一种GEO卫星与5G融合网络跨区移动的通信方法与流程

一种geo卫星与5g融合网络跨区移动的通信方法
技术领域
1.本发明涉及卫星通信技术领域，具体的，本发明涉及一种geo卫星与5g融合网络跨区移动的通信方法。


背景技术：

2.高通量geo（地球静止轨道）卫星通信与5g通信都是人们所使用的的重要通信手段。但高通量geo卫星通信系统与5g通信系统是两个截然不同的通信系统，除了天上与地面之分，最主要的区别在于高通量geo卫星通信与5g通信的技术体制截然不同。高通量geo卫星通信使用dvb-s2x体术体制，5g通信则采用3gpp规定的5g技术体制，由于技术体制迥异，导致高通量geo卫星通信系统内和5g通信系统内传递的控制信息和业务数据信息的种类、格式、传递方式都不相同。
3.由于天地一体化的发展需求，需要将高通量geo卫星通信链路作为通信系统的接入网，5g核心网作为通信系统的核心网，二者联合组成新的融合通信系统。由于存在上述技术体制的差异，两个通信系统的控制信息无法交互、业务数据无法流通，两个通信系统无法直接融合。
4.目前已有相关的技术解决了高通量geo卫星与5g核心网的融合问题，但在geo卫星与5g核心网的融合网络中，当通信用户需要跨区移动时，如何实现协同切换，使融合网络的通信服务在用户移动的过程中能够接续连贯，仍待解决。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种geo卫星与5g融合网络跨区移动的通信方法，以解决上述的技术问题。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方法是：一种geo卫星与5g融合网络跨区移动的通信方法，其改进之处在于：包括用户终端ue、卫星接入网以及5g核心网5gc，所述的卫星接入网包括相连接的卫星网络控制中心ncc和网关功能转换模块agf；所述的用户终端ue通过卫星链路分别与卫星网络控制中心ncc和网关功能转换模块agf相连接，网关功能转换模块agf与5g核心网5gc相连接；所述的网关功能转换模块agf包括n1接口协议转换单元、n2接口协议转换单元以及n3接口协议转换单元；所述的5g核心网包括接入管理功能单元amf以及用户面业务传输功能单元upf，所述用户终端ue、接入管理功能单元amf均连接至网关功能转换模块agf的n1接口协议转换单元；所述的n2接口协议转换单元和n3接口协议转换单元均连接至卫星网络控制中心ncc，其中，n2接口协议转换单元与接入管理功能单元amf相连接，n3接口协议转换单元与用户面业务传输功能单元upf相连接；当用户终端ue跨区移动触发卫星网络控制中心ncc的切换时，网关功能转换模块agf接收路径切换通知消息，发送前向业务给目标卫星网络控制中心ncc，完成切换；当用户终端ue跨区移动触发网关功能转换模块agf和卫星网络控制中心ncc的切
换时,用户终端ue向卫星网络管理系统nms发送切换请求，卫星网络管理系统nms决策启动切换；5g核心网5gc发送前向业务给目标网关功能转换模块agf和目标卫星网络控制中心ncc，完成切换。
7.在上述方法中，所述n1接口协议转换单元、n2接口协议转换单元以及n3接口协议转换单元进行协议转换的步骤包括：s11、数据的筛选，n1接口协议转换单元、n2接口协议转换单元以及n3接口协议转换单元分别从卫星链路数据包中筛选出各自接口相关信息的内容；s12、数据的映射，根据卫星网络链路数据包格式和5g核心网模块结构，将卫星接入网和5g核心网5gc实现相同功能的部分建立一一对应的映射表，卫星网络控制中心ncc的卫星网数据可以根据映射关系转换为5g核心网5gc相应功能的协议格式；s13、数据封装传输，n1接口协议转换单元、n2接口协议转换单元以及n3接口协议转换单元将转换后的数据进行封装，传输给各自接口；所述的5g核心网5gc还包括鉴权服务器功能模块ausf、统一数据管理功能模块udm、网络存储功能模块nrf以及会话管理功能单元smf；所述的接入管理功能单元amf分别与鉴权服务器功能模块ausf、统一数据管理功能模块udm、网络存储功能模块nrf以及会话管理功能单元smf相连接，鉴权服务器功能模块ausf和统一数据管理功能模块udm与网络存储功能模块nrf相连接，网络存储功能模块nrf与会话管理功能单元smf相连接；所述的用户面业务传输功能单元upf与会话管理功能单元smf相连接，数据网络dn连接至用户面业务传输功能单元upf；融合geo卫星接入网与5g核心网的方法包括以下的步骤：s10、用户终端ue与通信系统的连接，该通信系统由卫星接入网和5g核心网融合构成，用户终端ue通过网关功能转换模块agf，向通信系统发起连接请求，连接成功后用户终端ue则接入通信系统；s20、用户qos服务等级信息的转换与qos优先级管理，5g核心网5gc将用户qos服务等级信息下发到网关功能转换模块agf，网关功能转换模块agf将用户qos服务等级信息转换为卫星通信系统控制信息，卫星通信系统控制信息进入卫星网络控制中心ncc，通过卫星网络控制中心ncc对用户使用卫星通信链路服务的qos优先级进行设置；s30、网关功能转换模块agf同步卫星终端与5g核心网对ip地址的分配信息，网关功能转换模块agf将卫星网络控制中心ncc分配给用户终端的ip地址同步给5g核心网5gc，保证用户终端的ip地址在卫星接入网与5g核心网5gc的统一；s40、业务请求的建立，用户终端ue发起业务请求，网关功能转换模块agf将该业务请求转换为5g核心网控制信息并传递给5g核心网5gc，5g核心网5gc接收并建立该业务数据传输会话连接，所述的业务数据传输是业务请求的回应。
