本發(fā)明屬于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，具體涉及衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理中，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)基于地面站的分布式位置管理同步控制方法。

背景技術(shù)：

衛(wèi)星繞地球高速運(yùn)動(dòng)，使得衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的接入終端相對(duì)具很有高的移動(dòng)性，進(jìn)而導(dǎo)致終端的在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的位置持續(xù)、快速變化?，F(xiàn)有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)位置管理控制技術(shù)，主要參照地面網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理技術(shù)，如MIP，MIPv6等，這些技術(shù)都是基于集中的位置管理架構(gòu)，即將終端位置信息存儲(chǔ)在固定地面站。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模以及用戶數(shù)量的不斷增加，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的多元化等，這種集中式位置管理，在現(xiàn)有地面網(wǎng)絡(luò)中暴露出很多問(wèn)題，如具有較差的可擴(kuò)展性；次優(yōu)路由問(wèn)題導(dǎo)致過(guò)量消耗核心網(wǎng)帶寬；集中式的位置管理帶來(lái)集中式的性能瓶頸，同時(shí)也具有單點(diǎn)失效等問(wèn)題；此外，集中式的位置管理也無(wú)法提供多等級(jí)、有區(qū)分的位置管理服務(wù)，對(duì)于部分不需要強(qiáng)移動(dòng)性管理的業(yè)務(wù)及終端而言，并不能提供很好地區(qū)分移動(dòng)性支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明根據(jù)上述衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)位置管理都是基于集中式的位置管理方法，存在很多缺陷，為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于地面站的分布式位置管理同步控制方法，其步驟如下：

A、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的位置管理區(qū)劃分：首先將衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)在地面的無(wú)線覆蓋范圍，劃分成若干區(qū)域，使得每一區(qū)域內(nèi)都有一個(gè)地面站，由該地面站負(fù)責(zé)該區(qū)域內(nèi)的接入終端位置信息管理，即根據(jù)終端唯一固定標(biāo)識(shí)(如自身物理接口地址、或分配的固定標(biāo)識(shí)等)，能夠提供終端當(dāng)前所在的網(wǎng)絡(luò)具體接入位置(用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有效的路由地址)。每個(gè)地面站的位置管理區(qū)獨(dú)立固定，當(dāng)有終端在該區(qū)域內(nèi)接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，可通過(guò)GPS等輔助設(shè)備完成定位，確定其所屬位置管理區(qū)。

B、接入衛(wèi)星進(jìn)行位置信息注冊(cè)：當(dāng)有終端接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由接入衛(wèi)星生成該終端的精確位置信息，即終端唯一固定標(biāo)識(shí)與接入點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)位置間的映射內(nèi)容。然后，依據(jù)終端所屬的位置管理區(qū)，在相應(yīng)的地面站進(jìn)行位置信息注冊(cè)，該注冊(cè)信息即包括終端的唯一標(biāo)識(shí)及其接入衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)位置；當(dāng)該終端在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的接入衛(wèi)星發(fā)生變化，從一顆衛(wèi)星切換到另一顆衛(wèi)星接入時(shí)，則通過(guò)新接入衛(wèi)星生成新的位置信息，并在該時(shí)刻所屬位置管理區(qū)的地面站內(nèi)進(jìn)行位置信息注冊(cè)。當(dāng)終端移動(dòng)導(dǎo)致所在位置管理區(qū)發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)接入衛(wèi)星所注冊(cè)的地面站也會(huì)產(chǎn)生變化。

C、地面站間的位置信息同步：該步驟主要為注冊(cè)地面站將終端位置信息在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他地面站處進(jìn)行同步。該同步策略首先將地面站進(jìn)行分組，對(duì)與其所屬同一組內(nèi)的地面站，同步精確位置信息，即終端唯一標(biāo)識(shí)及其接入衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)位置；對(duì)所屬組外的地面站，同步歸屬信息，即終端唯一標(biāo)識(shí)及注冊(cè)地面站的網(wǎng)絡(luò)位置。在進(jìn)行同步控制更新中，當(dāng)終端由于移動(dòng)切換接入新衛(wèi)星，并在同一地面站進(jìn)行位置信息注冊(cè)時(shí)，被注冊(cè)地面站產(chǎn)生的歸屬信息，即終端唯一標(biāo)識(shí)及注冊(cè)地面站的網(wǎng)絡(luò)位置，沒有變化，因此不需要對(duì)所屬組外的地面站進(jìn)行歸屬信息同步。在進(jìn)行分組的方法中，該發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于貪心的分組算法用以獲取近似最優(yōu)解。該算法對(duì)未分組地面站，即候選地面站進(jìn)行逐一迭代，每次迭代中，依據(jù)候選地面站到達(dá)組內(nèi)地面站的物理距離之和的大小進(jìn)行比較，選取具有最大距離的地面站添加到組內(nèi)，直至最終完成全部分組，過(guò)程如下：

