位置预测的卫星寻呼控制方法，设备和介质。

本发明的第一方面提供了一种基于终端位置预测的卫星寻呼控制方法，包括以下步骤：

核心网建立与终端的通信会话，收集终端信息；所述终端信息包括终端位置和终端移动速度；

核心网根据终端信息预测目标时刻下终端的预期位置；

核心网根据终端的预期位置判断目标时刻下终端是否处于卫星的覆盖范围内；

如判断目标时刻下终端不处于卫星的覆盖范围内，则在核心网与终端的通信会话断开时，核心网控制卫星停止对终端进行寻呼。

进一步地，所述建立与终端的通信会话，收集终端信息步骤，由AMF网元完成；所述终端信息通过以下通信步骤获取：

AMF网元生成终端定位调用请求，将定位调用请求发送至LMF网元；

LMF网元根据终端定位调用请求确定终端定位所使用的定位接入类型和定位方法，生成下行定位信息，将下行定位信息发送至AMF网元；

AMF网元将下行定位信息发送至终端，并接收终端传输的上行定位信息，将上行定位信息发送至LMF网元；

LMF网元从上行定位信息中解析得到终端信息。

进一步地，在所述AMF网元将下行定位信息发送至终端步骤之前，还包括以下步骤：

AMF网元判断通信会话当前状态，所述通信会话当前状态包括联机状态和待机状态；

当通信会话当前状态处于待机状态时，AMF网元向终端传输唤醒请求，将通信会话唤醒为联机状态；

当通信会话当前状态处于联机状态时，执行所述将下行定位信息发送至终端步骤。

进一步地，所述终端在接收到下行定位信息后，根据下行定位信息所指定的定位接入类型和定位方法，进行定位测量和/或位置计算，得到终端信息并将终端信息封装在上行定位信息中；将上行定位信息发送至AMF网元；

其中，当所述下行定位信息中指定多个定位接入类型和定位方法时，所述终端根据每个定位接入类型和定位方法分别进行定位测量和/或位置计算，得到多个终端信息并分别封装在多个上行定位信息中；将多个上行定位信息发送至AMF网元。

进一步地，在所述将上行定位信息发送至AMF网元步骤或所述将多个上行定位信息发送至AMF网元步骤之前，还包括以下步骤：

终端判断通信会话当前状态，所述通信会话当前状态包括联机状态和待机状态；

当通信会话当前状态处于待机状态时，终端向AMF网元传输唤醒请求，将通信会话唤醒为联机状态；

当通信会话当前状态处于联机状态时，执行所述将上行定位信息发送至AMF网元步骤或所述将多个上行定位信息发送至AMF网元步骤。

进一步地，所述根据终端信息预测目标时刻下终端的预期位置，具体通过多层神经网络完成；所述多层神经网络设置于NWDAF网元，NWDAF网元通过LMF网元获取终端信息；

所述多层神经网络中针对各项终端信息分别设置有不同的特征权重；

在所述终端信息被输入至多层神经网络后，多层神经网络通过对各项终端信息进行带权计算，得到目标时刻下终端的预期位置，将目标时刻下终端的预期位置作为预测结果进行输出。

进一步地，所述根据终端的预期位置判断目标时刻下终端是否处于卫星的覆盖范围内，具体包括以下步骤：

AMF网元建立与卫星的通信会话，并向卫星发送卫星信息获取请求；

AMF网元获取卫星上报的卫星信息；所述卫星信息包括卫星覆盖范围；

NWDAF网元向AMF网元发送信息订阅请求；所述信息订阅请求用于向AMF网元订卫星信息；

AMF网元向NWDAF网元发送卫星信息；

NWDAF网元根据终端的预期位置和卫星覆盖范围判断目标时刻下终端是否处于卫星的覆盖范围内；将判断结果发送至AMF网元。

进一步地，所述卫星覆盖范围包括静态范围或动态范围；

当所述卫星覆盖范围为静态范围时，NWDAF网元根据卫星覆盖范围的边缘经纬坐标形成一个固定的经纬度坐标区间；通过比较终端预期位置的经纬坐标是否位于所述经纬度坐标区间内，完成目标时刻下终端是否处于卫星的覆盖范围内的判断；

当所述卫星覆盖范围为动态范围时，NWDAF网元生成与时间周期相关的卫星覆盖范围经纬度坐标变化区间，得到目标时刻下的卫星覆盖范围经纬度区间；通过比较终端预期位置的经纬坐标是否位于目标时刻下的经纬度坐标区间内，完成目标时刻下终端是否处于卫星的覆盖范围内的判断。

本发明第二方面公开了一种电子设备，应用于核心网，包括处理器以及存储器；

所述存储器用于存储程序；

所述处理器执行所述程序实现一种基于终端位置预测的卫星寻呼控制方法。

本发明第三方面公开了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现一种基于终端位置预测的卫星寻呼控制方法。