8.在上述方法中，所述的当用户终端ue跨区移动触发卫星网络控制中心ncc的切换时的切换，包括以下的步骤：目标卫星网络控制中心ncc发送路径切换通知消息给网关功能转换模块agf，网关功能转换模块agf向源目标卫星网络控制中心ncc发送前向数据缓存通知，网关功能转换模块agf停止向源目标卫星网络控制中心ncc发送前向数据并记录最后发送数据；同时，网关功能转换模块agf对5g核心网发往源目标卫星网络控制中心ncc方向的前向业务数据进行缓存；源目标卫星网络控制中心ncc向用户终端ue发送前向数据缓存通知，用户终端ue记录
最后接收数据；网关功能转换模块agf执行网关功能转换模块agf与卫星网络控制中心ncc之间的路径切换，向目标卫星网络控制中心ncc切换；网关功能转换模块agf发送路径切换结果通知给源卫星网络控制中心ncc；源卫星网络控制中心ncc发送前向缓存数据转发确认给网关功能转换模块agf；网关功能转换模块agf向目标卫星网络控制中心ncc转发前向缓存数据；目标卫星网络控制中心ncc向用户终端ue发送前向缓存数据；用户终端ue将网关功能转换模块agf缓存数据中对最后发送数据的记录与用户终端ue记录的最后接收数据的一致性进行对比，对比结果一致，则向目标卫星网络控制中心ncc发送前向缓存数据成功确认，并消除重复业务数据；目标卫星网络控制中心ncc向网关功能转换模块agf发送前向缓存数据成功确认，切换流程完成。
9.在上述方法中，所述的当用户终端ue跨区移动触发网关功能转换模块agf和卫星网络控制中心ncc的切换时的切换，包括以下的步骤：用户终端ue向卫星网络管理系统nms发送切换请求；卫星网络管理系统nms决策启动切换，通知目标卫星网络控制中心ncc准备卫星链路资源，目标卫星网络控制中心ncc将资源准备完毕确认给卫星网络管理系统nms；卫星网络管理系统nms将切换的信息通知发给源卫星网络控制中心ncc，源卫星网络控制中心ncc返回切换信息通知确认；卫星网络管理系统nms向用户终端ue发出切换命令，卫星波束切换开始执行；用户终端ue连接新的卫星波束，向新波束所属的目标卫星网络控制中心ncc发送切换确认，表明波束切换已经完成，目标卫星网络控制中心ncc发送切换成功确认给卫星网络管理系统nms；卫星网络管理系统nms向源卫星网络控制中心ncc发送卫星资源回收命令，源卫星网络控制中心ncc返回卫星资源回收确认；卫星网络管理系统nms向源网关功能转换模块agf发送n2接口切换触发通知，源网关功能转换模块agf发送切换要求给5g核心网5gc中的接入管理功能单元amf；接入管理功能单元amf向目标网关功能转换模块agf发送切换请求，目标网关功能转换模块agf反馈切换确认信息；接入管理功能单元amf向源网关功能转换模块agf发出切换命令，同时，向5g核心5gc中的会话管理功能单元smf发出前向数据缓存通知；会话管理功能单元smf向用户面业务传输功能单元upf发送前向数据缓存通知，用户面业务传输功能单元upf记录最后发送数据，并将该记录和前向缓存数据发送给目标网关功能转换模块agf；源网关功能转换模块agf向用户终端ue发送前向数据缓存通知，用户终端ue记录最后接收的数据；作为接入管理功能单元amf向源网关功能转换模块agf发出切换命令的响应，网关功能转换模块agf切换执行；切换后目标网关功能转换模块agf激活，目标网关功能转换模块agf向接入管理功
能单元amf发送切换确认，接入管理功能单元amf向目标网关功能转换模块agf发送前向缓存数据转发指令，指示目标网关功能转换模块agf将缓存数据发给用户终端ue；目标网关功能转换模块agf向用户终端ue发送前向缓存数据，用户终端ue将网关功能转换模块agf缓存数据中对最后发送数据的记录与用户终端ue记录的最后接收数据的一致性进行对比，对比结果一致，则向目标网关功能转换模块agf发送前向缓存数据成功确认，并消除重复业务数据；目标网关功能转换模块agf向接入管理功能单元amf发送前向缓存数据成功确认消息，接入管理功能单元amf向会话管理功能单元smf发送恢复前向数据业务命令，会话管理功能单元smf向用户面业务传输功能单元upf发送恢复前向数据业务命令；用户面业务传输功能单元upf恢复与用户终端ue的业务传输，业务恢复；接入管理功能单元amf向源网关功能转换模块agf发送用户终端ue环境释放命令，源网关功能转换模块agf返回用户终端ue环境释放完成消息，完成切换。
