面向低轨卫星互联网的移动性管理方法、装置、存储介质及电子设备

本技术涉及卫星互联网通信，尤其涉及一种面向低轨卫星互联网的移动性管理方法、装置、存储介质及电子设备。

背景技术：

1、随着卫星发射成本的降低，许多企业都在积极部署低轨卫星互联网，以为全球范围内的用户提供高带宽、低时延的服务。

2、然而，低轨卫星本身相对于地面处于高速移动的状态，这导致地面用户或者设备需要频繁地切换其连接的卫星。切换卫星一方面使用户在网络内的逻辑位置发生改变，另一方面也使得网络拓扑发生改变从而因此路由收敛。上述现象将使得网络可用性急剧下降。

3、基于此，在具有高动态拓扑的低轨卫星互联网中，如何进行移动性管理以提升网络可用性是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种面向低轨卫星互联网的移动性管理方法、装置、存储介质及电子设备，用于在低轨卫星互联网内通过移动性管理提升网络可用性。

2、本技术提供一种面向低轨卫星互联网的移动性管理方法，包括：

3、基于约束条件集合中的约束条件对目标卫星网络进行部署，对目标卫星网络中的卫星进行分簇以及确定每个分簇中的卫星锚点；基于部署后的目标卫星网络，为用户设备分配接入卫星，并实现用户设备与地面站之间的数据传输；其中，约束条件集合中的约束条件包括：第一约束条件，第二约束条件，以及第三约束条件；第一约束条件，用于约束用户设备所连接的卫星在用户设备的可见范围内；第二约束条件，用于约束第一跳数与第二跳数的差值小于或者等于预设长度阈值；第三约束条件，用于约束每个簇内仅存在一个卫星锚点；第一跳数为：用户设备所连接的卫星和目标卫星网络中的任一个卫星之间经过卫星锚点的路径的跳数；第二跳数为：用户设备所连接的卫星和目标卫星网络中的任一个卫星之间最短路径的跳数。

4、可选地，基于约束条件集合中的约束条件对目标卫星网络进行部署，对目标卫星网络中的卫星进行分簇以及确定每个分簇中的卫星锚点，包括：基于卫星与卫星锚点之间的最短路径跳数确定目标分簇模板，并基于目标分簇模板对目标卫星网络中的卫星进行分簇以及确定每个分簇中的卫星锚点。

5、可选地，基于卫星与卫星锚点之间的最短路径跳数确定目标分簇模板，包括：获取预设经纬度坐标对应的用户设备在预设时长内所有可见的卫星，构建第一卫星集合；依次将第一卫星集合中的每个卫星作为第一候选卫星锚点，并将第一卫星集合中其他卫星与每个第一候选卫星锚点之间的最短路径跳数小于或者等于预设长度阈值的一半的卫星添加至候选分簇模板，得到多个候选分簇模板；一个第一候选卫星锚点对应一个候选分簇模板；将多个候选分簇模板中卫星数量最多的候选分簇模板确定为目标分簇模板。

6、可选地，基于目标分簇模板对目标卫星网络中的卫星进行分簇以及确定每个分簇中的卫星锚点，包括：获取所有未分簇的卫星，构建第二卫星集合；基于目标分簇模板，依次将第二卫星集合中的每个卫星作为第二候选卫星锚点进行多轮分簇计算，得到每轮分簇计算筛选出的分簇以及对应的卫星锚点；其中，每轮分簇计算筛选出的分簇为：基于多个待使用分簇模板与第二卫星集合的交集得到的多个候选分簇中，卫星数量最多的候选分簇；一个交集对应一个候选分簇；待使用分簇模板为：基于目标分簇模板计算得到的、以第二候选卫星锚点为卫星锚点构建的分簇模板。

7、可选地，基于目标分簇模板，依次将第二卫星集合中的每个卫星作为第二候选卫星锚点进行多轮分簇计算，得到每轮分簇计算筛选出的分簇以及对应的卫星锚点，包括：在当前轮次计算中将基于每个第二候选卫星锚点得到的待使用分簇模板与第二卫星集合的交集中的卫星确定为候选分簇，得到多个候选分簇；一个待使用分簇模板对应一个候选分簇；将多个候选分簇中所包含的卫星数量最多的目标候选分簇确定为当前轮次对应的分簇，以及将目标候选分簇对应的第二候选卫星锚点确定为分簇内的卫星锚点。

8、可选地，基于部署后的目标卫星网络，为用户设备分配接入卫星，包括：基于预设分配算法为用户设备分配接入卫星；其中，预设分配算法包括：第一分配算法和第二分配算法；第一分配算法包括：在用户设备每次切换卫星时，优先选择同一个簇内的卫星；第二分配算法包括：在用户设备进行跨分簇卫星切换时，根据预测得到的卫星轨迹，从多个候选切换分簇中筛选出覆盖时间最长的分簇，并将筛选出的分簇中的任意一个用户可见的卫星作为用户设备的接入卫星。

9、可选地，实现用户设备与地面站之间的数据传输，包括：用户设备的第一接入卫星在接收到目的地址为第一地址的目标数据包、并确定第一地址不属于任一分簇的子网的情况下，将目标数据包转发至第一接入卫星所属第一分簇的第一卫星锚点；目标卫星锚点基于位置信息库确定第二接入卫星，并将目标数据包转发至第二接入卫星；第二接入卫星为：第一地址指示的地面站的当前接入卫星；第二接入卫星将目标数据包转发至地面站。

10、可选地，实现用户设备与地面站之间的数据传输，包括：地面站的第三接入卫星在接收到目的地址为第二地址的目标数据包、并基于第二地址的前缀信息确定第二地址属于目标卫星网络的第二分簇的情况下，将目标数据包转发至第二分簇的第二卫星锚点；第二卫星锚点基于位置信息库确定第四接入卫星，并将目标数据包转发至第四接入卫星；第四接入卫星为：第二地址指示的用户设备的当前接入卫星；第四接入卫星将目标数据包转发至用户设备。

