CN104104427B - 一种机动式卫星移动通信信关站的实现方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种机动式卫星移动通信信关站的实现方法，该方法包括：信关站与卫星通信的空口链路使用卫星移动通信***的用户链路，信关站通过宽带无线接入方式接入地面核心网；信关站启动后，向卫星和地面核心网发起注册流程，卫星注册成功后，卫星将其识别为信关站回传设备；对于卫星下行链路，卫星将需要转发的数据包通过所述用户链路发送给信关站，信关站再通过无线宽带基站将数据包转发给地面核心网；对于卫星上行链路，地面核心网将需要转发的数据包通过无线宽带基站发送给信关站，信关站再通过所述用户链路将数据包转发给卫星。本发明还提出了一种机动式卫星移动通信信关站的装置。

Description

一种机动式卫星移动通信信关站的实现方法和装置

技术领域

本发明涉及卫星移动通信领域，尤其涉及一种机动式卫星移动通信信关站的实现方法和装置。

背景技术

卫星移动通信是借助卫星链路进行通信的方式，用户可以在卫星波束的覆盖范围内自由移动，保持与地面通信***和专用***用户或其他卫星移动用户的通信。与其他通信方式相比，卫星移动通信具有覆盖区域大、通信距离远、通信机动灵活、线路稳定可靠等优点。卫星移动通信***既适用于民用通信，也适用于专网通信。

传统卫星移动通信***网络结构如图1所示，分为用户段、地面段以及空间段。地面段包括信关站（也称为固定地球站FES）、网络控制中心（NCC）和卫星控制中心（SCC）等。信关站为卫星移动通信提供中继转发功能和地面网络接入功能，通过本地交换提供***卫星网络（空间段）到地面现有核心网络（如公用电话交换网PSTN和公用地面移动网络PLMN）的固定接入点。卫星终端发起呼叫业务时，卫星将信令和数据转发给信关站，信关站再转发到地面核心网。

目前现有技术中信关站一般为固定地球站，采用专用的馈电链路和测控链路作为卫星回传链路。例如在申请号为201110449834.7的中国专利申请记载的技术方案中，卫星移动通信装置对终端信令进行解析，判断终端业务是否需要地面中继，如果需要则将终端信令和数据通过馈电链路转发给地面站（即信关站）再转发到地面核心网，否则自动触发通信流程，进行星上直接交换。这种固定的信关站需要根据卫星覆盖区域、轨道特征进行规划选址，以配合卫星***为卫星移动通信提供核心网的接入。由于受卫星测控***、卫星用户链路、卫星轨道、覆盖区域以及核心网中继业务吞吐量的影响，信关站***复杂，建设周期长。此外，信关站与地面核心网之间通常为有线连接，机动性差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种机动式卫星移动通信信关站的实现方法，其基本思想是：在采用了申请号为201110449834.7的中国专利申请方法的卫星移动通信***中，将信关站看作一个特殊的卫星终端，不使用测控链路或是专用馈电链路，而是使用卫星移动通信***本身的用户链路作为信关站与卫星通信的空口链路，并且信关站与地面核心网之间也使用无线链路，该方法为：

信关站与卫星通信的空口链路使用卫星移动通信***的用户链路，信关站通过宽带无线接入方式接入地面核心网；

信关站启动后，向卫星和地面核心网发起注册流程，卫星注册成功后，卫星将其识别为信关站回传设备；

对于卫星下行链路，卫星将需要转发的数据包通过所述用户链路发送给信关站，信关站再通过无线宽带基站将数据包转发给地面核心网；

对于卫星上行链路，地面核心网将需要转发的数据包通过无线宽带基站发送给信关站，信关站再通过所述用户链路将数据包转发给卫星。

上述方法中，所述数据包包括外网互通数据、中继转发数据、信令数据。

优选的，所述信关站可以装置在移动交通工具上。

优选的，信关站向与卫星发起注册流程的具体方法包括：事先将信关站设备标识配置给卫星；信关站启动后搜索卫星，搜索到卫星信号并同步后，向卫星发送注册消息，所述注册消息中携带自身的设备标识；卫星收到注册消息后解析出设备标识，与本地存储的设备标识进行比对，如果一致则注册成功。