10.本发明的有益效果是：通过卫星接入网、网关功能转换模块agf、5g网络协同切换用户的通信连接，使卫星通信系统与5g通信系统控制信息与业务数据信息的互相传递、互相操作，在两个不同技术体制的通信系统融合的基础上，保证geo卫星与5g融合网络的通信服务在用户跨区移动时的接续连贯。
附图说明
11.附图1为高通量geo卫星与5g融合网络的网络架构。
12.附图2为卫星网络控制中心ncc与卫星网络控制中心ncc之间的传输系统示意图。
13.附图3和图4为geo卫星与5g融合网络的示意图。
14.附图5为本发明的geo卫星与5g融合网络跨区移动的通信方法在仅涉及卫星网络控制中心ncc切换时的切换示意图。
15.附图6为本发明的geo卫星与5g融合网络跨区移动的通信方法在涉及卫星网络控制中心ncc切换和网关功能转换模块agf切换时的切换示意图。
16.附图7为本发明的geo卫星与5g融合网络跨区移动的通信方法在仅涉及卫星网络控制中心ncc切换时的切换流程原理示意图。
17.附图8为本发明的geo卫星与5g融合网络跨区移动的通信方法在涉及卫星网络控制中心ncc切换和网关功能转换模块agf切换时的切换流程原理示意图。
18.附图9为附图8中卫星网络控制中心ncc切换和网关功能转换模块agf切换时采用两步切换方式的原理示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
20.以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或
减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
21.为了便于本发明的技术方案的理解，首先，结合现有技术中的内容，对下列的名词作出解释：geo卫星：geo即地球静止轨道(或作“地球静止同步轨道”、“地球静止卫星轨道”)是特别指卫星或人造卫星垂直于地球赤道上方距地面高度为35786千米的正圆形地球同步轨道。地表上的观察者在任意时刻始终可以在天空的同一个位置观察到geo卫星，会发现卫星在天空中静止不动。
22.接入网：接入网由通信网节点接口(如基站、wifi热点等)和用户-通信网节点接口之间的一系列传输链路(如无线传输链路)组成，为骨干网络向用户供给电信业务而提供的具有数据传输承载能力的传输系统，用户经由接入网才能将数据接入到电信骨干核心网络。原则上对接入网可以实现的uni和sni的类型和数目没有限制。接入网不解释信令。
23.卫星波束：波束是指由卫星天线发射出来的电磁波在地球表面上形成的形状(比如说像手电筒向黑暗处射出的光束)。本案所述的卫星可以像地球射出数量繁多的波束。
24.卫星主站：地面站的一种简称，卫星网络控制中心所在地，能够管理和分配卫星网络资源，并且具有通信系统网关的功能。
[0025] qos：quality of service，服务质量，指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。qos的保证对于容量有限的网络来说是十分重要的，特别是对于流多媒体应用，例如voip和iptv等，因为这些应用常常需要固定的传输率，对延时也比较敏感。对于资源有限的系统，一般对于高价值用户设置较高优先级的qos保障，普通用户设置较低优先级的qos保障，以根据交费情况差异化服务。
[0026]
用户认证：用户认证是手机信息的一种认证，包括用户状态认证和用户个性化认证，主要是识别合法用户，拒绝非法用户接入网络。
[0027]
鉴权：指验证用户是否拥有访问系统的权利。传统的鉴权是通过密码来验证的。
[0028]
amf：标准5g核心网的网元，接入管理的功能单元，完成终端用户的接入和移动性管理，相当于移动管理实体(mme)的一部分功能。
[0029]
nas：nas协议处理用户端和核心网之间信息的传输，传输的内容可以是用户信息或控制信息，如业务的建立、释放或者移动性管理信息。
[0030]
smf：标准5g核心网的网元，会话管理功能单元，主要负责与分离的数据面交互，创建、更新和删除pdu会话，并管理与upf(用户平面功能)的会话环境(session context)。
[0031]
5gc：5g核心网。
[0032]
agf：网关功能转换模块。
[0033]
tac：跟踪区域码。
[0034]
ns：网络段，用于切换时网络追踪。
[0035]
ncc：卫星网络控制中心。
[0036]
nms：卫星网络管理系统。
[0037]
upf：标准5g核心网的网元，用户面业务传输功能单元、ue：用户终端。
[0038]
