海事衛(wèi)星手持機(jī)網(wǎng)關(guān)通信系統(tǒng)的研究

余風(fēng)平，邵珍珍

（中國交通通信信息中心，北京 100011）

海事衛(wèi)星手持機(jī)網(wǎng)關(guān)通信系統(tǒng)的研究

余風(fēng)平，邵珍珍

（中國交通通信信息中心，北京 100011）

本文從技術(shù)角度出發(fā)，基于對第四代海事衛(wèi)星手持機(jī)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的分析和研究，重點(diǎn)對系統(tǒng)構(gòu)成、業(yè)務(wù)功能及通信處理流程進(jìn)行了分析，對于我國海事衛(wèi)星的建設(shè)發(fā)展及其他衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的研究具有輔助作用。

海事衛(wèi)星；手持機(jī)；網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)

1 引言

海事衛(wèi)星手持機(jī)業(yè)務(wù)繼承了海事衛(wèi)星系統(tǒng)可靠、信號穩(wěn)定、覆蓋范圍廣、抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn),同時(shí)設(shè)備體積小巧、攜帶方便,價(jià)格和使用費(fèi)低廉,適用群體更加廣泛,是現(xiàn)有海事衛(wèi)星業(yè)務(wù)的有力提升。海事衛(wèi)星手持機(jī)業(yè)務(wù)的工作頻率即為第四代海事衛(wèi)星的工作頻率,分別為C波段接收6425MHz-6575MHz、發(fā)射3550MHz-3700MHz；L波段接收1626.5MHz-1660.5MHz、發(fā)射1525MHz-1559MHz。海事衛(wèi)星手持機(jī)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的容量為每個(gè)點(diǎn)波束支持約3,000個(gè)用戶的接入能力,具備的主要功能包括電話、低速數(shù)據(jù)、短信、GPS位置信息顯示、擴(kuò)展服務(wù)（呼叫保持、轉(zhuǎn)接、禁止、電話會議等）以及緊急通信支持等。

2 手持機(jī)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 全球網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

第四代海事衛(wèi)星手持機(jī)網(wǎng)絡(luò)由空間衛(wèi)星、關(guān)口站和地面接續(xù)網(wǎng)絡(luò)三部分組成,其衛(wèi)星星座目前由3顆地球同步衛(wèi)星組成,全球共設(shè)有3個(gè)地面站支持手持機(jī)關(guān)口站網(wǎng)關(guān)功能,其中位于意大利的佛希羅站負(fù)責(zé)歐非星的業(yè)務(wù)接續(xù),位于美國的夏威夷關(guān)口站負(fù)責(zé)美洲星的業(yè)務(wù)接續(xù),位于新西蘭的奧克蘭負(fù)責(zé)亞太星的空間段頻率分配及協(xié)調(diào)和非中國區(qū)的業(yè)務(wù)接續(xù)。

2.2 北京手持機(jī)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成

手持機(jī)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)是第四代海事衛(wèi)星北京關(guān)口站的一個(gè)子系統(tǒng),而第四代海事衛(wèi)星北京關(guān)口站主要由天線及射頻子系統(tǒng)（RFS）、無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（RNS）、手持機(jī)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)（NGW）、核心網(wǎng)子系統(tǒng)（CN）、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)子系統(tǒng)（DCN）、地面業(yè)務(wù)接續(xù)子系統(tǒng)（POP）、運(yùn)行支撐子系統(tǒng)（OSS）、業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)（BSS）、安全應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)等組成。

2.2.1 手持機(jī)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成

北京手持機(jī)網(wǎng)關(guān)主要包括：中頻變頻器（IF）、信道板（C E）、媒體網(wǎng)關(guān)（M G W）、網(wǎng)絡(luò)同步單元（NS）、網(wǎng)關(guān)站控制器（GSC）和運(yùn)行維護(hù)控制臺（OMC）等單元。其系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 北京手持機(jī)網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

2.2.2 手持機(jī)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)處理流程

中國境內(nèi)當(dāng)用戶手持機(jī)終端響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)控制中心網(wǎng)關(guān)（NCC-GW）時(shí),NCC-GW路由呼叫到北京關(guān)口站完成呼叫建立,在北京關(guān)口站中,來自用戶便攜終端的呼叫控制通信是通過專有的控制信道實(shí)現(xiàn)的,來自核心網(wǎng)的呼叫控制信息是通過對應(yīng)接口實(shí)現(xiàn)的。

