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      一種基于網關交換的北斗和天通短信互通系統設計

      發布時間:2020-12-17 09:50所屬分類:通信加入收藏

      摘 要:天通衛星系統和北斗衛星系統均是我國自主研發的系統,且均支持短信功能,已應用于漁業、氣象、林業等部門,但兩者之間短信無法直接互通。

        摘 要:天通衛星系統和北斗衛星系統均是我國自主研發的系統,且均支持短信功能,已應用于漁業、氣象、林業等部門,但兩者之間短信無法直接互通。本文在不改變天通和北斗衛星系統短信傳輸模式的前提下,充分利用兩個衛星各自在短信傳輸中的特點,設計了一種天通和北斗衛星系統短信交互的短信網關系統,實現了兩個衛星系統間的短信互通,更好地發揮了各自系統優勢。該設計無須與天通衛星信關站、北斗總站直接交互,自稱系統、獨立性強,便于部署。目前已完成上星測試。

        關鍵詞:天通衛星 北斗衛星 短信網關 短信互通

      通信工程論文

        一、前言

        “天通一號”衛星移動通信系統是我國第一代自主研發的衛星移動通信系統,作為國家戰略性通信基礎設施,在應急、政府、行業應用等領域作為應急通信“第一反應器”發揮著重要的通信保障作用。系統支持話音、短信和數據通信業務,在林業、漁業、邊防等行業用戶中有著廣泛的應用。與此同時,我國自主研發的北斗衛星導航系統,已經實現了全球化導航定位和短信通信功能,可以實現點對點、點對多點的短信收發,同樣具有覆蓋范圍廣泛,不受地形條件限制等特點,已廣泛應用于各類應急通信等領域。

        但是,兩者屬于不同的衛星系統,其傳輸體制和短信格式各不相同,因此不同直接互通,因此根據某特定用戶領域需求設計一種方案,實現北斗和天通短信互通。

        二、互通方案設計

        天通終端之間進行短信通信時,直接由天通信關站進行轉發;天通終端和地面網其他終端進行短信通信時,需要從信關站出局后轉發到地面網,進而實現互通。北斗終端間,北斗終端與指揮機間可收發短信。目前,兩個系統間短信不能直接進行互通。

        為了實現短信互通,可采用專線建設方案,該方案中天通信關站與北斗總站建設專線分別接入交互控制中心,由交互控制中心實現兩個系統短信交互,但該方法需要經各系統運營商同意,才能實施,并且需要租賃專線,造價較高。針對兩個系統間互發短信數量較少特點,同時考慮減少運營商協調,以及降低成本等,可以采用無線鏈路交互方案,如圖1所示。

        方案中天通、北斗收發模塊用于衛星鏈路收發,完成各自系統內短信的接收和發送;交換控制單元用于兩個系統短信的解析、轉譯和交互,實現系統間短信互通。北斗終端的短信通過北斗衛星發送到北斗收發模塊的號碼上,北斗收發模塊把短信轉發到交換控制單元,由交互控制單元按照北斗短信格式完成短信目的天通號碼和內容解析,并按照天通系統短信格式重新進行組幀,并轉發到天通收發單元,由其通過天通衛星發送到目的天通號碼終端,實現短信交互,反之亦然。

        三、系統設計

        1.網關硬件設計

        系統硬件主要由天通收發模塊、北斗收發模塊和嵌入式處理器三部分組成。天通收發模塊采用我國自主知識產權的基帶芯片MSC02A和射頻芯片,此外還包括電源管理、發送濾波器、接收濾波器、SIM卡單元等組成,對外接口包括UART口、USB口、USIM口等,該模塊實現天通衛星無線鏈路解析及協議處理,完成天通短信收發功能。

        北斗收發模塊采用的TM8650集成了RDSS射頻收發芯片、基帶芯片以及功放等,兼容2.1和4.0協議,可實現北斗一代的短信通信及定位功能,在此設計中完成北斗短信的收發功能。

        交換控制單元采用高性能嵌入式處理器PowerPC,外置64位SDRAM存儲器,同時為了備份短信,處理器的PCI總線連接了SATA控制器,可實現短信數據的實時存儲。處理器通過UART實現與天通、北斗收發模塊的數據交互。為了查看數據,處理器配置千兆以太網口,用于存儲數據的遠程轉發。

        2.軟件設計

        2.1終端短信格式設計

        該系統設計前提是不影響天通系統終端和北斗系統終端通過各自系統正常收發短信功能,因此本系統的短信格式必須按照各自系統格式進行收發,包括短信頭和短信內容。其中,短信頭主要包括衛星系統內的發端號碼和收端號碼,短信內容為用戶信息。若一個衛星系統終端通過該互通系統發向另一個衛星系統終端,需要終端在短信頭的收端號碼字段中填寫網關中本系統收發模塊的號碼,同時在短信內容起始字節填寫另一個衛星系統的終端號碼,這樣網關收到短信后通過解析短信內容,獲得另一個衛星系統終端的收端號碼,進而通過另一個衛星系統發送到目的終端,以天通到北斗短信過程為例,如圖2所示。

        短信依次經由天通手機—>天通衛星—>網關天通收發模塊—>網關交換控制單元—>網關北斗收發模塊—>北斗衛星—>北斗終端。

        2.2網關軟件設計

        網關軟件主要包括接口設計、短信幀格式轉換、存儲設計等。接口設計主要完成與天通收發模塊、北斗收發模塊進行短信交互;短信幀格式轉換主要完成天通或北斗短信格式解析,包括目的地址解析、短信頭填充和實際短信內容搬移等;存儲設計主要完成短信的SATA存儲,用于后續查詢和遠程轉發。

        結語

        使用天通和北斗終端作為交互中繼,用于兩個衛星系統之間短信互通,該方案具有靈活性強、部署方便等優勢,同時,這種方式避免了與天通系統信關站、北斗總站的交互,自成系統,獨立性強,且節省成本。該系統也存在并發交互數量較少等缺點,在使用中可通過采用多臺并行部署的方法,以增大并發用戶數量。目前,設備已進行測試,處于待裝備階段。

        參考文獻

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        [5]張舒黎,石元兵,王雍.北斗短報文通信安全研究[J].通信技術,2019,52(11):2776-2780.

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        作者:張開禾

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