公告号cn112994775b的专利申请对高通量geo卫星通信与5g通信的融合，以及网关功能转换模块agf作了相关的说明。参照图1所示，高通量geo卫星具有数十甚至数百波束，每个波束中根据不同无线电频率划分为多个载波，每个载波对应一个网络段（简写为“ns”），每个ns对应一个切换流程中的小区（cell）；对于高通量geo卫星而言，一个ncc管理（或称为“对应”）一个或多个波束，一个geo卫星下面的波束可以由多个ncc分别管理，每个ncc对应的所有小区定义一个跟踪区域码（tac）；每个agf可服务一个或多个ncc，即可对应多个tac；一个或多个agf接入共同的运营商5gc，一个运营商5gc为一个注册区。各ncc组成了卫星网络的地面传输系统，ncc与ncc之间，设计为所有ncc都可互联互通模式，一种典型的设计方式是两两间架设专线互联，实现数据互通传输，地面传输系统如图2所示。
[0039]
参照图3和图4所示，本发明提供了一种geo卫星与5g融合网络跨区移动的通信方法，包括用户终端ue、卫星接入网以及5g核心网5gc，所述的卫星接入网包括相连接的卫星网络控制中心ncc和网关功能转换模块agf；所述的用户终端ue通过卫星链路分别与卫星网络控制中心ncc和网关功能转换模块agf相连接，网关功能转换模块agf与5g核心网5gc相连接；所述的网关功能转换模块agf包括n1接口协议转换单元、n2接口协议转换单元以及n3接口协议转换单元；所述的5g核心网包括接入管理功能单元amf以及用户面业务传输功能单元upf，所述用户终端ue、接入管理功能单元amf均连接至网关功能转换模块agf的n1接口协议转换单元；所述的n2接口协议转换单元和n3接口协议转换单元均连接至卫星网络控制中心ncc，其中，n2接口协议转换单元与接入管理功能单元amf相连接，n3接口协议转换单元与用户面业务传输功能单元upf相连接；所述n1接口协议转换单元、n2接口协议转换单元以及n3接口协议转换单元进行协议转换的步骤包括：s11、数据的筛选，n1接口协议转换单元、n2接口协议转换单元以及n3接口协议转换单元分别从卫星链路数据包中筛选出各自接口相关信息的内容；s12、数据的映射，根据卫星网络链路数据包格式和5g核心网模块结构，将卫星接入网和5g核心网5gc实现相同功能的部分建立一一对应的映射表，卫星网络控制中心ncc的卫星网数据可以根据映射关系转换为5g核心网5gc相应功能的协议格式；s13、数据封装传输，n1接口协议转换单元、n2接口协议转换单元以及n3接口协议转换单元将转换后的数据进行封装，传输给各自接口；所述的5g核心网5gc还包括鉴权服务器功能模块ausf、统一数据管理功能模块udm、网络存储功能模块nrf以及会话管理功能单元smf；所述的接入管理功能单元amf分别与鉴权服务器功能模块ausf、统一数据管理功能模块udm、网络存储功能模块nrf以及会话管理功能单元smf相连接，鉴权服务器功能模块ausf和统一数据管理功能模块udm与网络存储功能模块nrf相连接，网络存储功能模块nrf与会话管理功能单元smf相连接；所述的用户面业务传输功能单元upf与会话管理功能单元smf相连接，数据网络dn连接至用户面业务传输功能单元upf；所述的融合geo卫星接入网与5g核心网的方法包括以下的步骤：s10、用户终端ue与通信系统的连接，该通信系统由卫星接入网和5g核心网融合构成，用户终端ue通过网关功能转换模块agf，向通信系统发起连接请求，连接成功后用户终端ue则接入通信系统；
s20、用户qos服务等级信息的转换与qos优先级管理，5g核心网5gc将用户qos服务等级信息下发到网关功能转换模块agf，网关功能转换模块agf将用户qos服务等级信息转换为卫星通信系统控制信息，卫星通信系统控制信息进入卫星网络控制中心ncc，通过卫星网络控制中心ncc对用户使用卫星通信链路服务的qos优先级进行设置；s30、网关功能转换模块agf同步卫星终端与5g核心网对ip地址的分配信息，网关功能转换模块agf将卫星网络控制中心ncc分配给用户终端的ip地址同步给5g核心网5gc，保证用户终端的ip地址在卫星接入网与5g核心网5gc的统一；s40、业务请求的建立，用户终端ue发起业务请求，网关功能转换模块agf将该业务请求转换为5g核心网控制信息并传递给5g核心网5gc，5g核心网5gc接收并建立该业务数据传输会话连接，所述的业务数据传输是业务请求的回应；当用户终端ue跨区移动触发卫星网络控制中心ncc的切换时，网关功能转换模块agf接收路径切换通知消息，发送前向业务给目标卫星网络控制中心ncc，完成切换；具体的，所述的当用户终端ue跨区移动触发卫星网络控制中心ncc的切换时的波束切换，包括以下的步骤：目标卫星网络控制中心ncc发送路径切换通知消息给网关功能转换模块agf，网关功能转换模块agf向源目标卫星网络控制中心ncc发送前向数据缓存通知，网关功能转换模块agf停止向源目标卫星网络控制中心ncc发送前向数据并记录最后发送数据；同时，网关功能转换模块agf对5g核心网发往源目标卫星网络控制中心ncc方向的前向业务数据进行缓存；源目标卫星网络控制中心ncc向用户终端ue发送前