具体实施方式

本实施例中，通信卫星切换方法的应用场景如图1所示。参照图1的左侧，在第一时间段内，第一通信卫星sat1的覆盖了包括用户设备A在内的多个用户设备，第一通信卫星sat1与其中的部分或全部用户设备连接，并且向其所连接的用户设备提供通信服务。参照图1的右侧，在第一时间段结束后进入第二时间段，包括用户设备A在内的多个用户设备相对地面运动速度较慢或者静止，因此可以将包括用户设备A在内的多个用户设备视为仍处在第一通信卫星sat1在第一时间段的覆盖范围内，由于第一通信卫星sat1相对地面运动，第一通信卫星sat1已远离其在第一时间段的覆盖范围，第一通信卫星sat1无法再为其在第一时间段提供服务的用户设备继续提供服务；而在第二时间段，第二通信卫星sat2进入了包括用户设备A在内的多个用户设备所在的范围，第二通信卫星sat2能够覆盖这些用户设备，与这些用户设备连接并提供通信服务，从而产生了将第一通信卫星sat1与用户设备的连接以及提供的通信服务切换至第二通信卫星sat2的需求。

本实施例中，通信卫星为用户设备提供通信服务，可以是指信号中继、网络接入、链路建立以及数据流承载等服务。第一通信卫星sat1与用户设备的连接以及提供的通信服务切换至第二通信卫星sat2时，可能只是将第一通信卫星sat1当前所连接的全部用户设备中的部分切换至第二通信卫星sat2，另外的部分仍与第一通信卫星sat1连接并且由第一通信卫星sat1提供数据服务。本实施例中，如果没有特别指明，所提到的用户设备是指原先与第一通信卫星sat1连接，被切换至与第二通信卫星sat2连接并且由第二通信卫星sat2提供服务的那些用户设备。

本实施例中，用户设备可以是手机、平板电脑或者专用仪器等终端设备。第一通信卫星和第二通信卫星可以是低轨卫星。

本实施例中，参照图2，通信卫星切换方法包括以下步骤：

S1.确定第一通信卫星连接的多个用户设备；

S2.获取各用户设备对第一通信卫星的接入时间；

S3.获取第一通信卫星对各用户设备提供的特征业务类型；

S4.根据用户设备对应的接入时间，确定用户设备对应的第一权重；

S5.根据用户设备对应的特征业务类型，确定用户设备对应的第二权重；

S6.用户设备对应的第一权重和第二权重，确定同一用户设备对应的第三权重；

S7.根据各用户设备对应的第三权重，确定各用户设备的切换顺序；

S8.按照所确定的切换顺序，将各用户设备的连接从第一通信卫星切换至第二通信卫星。

本实施例中，步骤S1-S8可以由设置在地面上的5G核心网来执行。具体地，5G核心网包括核心网包括SMF网元和UPF网元，可以由SMF网元和UPF网元配合来执行其中的步骤S1-S3，由核心网中的其他具有数据处理和控制功能的网元来执行步骤S4-S8。

步骤S1中的用户设备可以指在当前的第一时间段内与第一通信卫星连接，需要在后续的第二时间段内切换至与第二通信卫星连接的用户设备。

步骤S2中，可以在用户设备刚接入第一通信卫星的时候，由第一通信卫星记录用户设备的接入时间，然后将接入时间发送至5G核心网进行存储，这样5G核心网可以记录所有用户设备对第一通信卫星的接入时间。例如，第一通信卫星可以向5G核心网上传如表1所示的数据，表1中记录了第一通信卫星当前所连接的用户设备的ID，以及以接入时间戳的形式表示各个用户设备的接入时间。表1所示的数据中，还记录了第一通信卫星为各用户设备提供的业务类型。

表1

步骤S3中，5G核心网获取第一通信卫星对各用户设备提供的特征业务类型。本实施例中，对于某一个具体的用户设备，如果第一通信卫星只对这个用户设备提供一种服务类型，那么这种服务类型就属于第一通信卫星对这个用户设备提供的特征业务类型；如果第一通信卫星对这个用户设备提供多种服务类型，那么可以在这多种服务类型中选择出一种，确定为第一通信卫星对这个用户设备提供的特征业务类型。