本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前面的方法。

本发明的实施例具有如下方面有益效果：本发明通过多层神经网络预测终端在目标时刻的预期位置，使用NWDAF网元分析终端上报的位置信息、预测结果以及卫星的覆盖范围；能够准确的判断在目标时刻下终端是否离开卫星的覆盖范围，以此提前通知卫星网络在终端断开连接时停止对终端反复进行寻呼，以降低寻呼失败次数、有利于节省网络资源。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一个终端相对于卫星覆盖范围移动的示意图；

图2是本发明一种基于终端位置预测的卫星寻呼控制方法，设备和介质的基本实施流程图；

图3是本发明一种基于终端位置预测的卫星寻呼控制方法，设备和介质中核心网与终端的信令交互流程图；

图4是本发明一种基于终端位置预测的卫星寻呼控制方法，设备和介质中核心网与卫星的信令交互流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1示出了一个终端相对于卫星覆盖范围移动的示意图。如图1所示，一套轨道卫星之中可能由多颗卫星组成，各个卫星的覆盖范围互相之间可能不接壤，即终端可能出现离开了前一颗卫星的覆盖范围，而尚未进入后一颗卫星覆盖范围的情况，此时由于终端(UE，User Equ i pment)不处于轨道上任何一颗卫星的覆盖范围内，因此终端无法与卫星建立通信连接，造成通信链路中断。特别是在终端处于待机模式下时，由于待机模式下卫星无法获取到终端的信息，因此卫星可能仍然认为该终端是可访问的，因此卫星会不断向终端发送寻呼信号，试图建立与终端的通信链路。然而实际上由于终端以及脱离的卫星的覆盖范围，因此这些寻呼信号必然无法被终端所接收，因而出现信道多余占用和卫星能源无谓消耗的情况。

为了解决这一问题，本实施例提出一种基于终端位置预测的卫星寻呼控制方法，如图2所示，包括以下步骤：

S1.核心网建立与终端的通信会话，收集终端信息；终端信息包括终端位置和终端移动速度；

S2.核心网根据终端信息预测目标时刻下终端的预期位置；

S3.核心网根据终端的预期位置判断目标时刻下终端是否处于卫星的覆盖范围内；

S4.如判断目标时刻下终端不处于卫星的覆盖范围内，则在核心网与终端的通信会话断开时，核心网控制卫星停止对终端进行寻呼。

本实施例中，由于解决上述技术问题的关键在于终端和卫星如何上报信息以及上报何种信息；因此本实施例确定的终端上报信息包括终端位置和终端移动速度，具体如表1所示：

表1.

本实施例通过终端当前的经度和纬度确定终端所处位置，并结合终端的瞬时速度和瞬时加速度建立关于终端移动的方程，通过方程计算目标时刻下终端的预期位置。

步骤S1中终端信息需要通过核心网与终端的信令交互流程获取，具体步骤如图3所示。

步骤S1中与终端的信令交互主要由核心网中的AMF网元(Access and Mobi l ityManagement Funct ion，接入和移动性管理功能)获取，AMF网元通过位于卫星上的NG-RAN(Next Generat ion Rad io Access Network，下一代无线接入网)与终端建立通信链路，产生信令交互以获取终端信息。AMF网元获取终端信息后，将终端信息发送至LMF网元(Locat ion Management Funct ion，定位管理功能)，由LMF网元解析终端信息，得到终端的经度、纬度、瞬时速度和瞬时加速度。

具体的信令交互流程如下所示：

101.AMF网元生成终端定位调用请求，将定位调用请求发送至LMF网元；

102.LMF网元根据终端定位调用请求确定终端定位所使用的定位接入类型和定位方法；

103.LMF网元生成下行定位信息，将下行定位信息发送至AMF网元；

104.AMF网元将下行定位信息发送至终端；

105.AMF网元接收终端传输的上行定位信息；

106.AMF网元将上行定位信息发送至LMF网元；LMF网元从上行定位信息中解析得到终端信息。

由于终端接入核心网的场景不固定，因此终端定位所使用的接入类型和定位方法也各不相同。本实施例中在LMF网元中实现设置有各种定位接入类型供根据终端的介入场景选择使用。定位接入类型主要可分为3GPP接入和Non-3GPP接入两种。其中，3GPP接入可适用于gNB、eNB等接入场景，Non-3GPP接入可适用于WI FI等接入场景。本实施例中LMF网元预置的定位方法包括终端本体获取定位和卫星网关获取定位两类。其中，终端本体获取定位主要使用LPP协议从终端获取位置信息；卫星网关获取定位主要使用NRPPa协议从NG-RAN或N3IWF/TNGF/W-AGF等网关接口获取位置信息。