a)確定每組地面站數(shù)N_G；

b)針對(duì)第i組地面站G_i的生成中：

i.如果當(dāng)前組為空，則選取任意候選地面站加入G_i；

ii.如果當(dāng)前組不為空，則從候選地面站集合中，依次選取地面站GW_i，計(jì)算其到當(dāng)前生成組內(nèi)所有地面站的物理距離之和D_i；

iii.選取到當(dāng)前生成組內(nèi)所有地面站物理距離之和最大的候選地面站加入到當(dāng)前生成組內(nèi)；

iv.重復(fù)i-iii步驟，直到當(dāng)前組G_i內(nèi)地面站數(shù)達(dá)到N_G；

c)重復(fù)b步驟，直至候選地面站集合為空，全部候選地面站均完成分組。

將地面站進(jìn)行分組時(shí)，當(dāng)每組地面站數(shù)量為1時(shí)，此時(shí)所有地面站之間僅進(jìn)行歸屬信息同步，即終端唯一標(biāo)識(shí)及注冊(cè)地面站的網(wǎng)絡(luò)位置的更新，此時(shí)效果等同于對(duì)地面站不分組；當(dāng)將所有地面站劃分為1組時(shí)，所有地面站之間僅進(jìn)行實(shí)時(shí)精確位置信息同步，即終端唯一標(biāo)識(shí)及其接入衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)位置的同步。上述終端為移動(dòng)終端。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、該方法具有較好的可擴(kuò)展性。采用基于地面站的分布式位置管理，可以有效地避免性能瓶頸，將處理負(fù)載分散到多個(gè)地面站處，同時(shí)做到了就近的位置管理思想。

2、該方法具有更優(yōu)化的路由路徑。采用分布式的位置管理，使得位置管理錨點(diǎn)距離終端更近，進(jìn)而使得數(shù)據(jù)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)在全局上具有更加優(yōu)化的傳輸路徑，避免了過(guò)多的占用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)帶寬。

3、該方法具有更好的健壯性。由于將位置管理分散到多個(gè)地面站，避免了集中式管理中單點(diǎn)失效的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了位置管理的靈活劃分。

4、能夠靈活提供有區(qū)分的移動(dòng)支持。針對(duì)不同的終端及應(yīng)用需求，分布式位置管理可以提供不同程度的移動(dòng)支持，通過(guò)調(diào)整位置管理中位置信息同步的粒度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同的移動(dòng)性能支持。

附圖說(shuō)明

圖1是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)位置管理系統(tǒng)框架簡(jiǎn)圖；

圖2是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)接入終端注冊(cè)流程圖；

圖3是注冊(cè)地面站實(shí)現(xiàn)全局位置信息同步注冊(cè)流程圖；

圖4是在本發(fā)明下的位置查詢流程圖；

圖5是本發(fā)明分組算法流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，為衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)基于地面站的分布式位置管理系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。首先終端，通過(guò)衛(wèi)星1接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，而由接入衛(wèi)星根據(jù)終端所在位置管理區(qū)，在相應(yīng)的地面站A處，進(jìn)行位置信息注冊(cè)。地面站A收到位置更新信息后，采用本發(fā)明采用的分布式位置管理同步控制技術(shù)，通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，同其他地面站B、C、D等，進(jìn)行位置信息同步。