具体地，5G核心网在执行步骤S3时，可以执行以下步骤：

S301.获取第一通信卫星对各用户设备提供的所有业务类型；

S302.获取各业务类型的负荷；

S303.将用户设备接受的全部业务类型中对应最大负载的业务类型，确定为该用户设备的特征业务类型。

步骤S302可由5G核心网中的UPF网元和SMF网元共同执行。具体地，UPF网元对各用户设备进行流媒体检测，UPF网元将流媒体检测的结果上传至SMF网元，SMF网元对流媒体检测的结果进行解析，从而使得5G核心网获得第一通信卫星对各用户设备提供的所有业务类型。

步骤S302中，第一通信卫星可以通过对用户设备提供的通信服务进行任务管理，获得第一通信卫星在对用户设备提供通信服务的过程中，各业务类型的通信服务对第一通信卫星造成的负荷。具体地，步骤S302中的负荷可以是指通信服务的维持时长，或者通信服务产生的数据流量，因此步骤S303中的对应最大负载的业务类型，可以是指维持最长时长的业务类型，或者产生最大数据流量的业务类型。

在确定维持时长时，可以参照表2，获取每个用户设备所接受的业务类型的开始时间和结束时间，通过计算结束时间与开始时间之间的时间差来确定该业务类型的维持时长。

表2

在一个用户设备接受了第一通信卫星提供的多种业务类型，且存在一些业务类型的次数不止一次的情况下，可以用T_ij表示用户设备i所接受的业务类型j的时间，用P_ij表示用户设备i所接受的业务类型j的次序标号，那么有其中SP_l为第P_ij次业务类型的起始时间，ST_l为第P_ij次业务类型的结束时间。如果以将用户设备i维持最长时长的业务类型作为用户设备i的特征业务类型TP_i，那么可以得到TP_i＝arg(max T_ij)。

通过执行步骤S301-S303，对任一个用户设备，都能确定这个用户设备对应的特征业务类型。

步骤S4中，5G核心网根据用户设备对应的接入时间，确定用户设备对应的第一权重。

在执行步骤S4时，具体可以执行以下步骤：

S401.设定计划切换总次数和计划切换总时间；

S402.设定多个时间段；各时间段的总数与计划切换总次数相关，各时间段的总长度与计划切换总时间相关；

S403.以所有接入时间中的最早者对应各时间段中的最早时刻，确定各用户设备对应的接入时间所在的时间段；

S404.根据用户设备所在的时间段在全部时间段中的时间位置，确定用户设备对应的第一权重。

步骤S401中，5G核心网设定计划切换总次数和计划切换总时间，其中计划切换总时间是5G核心网控制第一通信卫星中的多个用户终端切换至第二通信卫星的整个过程所消耗的计划时间，计划切换总次数是5G核心网控制第一通信卫星中的多个用户终端分批次切换至第二通信卫星，整个切换过程所需要的计划总次数。

具体地，5G核心网可以统计第一通信卫星所连接的用户设备中，需要切换的用户设备数量为S_a，如果期望每次切换的用户设备数量为h，那么可以设定计划切换总次数为设定计划切换总时间为T，具体地T的大小可以与第一通信卫星的运动速度有关，例如考虑到第一通信卫星高速运动的情况下一般只能为某一地区提供10分钟左右的服务，那么可以设定T为10分钟；

步骤S402中，可以将计划切换总时间T分割成多个时间段，即所有时间段的总长度等于T。这些时间段的总数与计划切换总次数Q相关，例如时间段的总数与计划切换总次数Q相等，也就是将计划切换总时间T分割成Q个时间段，还可以将计划切换总时间T分割成更多个时间段，例如计划切换总时间T分割成2Q个时间段，那么每个时间段的长度均为

步骤S403中，通过步骤S402所设定的各个时间段，来检测各用户设备对应的接入时间对应的时间段位置。具体地，可以参照表3，获取各个用户设备的实际接入时间，其中ID为1的用户设备是在20210923-09:50:00接入第一通信卫星的，是最早接入到第一通信卫星的用户设备，因此可以将20210923-09:50:00等效为0时，那么其他实际接入实际都可以对应相应的等效接入时间。各个时间段的长度均为那么各个时间段的起止时间可以分别设定为和等，这样就可以将各用户设备的等效接入时间对应的时间段。