11、可选地，同一个分簇内的卫星具有相同的网络前缀；用户设备的地址前缀和接入的卫星所属的分簇相关；用户设备在同一个分簇内切换不更换地址；用户设备发生簇间切换会更换地址；地面站的地址不随着接入卫星的改变而改变。

12、本技术还提供一种面向低轨卫星互联网的移动性管理装置，包括：

13、部署模块，用于基于约束条件集合中的约束条件对目标卫星网络进行部署，对目标卫星网络中的卫星进行分簇以及确定每个分簇中的卫星锚点；通信模块，用于基于部署后的目标卫星网络，为用户设备分配接入卫星，并实现用户设备与地面站之间的数据传输；其中，约束条件集合中的约束条件包括：第一约束条件，第二约束条件，以及第三约束条件；第一约束条件，用于约束用户设备所连接的卫星在用户设备的可见范围内；第二约束条件，用于约束第一跳数与第二跳数的差值小于或者等于预设长度阈值；第三约束条件，用于约束每个簇内仅存在一个卫星锚点；第一跳数为：用户设备所连接的卫星和目标卫星网络中的任一个卫星之间经过卫星锚点的路径的跳数；第二跳数为：用户设备所连接的卫星和目标卫星网络中的任一个卫星之间最短路径的跳数。

14、可选地，部署模块，具体统御基于卫星与卫星锚点之间的最短路径跳数确定目标分簇模板，并基于目标分簇模板对目标卫星网络中的卫星进行分簇以及确定每个分簇中的卫星锚点。

15、可选地，获取模块，还用于获取预设经纬度坐标对应的用户设备在预设时长内所有可见的卫星，构建第一卫星集合；部署模块，具体用于依次将第一卫星集合中的每个卫星作为第一候选卫星锚点，并将第一卫星集合中其他卫星与每个第一候选卫星锚点之间的最短路径跳数小于或者等于预设长度阈值的卫星添加至候选分簇模板，得到多个候选分簇模板；一个第一候选卫星锚点对应一个候选分簇模板；部署模块，具体还用于将多个候选分簇模板中卫星数量最多的候选分簇模板确定为目标分簇模板。

16、可选地，获取模块，具体用于获取所有未分簇的卫星，构建第二卫星集合；部署模块，具体用于基于目标分簇模板，依次将第二卫星集合中的每个卫星作为第二候选卫星锚点进行多轮分簇计算，得到每轮分簇计算筛选出的分簇以及对应的卫星锚点；其中，每轮分簇计算筛选出的分簇为：基于多个待使用分簇模板与第二卫星集合的交集得到的多个候选分簇中，卫星数量最多的候选分簇；一个交集对应一个候选分簇；待使用分簇模板为：基于目标分簇模板计算得到的、以第二候选卫星锚点为卫星锚点构建的分簇模板。

17、可选地，部署模块，具体用于在当前轮次计算中将基于每个第二候选卫星锚点得到的待使用分簇模板与第二卫星集合的交集中的卫星确定为候选分簇，得到多个候选分簇；一个待使用分簇模板对应一个候选分簇；部署模块，具体还用于将多个候选分簇中所包含的卫星数量最多的目标候选分簇确定为当前轮次对应的分簇，以及将目标候选分簇对应的第二候选卫星锚点确定为分簇内的卫星锚点。

18、可选地，通信模块，具体用于基于预设分配算法为用户设备分配接入卫星；其中，预设分配算法包括：第一分配算法和第二分配算法；第一分配算法包括：在用户设备每次切换卫星时，优先选择同一个簇内的卫星；第二分配算法包括：在用户设备进行跨分簇卫星切换时，根据预测得到的卫星轨迹，从多个候选切换分簇中筛选出覆盖时间最长的分簇，并将筛选出的分簇中的任意一个卫星作为用户设备的接入卫星。

19、可选地，同一个分簇内的卫星具有相同的网络前缀；用户设备的地址前缀和接入的卫星所属的分簇相关；用户设备在同一个分簇内切换不更换地址；用户设备发生簇间切换会更换地址；地面站的地址不随着接入卫星的改变而改变。

20、本技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如上述任一种面向低轨卫星互联网的移动性管理方法的步骤。

21、本技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述任一种面向低轨卫星互联网的移动性管理方法的步骤。

22、本技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种面向低轨卫星互联网的移动性管理方法的步骤。

23、本技术提供的面向低轨卫星互联网的移动性管理方法、装置、存储介质及电子设备，首先，基于约束条件集合中的约束条件对目标卫星网络进行部署，对目标卫星网络中的卫星进行分簇以及确定每个分簇中的卫星锚点；之后，基于部署后的目标卫星网络，为用户设备分配接入卫星，并实现用户设备与地面站之间的数据传输；其中，约束条件集合中的约束条件包括：第一约束条件，第二约束条件，以及第三约束条件；第一约束条件，用于约束用户设备所连接的卫星在用户设备的可见范围内；第二约束条件，用于约束第一跳数与第二跳数的差值小于或者等于预设长度阈值；第三约束条件，用于约束每个簇内仅存在一个卫星锚点；第一跳数为：用户设备所连接的卫星和目标卫星网络中的任一个卫星之间经过卫星锚点的路径的跳数；第二跳数为：用户设备所连接的卫星和目标卫星网络中的任一个卫星之间最短路径的跳数。如此，可以在低轨卫星互联网内通过移动性管理提升网络可用性，解决或者至少部分地解决现有技术难以运用在高动态网络中的问题。