向数据缓存通知，用户终端ue记录最后接收数据；网关功能转换模块agf执行网关功能转换模块agf与卫星网络控制中心ncc之间的路径切换，向目标卫星网络控制中心ncc切换；网关功能转换模块agf发送路径切换结果通知给源卫星网络控制中心ncc；源卫星网络控制中心ncc发送前向缓存数据转发确认给网关功能转换模块agf；网关功能转换模块agf向目标卫星网络控制中心ncc转发前向缓存数据；目标卫星网络控制中心ncc向用户终端ue发送前向缓存数据；用户终端ue将网关功能转换模块agf缓存数据中对最后发送数据的记录与用户终端ue记录的最后接收数据的一致性进行对比，对比结果一致，则向目标卫星网络控制中心ncc发送前向缓存数据成功确认，并消除重复业务数据；目标卫星网络控制中心ncc向网关功能转换模块agf发送前向缓存数据成功确认，波束切换流程完成；当用户终端ue跨区移动触发网关功能转换模块agf和卫星网络控制中心ncc的切换时,用户终端ue向卫星网络管理系统nms发送切换请求，卫星网络管理系统nms决策启动切换；5g核心网5gc发送前向业务给目标网关功能转换模块agf和目标卫星网络控制中心ncc，完成切换；具体的，所述的当用户终端ue跨区移动触发网关功能转换模块agf和卫星网络控制中心ncc的切换时的波束切换，包括以下的步骤：用户终端ue向卫星网络管理系统nms发送切换请求；卫星网络管理系统nms决策启动切换，通知目标卫星网络控制中心ncc准备卫星链
路资源，目标卫星网络控制中心ncc将资源准备完毕确认给卫星网络管理系统nms；卫星网络管理系统nms将切换的信息通知发给源卫星网络控制中心ncc，源卫星网络控制中心ncc返回切换信息通知确认；卫星网络管理系统nms向用户终端ue发出切换命令，卫星波束切换开始执行；用户终端ue连接新的卫星波束，向新波束所属的目标卫星网络控制中心ncc发送切换确认，表明波束切换已经完成，目标卫星网络控制中心ncc发送切换成功确认给卫星网络管理系统nms；卫星网络管理系统nms向源卫星网络控制中心ncc发送卫星资源回收命令，源卫星网络控制中心ncc返回卫星资源回收确认；卫星网络管理系统nms向源网关功能转换模块agf发送n2接口切换触发通知，n2接口是网关功能转换模块agf与5g核心网5gc的其中一个连接接口，源网关功能转换模块agf发送切换要求给5g核心网5gc中的接入管理功能单元amf；接入管理功能单元amf向目标网关功能转换模块agf发送切换请求，目标网关功能转换模块agf反馈切换确认信息；接入管理功能单元amf向源网关功能转换模块agf发出切换命令，同时，向5g核心5gc中的会话管理功能单元smf发出前向数据缓存通知；会话管理功能单元smf向用户面业务传输功能单元upf发送前向数据缓存通知，用户面业务传输功能单元upf记录最后发送数据，并将该记录和前向缓存数据发送给目标网关功能转换模块agf；源网关功能转换模块agf向用户终端ue发送前向数据缓存通知，用户终端ue记录最后接收的数据；作为接入管理功能单元amf向源网关功能转换模块agf发出切换命令的响应，网关功能转换模块agf切换执行；切换后目标网关功能转换模块agf激活，目标网关功能转换模块agf向接入管理功能单元amf发送切换确认，接入管理功能单元amf向目标网关功能转换模块agf发送前向缓存数据转发指令，指示目标网关功能转换模块agf将缓存数据发给用户终端ue；目标网关功能转换模块agf向用户终端ue发送前向缓存数据，用户终端ue将网关功能转换模块agf缓存数据中对最后发送数据的记录与用户终端ue记录的最后接收数据的一致性进行对比，对比结果一致，则向目标网关功能转换模块agf发送前向缓存数据成功确认，并消除重复业务数据；目标网关功能转换模块agf向接入管理功能单元amf发送前向缓存数据成功确认消息，接入管理功能单元amf向会话管理功能单元smf发送恢复前向数据业务命令，会话管理功能单元smf向用户面业务传输功能单元upf发送恢复前向数据业务命令；用户面业务传输功能单元upf恢复与用户终端ue的业务传输，业务恢复；接入管理功能单元amf向源网关功能转换模块agf发送用户终端ue环境释放命令，源网关功能转换模块agf返回用户终端ue环境释放完成消息，完成切换。
[0040]
本发明的geo卫星与5g融合网络跨区移动的通信方法在两种切换场景下，均可保证geo卫星与5g融合网络的通信服务接续连贯：第一种切换场景、用户终端在卫星网络控制中心ncc间切换，没有切换网关功能转