表3

本实施例中，参照表3，为每个时间段设定对应的权重，这样在查到一个用户设备的接入时间后，便可以查找到该用户设备对应的权重，即第一权重。具体地，可以对越早的时间段设置越大的第一权重取值，这样，一个用户设备的接入时间所在的时间段越早，那么这个用户设备对应的第一权重取值越大。

步骤S5中，可以设置各种业务类型对应的第二权重。具体地，可以对占用通信带宽越大的业务类型设置越大的第二权重取值，例如对于视频类的业务类型设置较大的第二权重取值，对于邮件类的业务类型设置中等的第二权重取值，对于文本类的业务类型设置较小的第二权重取值；也可以根据业务类型的紧急程度或者资费收取标准设置其具体的第二权重取值。这样在查到一个用户设备的特征业务类型后，由于特征业务类型也是一种业务类型，便可以查找到特征业务类型对应的权重，即该用户设备对应的第二权重。综上，可以设定一个映射函数U()将特征业务类型映射为相应的第二权重，例如对于特征业务类型TP_i，通过映射函数U()可以得到相应的第二权重为

步骤S6中，如果通过步骤S4确定用户设备i对应的第一权重为w_i，通过步骤S5确定用户设备i对应的第二权重为那么可以通过计算它们的乘积得到用户设备i对应的第三权重F_i，即

如果希望切换用户设备顺序的原则是接入到第一通信卫星的时间越早越优先切换，以及所获得的特征业务类型越不重要越优先切换，那么在对越早的时间段设置越大的第一权重取值，以及对占用通信带宽越大的业务类型设置越大的第二权重取值或者类似的设置的情况下，还可以设置其他类型的第三权重计算方式，使得第三权重是第一权重的单调递增函数，同时也是第二权重的单调递增函数，并且可以按照不同的业务需求调整第一权重对第三权重的边际影响，以及第二权重对第三权重的边际影响，例如可以通过(α和β为常数)或者等公式计算第三权重F_i。

步骤S7中，5G核心网根据各用户设备对应的第三权重，确定各用户设备的切换顺序。具体地，如果对越早的时间段设置越大的第一权重取值，以及对占用通信带宽越大的业务类型设置越大的第二权重取值，步骤S8中，可以按照第三权重取值由大到小的顺序，将各用户设备从第一通信卫星切换至第二通信卫星；如果对越早的时间段设置越小的第一权重取值，以及对占用通信带宽越大的业务类型设置越小的第二权重取值，那么步骤S8中可以按照相反的顺序，即按照第三权重取值由小到大的顺序，将各用户设备从第一通信卫星切换至第二通信卫星。

具体地，在进行切换的时候，可以遵循切换时间段以及每个时间段切换的用户设备数量上限的原则。例如，本实施例中，设定了等2Q个时间段，以及每个时间段内切换的用户设备数量上限为h，那么可以在时间段内先将对应第三权重取值最大的h个用户设备由第一通信卫星切换至第二通信卫星，接着在进入时间段 后，再从剩下的用户设备中对应第三权重取值最大的h个用户设备由第一通信卫星切换至第二通信卫星。

本实施例中，通过根据用户设备接入到第一通信卫星的接入时间确定第一权重，根据用户设备在第一通信卫星获得的特征业务类型确定第二权重，根据第一权重和第二权重确定第三权重，并且根据由第三权重确定的切换顺序进行切换，可以在对多个用户设备进行批量切换的情况下，将多个用户设备分配到一个时间段的不同时刻进行切换，避免多个用户设备同时接入第二通信卫星对第二通信卫星造成冲击，提高通信卫星的工作稳定性；根据由第三权重确定的切换顺序进行切换，能够综合考虑用户设备接入时间和业务类型的影响，可以做到接入到第一通信卫星的时间越早越优先切换，以及所获得的特征业务类型越不重要越优先切换，从而提高业务稳定性。

可以将本实施例中的5G核心网与第一通信卫星和第二通信卫星一起组件天地一体化信息网络，从而实现本实施例中的通信卫星切换方法所实现的提高通信卫星的工作稳定性和提高业务稳定性等技术效果。

可以通过编写执行本实施例中的通信卫星切换方法的计算机程序，将该计算机程序写入至计算机装置或者存储介质中，当计算机程序被读取出来运行时，执行本实施例中的通信卫星切换方法，从而实现与实施例中的通信卫星切换方法相同的技术效果。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。