本实施例中，终端在接收到LMF网元生成的下行定位信息后，会根据下行定位信息所指定的定位接入类型和定位方法，进行定位测量和/或位置计算，得到终端信息并将终端信息封装在上行定位信息中；将上行定位信息发送至AMF网元。

在一部分实施例中，终端可能处于待机(I DLE)状态从而导致终端与卫星的通信链路搁置。处于待机状态的终端是无法接收和发送信令的，需要将终端唤醒才能够继续进行信令交互。本实施例中对终端的唤醒分为AMF发起的网络触发服务请求(ServiceRequest)和终端自行发起的终端触发服务请求两类。

其中，网络触发服务请求流程包括：

SP1.AMF网元判断通信会话当前状态，通信会话当前状态包括联机状态和待机状态；

当通信会话当前状态处于待机状态时，AMF网元向终端传输唤醒请求，将通信会话唤醒为联机状态。

终端触发服务请求流程包括：

SP2.终端判断通信会话当前状态，通信会话当前状态包括联机状态和待机状态；当通信会话当前状态处于待机状态时，终端向AMF网元传输唤醒请求，将通信会话唤醒为联机状态。

步骤S2中，根据终端信息预测目标时刻下终端的预期位置，具体通过多层神经网络(Mu lt i-Layer Perceptron)完成。本实施例中多层神经网络设置于NWDAF网元(Network Data Ana lyt ics Funct ion，网络数据分析功能)中，NWDAF网元通过LMF网元获取终端信息；

多层神经网络中针对各项终端信息分别设置有不同的特征权重；

在终端信息被输入至多层神经网络后，多层神经网络通过对各项终端信息进行带权计算，得到目标时刻下终端的预期位置，将目标时刻下终端的预期位置作为预测结果进行输出。

本实施例中所采用的多层神经网络以公式的形式可表示为：

其中

步骤S3中除获取终端信息外，还需要获取卫星的覆盖信息，因此核心网需要与卫星进行信令交互。信令交互流程如图4所示：

201.AMF网元建立与卫星的通信会话，向卫星发送卫星信息获取请求后；获取卫星上报的卫星信息；

202.NWDAF网元向AMF网元发送信息订阅请求；信息订阅请求用于向AMF网元订卫星信息；

203.AMF网元向NWDAF网元发送卫星信息；

204.NWDAF网元根据终端的预期位置和卫星覆盖范围判断目标时刻下终端是否处于卫星的覆盖范围内；

205.NWDAF网元将判断结果发送至AMF网元。

本实施例中卫星信息包括卫星覆盖范围。特别地，在AMF网元需要从多颗卫星处获取多个卫星覆盖范围时，还可以在卫星信息中加入卫星的id以区分出不同的卫星覆盖范围，避免混淆不同卫星的卫星覆盖范围。

本实施例中，对于地球同步轨道的卫星，卫星的覆盖范围基本上是静态的(经纬度固定不变)；而如果是其他轨道卫星，则卫星覆盖范围可能是随时间周期性变化的。因此需要针对静态或动态的覆盖范围设置不同的判断过程。

当卫星覆盖范围为静态范围时，NWDAF网元根据卫星覆盖范围的边缘经纬坐标形成一个固定的经纬度坐标区间；通过比较终端预期位置的经纬坐标是否位于经纬度坐标区间内，完成目标时刻下终端是否处于卫星的覆盖范围内的判断；

当卫星覆盖范围为动态范围时，NWDAF网元生成与时间周期相关的卫星覆盖范围经纬度坐标变化区间，得到目标时刻下的卫星覆盖范围经纬度区间；通过比较终端预期位置的经纬坐标是否位于目标时刻下的经纬度坐标区间内，完成目标时刻下终端是否处于卫星的覆盖范围内的判断。本实施例中，动态覆盖范围卫星的时间周期可以通过星历表查询，即在卫星信息中加入卫星的星历表信息以获取卫星的运动周期。

步骤S4中，如判断目标时刻下终端不处于卫星的覆盖范围内，则在核心网与终端的通信会话断开时，核心网控制卫星停止对终端进行寻呼；以停止卫星的无效寻呼，减少失败次数。如判断目标时刻下终端处于卫星的覆盖范围内，则不对卫星的寻呼进行控制处理，以建立终端与卫星的正常通信链路。

本发明实施例中，为了使寻呼过程更加合理有效从而避免不必要的寻呼，提高卫星寻呼的成功率，核心网将确定终端是否处于卫星覆盖范围的运算过程交由NWDAF统一处理。通过多层神经网络对终端的历史位置和速度相关信息进行训练和预测。再使用NWDAF综合卫星星历表信息和终端的预测位置信息可以更加准确的分析终端是否即将离开卫星覆盖范围，一方面能够提高卫星寻呼的准确性，另一方面节省了卫星的运算资源。

本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图2所示的方法。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-On ly Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。