换模块agf，参照图5所示。在该场景下，卫星网络侧nms完成用户终端在波束间切换，但当用户终端的控制中心由卫星网络控制中心ncc1切换到卫星网络控制中心ncc2后，前向业务的发送需从网关功能转换模块agf向卫星网络控制中心ncc1发送改变到网关功能转换模块agf向卫星网络控制中心ncc2发送，该过程由卫星侧设备ncc与网关功能转换模块agf配合完成，参照图7所示，此流程设计保证了波束切换过程中，业务数据不丢包；二是用户终端切换后，卫星网络控制中心ncc和网关功能转换模块agf都切换了新的，参照图6所示。在该场景下，网关功能转换模块agf的切换必然导致卫星网络控制中心ncc切换，由于用户终端要从源网络控制中心ncc和源网关功能转换模块agf切换到目标网络控制中心ncc和目标网关功能转换模块agf，网关功能转换模块agf的变化导致网关功能转换模块agf与5g核心网5gc间的n2接口切换，因此用户终端ue、卫星网络控制中心ncc与网关功能转换模块agf、5g核心网5gc中接入管理功能单元amf和会话管理功能单元smf、用户面业务传输功能单元upf需要协同完成切换流程，参照图8所示，该流程实现了切换网关功能转换模块agf后，服务用户终端ue的链路中，卫星网侧与5gc侧之间的n2接口通道不中断，用户的连接不中断，业务能够接续。为了保证业务接续不中断，该流程采用了2点新型的设计：第一点是采用了两步切换方式，即卫星网络控制中心ncc先切换，然后网关功能转换模块agf再切换，中间有一段流程是新卫星网络控制中心ncc搭配旧网关功能转换模块agf的连接状态，参照图9所示；第二点是采用业务双重比对方式，确认业务数据没有漏传，信令流程方式是：用户终端ue收到前向缓存数据后，用户终端ue对比缓存数据中最后发送数据的记录与自己记录的最后接收数据的一致性，结果一致才发送前向缓存数据成功确认，并消除重复业务数据。
[0041]
以下以实施例之一作为说明，现有一个高通量geo卫星网与5g的融合网，5gc是运营商x的全国统一核心网，网络有1套统一卫星网络管理系统nms，还有甲城中心、乙城中心、丙城中心三个卫星网络控制中心ncc，其中甲城中心与乙城中心共同由网关功能转换模块agf1完成与5g核心网5gc的连通融合，丙城中心由网关功能转换模块agf2完成与5g核心网5gc的连通融合。甲城中心管理波束1、波束2，乙城中心管理波束3、波束4，丙城中心管理波束5、波束6和波束7，编号相邻波束地理上也相邻。
[0042]
现有1个卫星用户，当从波束2移动到波束3时，触发了同网关功能转换模块agf下不同卫星网络控制中心ncc间的切换。系统启动切换流程如下：（前序：卫星网络侧nms完成用户终端由波束2切换到波束3的卫星资源方面的切换。）1、乙城卫星网络控制中心ncc发送路径切换通知消息给网关功能转换模块agf1，网关功能转换模块agf1向甲城卫星网络控制中心ncc发送前向数据缓存通知，随后网关功能转换模块agf1停止向甲城卫星网络控制中心ncc发送前向数据并记录最后发送数据；同时，网关功能转换模块agf1对5g核心网5gc发往甲城卫星网络控制中心ncc方向的前向业务数据进行缓存；甲城卫星网络控制中心ncc向用户终端ue发送前向数据缓存通知，用户终端ue记录最后接收数据；2、网关功能转换模块agf1执行网关功能转换模块agf1与卫星网络控制中心ncc间的路径切换，向乙城卫星网络控制中心ncc切换；3、网关功能转换模块agf1发送路径切换结果通知给甲城卫星网络控制中心ncc；
4、甲城卫星网络控制中心ncc发送前向缓存数据转发确认给网关功能转换模块agf1；5、网关功能转换模块agf1向乙城卫星网络控制中心ncc转发前向缓存数据；6、乙城卫星网络控制中心ncc向用户终端ue发送前向缓存数据；7、用户终端ue对比网关功能转换模块agf1缓存数据中对最后发送数据的记录与自己记录的最后接收数据的一致性，结果一致则向乙城卫星网络控制中心ncc发送前向缓存数据成功确认，并消除重复业务数据；8、乙城卫星网络控制中心ncc向网关功能转换模块agf1发送前向缓存数据成功确认，切换流程完成。
[0043]
当该卫星用户继续移动，从波束4移动到波束5，触发了不同网关功能转换模块agf（以下简称agf）、不同卫星网络控制中心ncc（以下简称ncc）下的切换。系统启动切换流程如下：1、用户终端向卫星网络管理系统nms（以下简称nms）发送切换请求（handover request）；2、nms决策启动切换，通知丙城ncc准备卫星链路资源，丙城ncc将资源准备完毕确认给nms；3、nms将切换的信息通知发给乙城ncc，乙城ncc返回切换信息通知确认；4、nms向用户终端ue（以下简称ue）发出切换命令（handover