优选的，信关站向地面核心网发起注册流程的具体方法包括：信关站事先在地面移动通信网络开通移动通信业务；信关站启动后搜索地面移动通信网络，向地面核心网发起注册。信关站向地面核心网注册成功后，就可以通过无线宽带基站与核心网之间建立无线宽带链路了。

本发明还提出一种机动式卫星移动通信信关站的装置，该装置包含天线模块、卫星通信收发模块、地面中继接入模块、综合控制模块：

卫星通信收发模块负责通过天线模块利用用户链路和卫星进行通信，对数据包只进行转发而不做解析处理；卫星通信收发模块从卫星接收数据包后，直接转发给地面中继模块；卫星通信收发模块从地面中继接入模块接收数据包后，从上行用户链路发送到卫星；

地面中继接入模块采用宽带无线接入方式接入无线宽带基站，负责为卫星通信收发模块与无线宽带基站之间提供数据链路层服务，对数据包只进行转发而不做解析处理；地面中继接入模块从卫星通信收发模块接收到数据包后，直接转发给无线宽带基站；地面中继接入模块从无线宽带基站接收数据包后，直接转发给卫星通信收发模块；

综合控制模块负责对卫星通信收发模块和地面中继接入模块进行控制，所述控制包括***管理、网络管理、链路管理。

优选的，所述卫星通信收发模块从协议栈上只包括物理层与数据链路层。

优选的，所述天线模块采用高增益天线，可以包括小口径抛物面天线或者阵列天线等。

本发明提供的方法利用卫星用户链路以及地面无线中继实现机动式信关站，具有以下优点：

1、实现了信关站的机动部署，比如将信关站装置在车、船等交通工具上，在需要时开至预定地点进行部署，尤其可以在山地、海上、或者海外等不适于地面固定信关站接入的地方建立卫星终端到本地无线通信网之间的中继回传链路，大大提高了卫星移动通信的核心网接入灵活性。

2、信关站使用卫星移动通信用户链路作为卫星回传链路，不需要设置专门的测控链路作为回传链路，能够减少信关站设备***数量，降低信关站复杂度，同时降低了信关站维护工作量，提高机动效率。

3、信关站的地面核心网接入方式使用无线宽带接入方式，既满足了核心网接入功能，又能够适用于小规模、小吞吐量下的机动式应用场景。

附图说明

图1是传统卫星移动通信***网络的结构示意图，

图2是本发明卫星移动通信***网络的结构示意图；

图3是本发明实施例一的信关站的结构示意图；

图4是本发明实施例二的卫星通信收发模块的注册流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细的说明。

本发明采用的卫星通信***的***结构如图2所示，由卫星、卫星终端、机动式信关站、无线宽带基站以及地面核心网组成。信关站装置在移动通信车上，无线宽带基站属于地面移动通信***，可以是2G，3G基站或者其它集群***基站。下面具体说明本发明的机动式信关站的实现方法及装置。

实施例一：机动式卫星移动通信信关站的装置

本实施例的信关站装置的结构如图3所示，包含天线模块、卫星通信收发模块、地面中继接入模块和综合控制模块，各模块说明如下：

天线模块采用高增益天线，可以为小口径抛物面天线或者阵列天线等；

卫星通信收发模块负责通过天线模块利用用户链路和卫星进行通信，对数据包只进行转发而不做解析处理，其作为数据链路转发模块，不需要应用层协议栈，因此从协议栈上只包括物理层与数据链路层；

地面中继接入模块采用宽带无线接入方式接入无线宽带基站，负责为卫星通信收发模块与无线宽带基站之间提供数据链路层服务，对数据包只进行转发而不做解析处理；

综合控制模块负责对卫星通信收发模块和地面中继接入模块进行控制，所述控制包括***管理、网络管理、链路管理等。

对于卫星下行链路数据流，信关站进行如下处理：

卫星通信收发模块通过空中接口接收卫星的数据流，数据通过射频、基带处理，解调恢复数据包之后，通过内部接口转发给地面中继接入模块，地面中继接入模块再将数据包转发给无线宽带基站。