首先假設(shè)各地面站的位置管理區(qū)已劃分完畢，且網(wǎng)絡(luò)內(nèi)位置管理控制報(bào)文都在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨(dú)立完成，不經(jīng)過(guò)直接的地面鏈路。如圖2所示，衛(wèi)星終端在某顆衛(wèi)星發(fā)起接入過(guò)程，由衛(wèi)星根據(jù)終端所屬位置管理區(qū)，在區(qū)內(nèi)地面站進(jìn)行位置信息注冊(cè)。地面站收到該注冊(cè)信息后，根據(jù)終端是否首次在本地管理區(qū)內(nèi)注冊(cè)信息，判斷是否發(fā)起全局更新過(guò)程：

1)如果不是首次注冊(cè)且并沒有采用分組位置管理策略，即僅本地實(shí)時(shí)維護(hù)精確位置(終端物理標(biāo)識(shí)+接入網(wǎng)絡(luò)位置)管理，外部地面站僅存儲(chǔ)本地終端的歸屬信息，則不需要進(jìn)行全局更新。

2)如果終端不是首次注冊(cè)且采用了分組位置管理策略，則實(shí)時(shí)將精確位置信息通告到同組內(nèi)其他地面站。

3)如果是首次注冊(cè)，則通告到全網(wǎng)地面站。對(duì)于組外的其他地面站，則通告歸屬位置信息，即注冊(cè)地面站位置及終端物理標(biāo)識(shí)。

圖3為采用分組策略下，發(fā)起全局更新時(shí)的處理流程。地面站收到新的注冊(cè)消息后，在發(fā)起更新過(guò)程時(shí)，要根據(jù)與目的地面站是否在同一組進(jìn)行判斷，如果在相同組，則實(shí)時(shí)發(fā)送精確位置信息；否則，發(fā)送歸屬位置信息。

圖4為在該分布式位置管理策略下，使用位置查詢時(shí)的基本過(guò)程。外地終端在發(fā)起同本地終端會(huì)話過(guò)程時(shí)，位置查詢報(bào)文會(huì)首先經(jīng)過(guò)接入衛(wèi)星，發(fā)送到外地終端所處位置管理區(qū)的地面站處，由地面站進(jìn)行判斷，如果本地存儲(chǔ)目的終端精確位置，則直接返回位置查詢應(yīng)答。否則，地面站存儲(chǔ)的是目的終端歸屬位置信息，則將查詢報(bào)文重定向到存儲(chǔ)目的終端精確位置的地面站處，這里的地面站可以是目的終端所在管理區(qū)的地面站，也可以是同目的終端注冊(cè)地面站同屬于一個(gè)組的地面站。重定向位置查詢報(bào)文時(shí)，以延時(shí)作標(biāo)準(zhǔn)，選取最近地面站進(jìn)行重定向。

這里需要強(qiáng)調(diào)說(shuō)明的是，基于IPv6的位置管理中，沒有位置查詢功能，數(shù)據(jù)報(bào)文在終端處不經(jīng)過(guò)位置解析直接發(fā)送，該條件下，接入衛(wèi)星在不存儲(chǔ)目的終端位置路由信息時(shí)，首先將數(shù)據(jù)重定向到本地地面站，如果本地地面站存儲(chǔ)精確位置信息時(shí)，則直接對(duì)報(bào)文進(jìn)行地址替換發(fā)送到目的終端，否則將報(bào)文重定向到最近的存儲(chǔ)精確位置的地面站處，進(jìn)而再發(fā)送到目的終端。

圖5為采用分組策略時(shí)的分組算法。該算法基于貪心思想，對(duì)所有地面站進(jìn)行迭代，依次從候選地面站集合中選取地面站，每一次遍歷后，選取一個(gè)地面站添加到新的分組內(nèi)，直到候選地面站集合為空，其過(guò)程如下：

1)選取地面站GW_i，計(jì)算其到當(dāng)前組內(nèi)所有地面站的物理距離之和D_i。

2)如果D_i大于當(dāng)前候選地面站GW_cur到達(dá)當(dāng)前所有地面站物理距離之和D_cur，或者D_cur未初始化，則將GW_i作為新候選地面站。

3)重復(fù)1、2步驟，直至所有地面站均經(jīng)過(guò)迭代，將最終的GW_cur添加到當(dāng)前地面站分組內(nèi)。

4)若當(dāng)前分組地面站數(shù)量達(dá)到上限，則進(jìn)行新的迭代，重復(fù)1-3步驟。

5)重復(fù)1-4步驟，直至全部地面站都完成分組。