command），卫星波束切换开始执行；5、ue连接新的卫星波束，向新波束所属的丙城ncc发送切换确认，表明波束切换已经完成，丙城ncc发送切换成功确认给nms；6、nms向乙城ncc发送卫星资源回收命令，乙城ncc返回卫星资源回收确认；7、nms向agf1发送n2接口切换触发通知，agf1发送切换要求给5g核心网5gc（以下简称5gc）中的接入管理功能单元amf(以下简称amf)；8、amf向agf2发送切换请求， agf2反馈切换确认信息；9、amf向agf1发出切换命令，同时，向5gc中会话管理功能单元smf（以下简称smf）发出前向数据缓存通知，smf向用户面业务传输功能单元upf（以下简称upf）发送前向数据缓存通知，upf记录最后发送数据，并将该记录和前向缓存数据发送给agf2；10、agf1向ue发送前向数据缓存通知，ue记录最后接收的数据；11、作为amf向agf1发出切换命令的响应，agf切换执行；12、切换后agf2激活，agf2向amf发送切换确认，amf向agf2发送前向缓存数据转发，指示agf2将缓存数据发给ue；13、agf2向ue发送前向缓存数据，ue对比agf2缓存数据中对最后发送数据的记录与自己记录的最后接收数据的一致性，结果一致则向agf2发送前向缓存数据成功确认，并消除重复业务数据；14、agf2向amf发送前向缓存数据成功确认消息，amf向smf发送恢复前向数据业务命令，smf向upf发送恢复前向数据业务命令；15、upf恢复与ue的业务传输，业务恢复；16、amf向agf1发送ue环境释放命令，agf1返回ue环境释放完成消息。切换完成。
[0044]
本发明还提供了一种geo卫星与5g融合网络跨区移动的通信系统，包括用户终端ue、卫星接入网以及5g核心网5gc，所述的卫星接入网包括相连接的卫星网络控制中心ncc和网关功能转换模块agf；所述的用户终端ue通过卫星链路分别与卫星网络控制中心ncc和网关功能转换模块agf相连接，网关功能转换模块agf与5g核心网5gc相连接；所述的网关功能转换模块agf包括n1接口协议转换单元、n2接口协议转换单元以及n3接口协议转换单元；所述的5g核心网包括接入管理功能单元amf以及用户面业务传输功能单元upf，所述用户终端ue、接入管理功能单元amf均连接至网关功能转换模块agf的n1接口协议转换单元；所述的n2接口协议转换单元和n3接口协议转换单元均连接至卫星网络控制中心ncc，其中，n2接口协议转换单元与接入管理功能单元amf相连接，n3接口协议转换单元与用户面业务传输功能单元upf相连接；所述n1接口协议转换单元、n2接口协议转换单元以及n3接口协议转换单元进行协议转换的步骤包括：s11、数据的筛选，n1接口协议转换单元、n2接口协议转换单元以及n3接口协议转换单元分别从卫星链路数据包中筛选出各自接口相关信息的内容；s12、数据的映射，根据卫星网络链路数据包格式和5g核心网模块结构，将卫星接入网和5g核心网5gc实现相同功能的部分建立一一对应的映射表，卫星网络控制中心ncc的卫星网数据可以根据映射关系转换为5g核心网5gc相应功能的协议格式；s13、数据封装传输，n1接口协议转换单元、n2接口协议转换单元以及n3接口协议转换单元将转换后的数据进行封装，传输给各自接口；所述的5g核心网5gc还包括鉴权服务器功能模块ausf、统一数据管理功能模块udm、网络存储功能模块nrf以及会话管理功能单元smf；所述的接入管理功能单元amf分别与鉴权服务器功能模块ausf、统一数据管理功能模块udm、网络存储功能模块nrf以及会话管理功能单元smf相连接，鉴权服务器功能模块ausf和统一数据管理功能模块udm与网络存储功能模块nrf相连接，网络存储功能模块nrf与会话管理功能单元smf相连接；所述的用户面业务传输功能单元upf与会话管理功能单元smf相连接，数据网络dn连接至用户面业务传输功能单元upf；所述的融合geo卫星接入网与5g核心网的方法包括以下的步骤：s10、用户终端ue与通信系统的连接，该通信系统由卫星接入网和5g核心网融合构成，用户终端ue通过网关功能转换模块agf，向通信系统发起连接请求，连接成功后用户终端ue则接入通信系统；s20、用户qos服务等级信息的转换与qos优先级管理，5g核心网5gc将用户qos服务等级信息下发到网关功能转换模块agf，网关功能转换模块agf将用户qos服务等级信息转换为卫星通信系统控制信息，卫星通信系统控制信息进入卫星网络控制中心ncc，通过卫星网络控制中心ncc对用户使用卫星通信链路服务的qos优先级进行设置；s30、网关功能转换模块agf同步卫星终端与5g核心网对ip地址的分配信息，网关功能转换模块agf将卫星网络控制中心ncc分配给用户终端的ip地址同步给5g核心网5gc，保证用户终端的ip地址在卫星接入网与5g核心网5gc的统一；s40、业务请求的建立，用户终端ue发起业务请求，网关功能转换模块agf将该业务请求转换为5g核心网控制信息并传递给5g核心网5gc，5g核心网5gc接收并建立该业务数据