对于卫星上行链路数据流，信关站进行如下处理：

地面中继接入模块从无线宽带基站接收数据包后，通过内部接口直接转发给卫星通信收发模块，卫星通信收发模块接收到后，进行打包、调制，通过基带、射频处理，从卫星上行链路发送到卫星。

实施例二：机动式卫星移动通信信关站的实现方法

本实施例的信关站采用实施例一的信关站装置，下面以卫星移动通信终端与地面蜂窝移动通信网互通业务为例，具体说明其实现步骤：

（1）信关站开启后，卫星通信收发模块启动，搜索卫星信号并同步，向卫星发送注册消息，消息中携带卫星通信收发模块的设备ID号、设备类型等，如图4所示；

（2）卫星收到注册消息，解析出设备ID号，与本地存储的设备ID号（需要事先配置给卫星）进行比对，如果一致则返回注册成功，并将该卫星通信收发模块识别为信关站；

（3）地面中继接入模块搜索地面移动通信网络并接入（该模块需要事先在地面移动通信网络开通移动通信业务），向地面核心网发起注册，注册成功后，则通过无线宽带基站与核心网之间建立地面无线宽带链路；

（4）卫星终端拨打地面蜂窝移动通信网络号码；

（5）如果卫星与信关站的卫星通信收发模块尚未建立空口链路或者该链路失步，则首先分配空口资源，发起空口寻呼，建立与信关站的星地链路；

（6）卫星通信收发模块通过射频、基带处理后，恢复数据包，将其转发给地面中继接入模块；

（7）地面中继接入模块通过地面无线宽带链路转发数据包到核心网；

（8）核心网建立地面移动通信语音链路；

（9）后续业务数据流通过“卫星终端――卫星――卫星用户链路――信关站――地面宽带无线链路――核心网”的路径建立并提供通信业务。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机动式卫星移动通信信关站的实现方法，其特征在于，所述方法包括：

信关站与卫星通信的空口链路使用卫星移动通信***的用户链路，信关站通过宽带无线接入方式接入地面核心网；

信关站启动后，向卫星和地面核心网发起注册流程，卫星对信关站注册成功后，卫星将其识别为信关站回传设备；

对于卫星下行链路，卫星将需要转发的数据包通过所述用户链路发送给信关站，信关站再通过无线宽带基站将数据包转发给地面核心网；

对于卫星上行链路，地面核心网将需要转发的数据包通过无线宽带基站发送给信关站，信关站再通过所述用户链路将数据包转发给卫星。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述数据包包括外网互通数据、中继转发数据、信令数据。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述信关站装置在移动交通工具上。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，信关站向与卫星发起注册流程的具体方法包括：

事先将信关站设备标识配置给卫星；信关站启动后搜索卫星，搜索到卫星信号并同步后，向卫星发送注册消息，所述注册消息中携带自身的设备标识；卫星收到注册消息后解析出设备标识，与本地存储的设备标识进行比对，如果一致则注册成功。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，信关站向地面核心网发起注册流程的具体方法包括：

信关站事先在地面移动通信网络开通移动通信业务；信关站启动后搜索地面移动通信网络，向地面核心网发起注册。

6.一种机动式卫星移动通信信关站的装置，其特征在于：所述装置包含天线模块、卫星通信收发模块、地面中继接入模块、综合控制模块，

卫星通信收发模块负责通过天线模块利用用户链路和卫星进行通信，对数据包只进行转发而不做解析处理；卫星通信收发模块从卫星接收数据包后，直接转发给地面中继模块；卫星通信收发模块从地面中继接入模块接收数据包后，从上行用户链路发送到卫星；

地面中继接入模块采用宽带无线接入方式接入无线宽带基站，负责为卫星通信收发模块与无线宽带基站之间提供数据链路层服务，对数据包只进行转发而不做解析处理；地面中继接入模块从卫星通信收发模块接收到数据包后，直接转发给无线宽带基站；地面中继接入模块从无线宽带基站接收数据包后，直接转发给卫星通信收发模块；

综合控制模块负责对卫星通信收发模块和地面中继接入模块进行控制，所述控制包括***管理、网络管理、链路管理。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述天线模块采用高增益天线。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述高增益天线包括小口径抛物面天线或者阵列天线。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述卫星通信收发模块从协议栈上只包括物理层与数据链路层。