传输会话连接，所述的业务数据传输是业务请求的回应；当用户终端ue跨区移动触发卫星网络控制中心ncc的切换时，网关功能转换模块agf接收路径切换通知消息，发送前向业务给目标卫星网络控制中心ncc，完成切换；所述的当用户终端ue跨区移动触发卫星网络控制中心ncc的切换时的波束切换，包括以下的步骤：目标卫星网络控制中心ncc发送路径切换通知消息给网关功能转换模块agf，网关功能转换模块agf向源目标卫星网络控制中心ncc发送前向数据缓存通知，网关功能转换模块agf停止向源目标卫星网络控制中心ncc发送前向数据并记录最后发送数据；同时，网关功能转换模块agf对5g核心网发往源目标卫星网络控制中心ncc方向的前向业务数据进行缓存；源目标卫星网络控制中心ncc向用户终端ue发送前向数据缓存通知，用户终端ue记录最后接收数据；网关功能转换模块agf执行网关功能转换模块agf与卫星网络控制中心ncc之间的路径切换，向目标卫星网络控制中心ncc切换；网关功能转换模块agf发送路径切换结果通知给源卫星网络控制中心ncc；源卫星网络控制中心ncc发送前向缓存数据转发确认给网关功能转换模块agf；网关功能转换模块agf向目标卫星网络控制中心ncc转发前向缓存数据；目标卫星网络控制中心ncc向用户终端ue发送前向缓存数据；用户终端ue将网关功能转换模块agf缓存数据中对最后发送数据的记录与用户终端ue记录的最后接收数据的一致性进行对比，对比结果一致，则向目标卫星网络控制中心ncc发送前向缓存数据成功确认，并消除重复业务数据；目标卫星网络控制中心ncc向网关功能转换模块agf发送前向缓存数据成功确认，波束切换流程完成。
[0045]
当用户终端ue跨区移动触发网关功能转换模块agf和卫星网络控制中心ncc的切换时,用户终端ue向卫星网络管理系统nms发送切换请求，卫星网络管理系统nms决策启动切换；5g核心网5gc发送前向业务给目标网关功能转换模块agf和目标卫星网络控制中心ncc，完成切换；所述的当用户终端ue跨区移动触发网关功能转换模块agf和卫星网络控制中心ncc的切换时的波束切换，包括以下的步骤：用户终端ue向卫星网络管理系统nms发送切换请求；卫星网络管理系统nms决策启动切换，通知目标卫星网络控制中心ncc准备卫星链路资源，目标卫星网络控制中心ncc将资源准备完毕确认给卫星网络管理系统nms；卫星网络管理系统nms将切换的信息通知发给源卫星网络控制中心ncc，源卫星网络控制中心ncc返回切换信息通知确认；卫星网络管理系统nms向用户终端ue发出切换命令，卫星波束切换开始执行；用户终端ue连接新的卫星波束，向新波束所属的目标卫星网络控制中心ncc发送切换确认，表明波束切换已经完成，目标卫星网络控制中心ncc发送切换成功确认给卫星网络管理系统nms；卫星网络管理系统nms向源卫星网络控制中心ncc发送卫星资源回收命令，源卫星网络控制中心ncc返回卫星资源回收确认；
卫星网络管理系统nms向源网关功能转换模块agf发送n2接口切换触发通知，源网关功能转换模块agf发送切换要求给5g核心网5gc中的接入管理功能单元amf；接入管理功能单元amf向目标网关功能转换模块agf发送切换请求，目标网关功能转换模块agf反馈切换确认信息；接入管理功能单元amf向源网关功能转换模块agf发出切换命令，同时，向5g核心5gc中的会话管理功能单元smf发出前向数据缓存通知；会话管理功能单元smf向用户面业务传输功能单元upf发送前向数据缓存通知，用户面业务传输功能单元upf记录最后发送数据，并将该记录和前向缓存数据发送给目标网关功能转换模块agf；源网关功能转换模块agf向用户终端ue发送前向数据缓存通知，用户终端ue记录最后接收的数据；作为接入管理功能单元amf向源网关功能转换模块agf发出切换命令的响应，网关功能转换模块agf切换执行；切换后目标网关功能转换模块agf激活，目标网关功能转换模块agf向接入管理功能单元amf发送切换确认，接入管理功能单元amf向目标网关功能转换模块agf发送前向缓存数据转发指令，指示目标网关功能转换模块agf将缓存数据发给用户终端ue；目标网关功能转换模块agf向用户终端ue发送前向缓存数据，用户终端ue将网关功能转换模块agf缓存数据中对最后发送数据的记录与用户终端ue记录的最后接收数据的一致性进行对比，对比结果一致，则向目标网关功能转换模块agf发送前向缓存数据成功确认，并消除重复业务数据；目标网关功能转换模块agf向接入管理功能单元amf发送前向缓存数据成功确认消息，接入管理功能单元amf向会话管理功能单元smf发送恢复前向数据业务命令，会话管理功能单元smf向用户面业务传输功能单元upf发送恢复前向数据业务命令；用户面业务传输功能单元upf恢复与用户终端ue的业务传输，业务恢复；接入管理功能单元amf向源网关功能转换模块agf发送用户终端ue环境释放命令，源网关功能转换模块agf返回用户终端ue环境释放完成消息，完成切换。
[0046]
本发明通过卫星接入网、网关功能转换模块agf、5g网络协同切换用户的通信连接，使卫星通信系统与5g通信系统控制信息与业务数据信息的互相传递、互相操作，在两个不同技术体制的通信系统融合的基础上，保证geo卫星与5g融合网络的通信服务在用户跨区移动时的接续连贯。
[0047]
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造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技术权利要求所限定的范围内。