一旦業(yè)務(wù)呼叫被建立并被發(fā)送,呼叫控制處理器通過信道板監(jiān)測用戶便攜終端的性能數(shù)據(jù),在線通話如果信號質(zhì)量變差,可能需要切換到信道板提供的另外頻率。用戶終端切換由呼叫控制處理器控制,提供信息給用戶便攜終端,并且配置北京關(guān)口站來建立一個(gè)新手持機(jī)終端到核心網(wǎng)的業(yè)務(wù)通道。如果需要一個(gè)切換,請求NCC-GW分配新資源。呼叫完成后,由呼叫控制處理器對來自用戶終端和核心網(wǎng)的呼叫發(fā)起拆除信息,結(jié)束呼叫并釋放所用資源,NCC-GW被通知資源可用,如圖2所示。

圖2 北京手持機(jī)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)處理流程示意圖

3 手持機(jī)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)功能

Inmarsat全球手持機(jī)功能系統(tǒng)支持三個(gè)衛(wèi)星組成的星群,在這個(gè)星群中,每顆衛(wèi)星通過地面關(guān)口站的網(wǎng)關(guān)設(shè)備（NCC-GW）提供服務(wù)。三個(gè)功能完全相同的NCC-GW戰(zhàn)略性地建設(shè)在新西蘭、歐洲和美國,用來實(shí)施全球覆蓋,每個(gè)NCC-GW可以支持至少一個(gè)手持機(jī)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)。手持機(jī)網(wǎng)關(guān)處理一個(gè)特定的國家區(qū)域的GSPS呼叫,北京手持機(jī)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)（NGW）主要負(fù)責(zé)處理中國區(qū)域的手持機(jī)用戶呼叫接續(xù),其功能如下：

⊙ 根據(jù)配置的信道板數(shù)量,NGW可支持同時(shí)100～800個(gè)QES話音電路。

⊙ NGW支持150個(gè)窄波束。

⊙ NGW系統(tǒng)處理能力：為每秒9個(gè)呼叫。

⊙ 呼叫控制處理：呼叫控制處理功能管理和控制在NGW子系統(tǒng)每個(gè)呼叫的建立、持續(xù)、切換、和拆線。

⊙ NGW必須與NCC-GW同步,所以時(shí)隙源能在一個(gè)載波中分配給NGW。為了在突發(fā)時(shí)NCC-GW信道不重疊,時(shí)間延遲結(jié)果被用來提供給NGW信道的延遲。

⊙ 為了緊急響應(yīng)和其他應(yīng)用,NGW支持UT終端經(jīng)緯度位置信息的請求并遞交給核心網(wǎng)。

⊙ NGW監(jiān)測與呼叫處理有關(guān)的計(jì)算機(jī)處理器,以檢測處理器過載條件的可能性,當(dāng)處理擁塞控制時(shí),NGW停止處理尋呼和NCC-GW呼叫的要求。同時(shí),當(dāng)NGW沒有資源支持一個(gè)來自核心網(wǎng)的分配要求時(shí), NGW將反映“沒有無線資源可用”的分配故障信息。

⊙ NGW監(jiān)測功率電平和每個(gè)TCH信道誤碼率（CER）,如果有干擾,NGW將切換一個(gè)QES TCH信道到另一個(gè)QES TCH信道,如果發(fā)生衰落,NGW將切換QES到一個(gè)良好的信道（HES）,所有的話音初始均建立QES TCH信道達(dá)到最小的資源利用。

⊙ NGW為每個(gè)TCH執(zhí)行通話中功率控制,每個(gè)TCH由NGW相應(yīng)到提供信道分配信息的NCC-GW進(jìn)行建立,NGW根據(jù)NCC-GW提供的門限在每個(gè)無線信道分配信息中維持在通話中的功率控制。

4 通信處理流程

在北京手持機(jī)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)覆蓋區(qū)域之內(nèi)便攜終端業(yè)務(wù)的使用流程,分為終端發(fā)起呼叫（主叫）和終端接收呼叫（被叫）兩種情況,呼叫流程基本相同,其中,終端發(fā)起呼叫的通信處理流程如圖3所示。

在網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)中,一旦業(yè)務(wù)呼叫被建立并被發(fā)送,呼叫控制處理器通過信道板CE監(jiān)測終端的性能數(shù)據(jù),在線通話如果信號質(zhì)量變差,可能需要切換到CE提供的另外的頻率。終端切換由呼叫控制處理器控制,提供信息給終端,并且配置北京網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)來建立一個(gè)新終端到CN的業(yè)務(wù)通道。如果需要一個(gè)切換,請求倫敦GRM分配新資源。

圖3 北京手持機(jī)網(wǎng)關(guān)通信流程示意圖

5 結(jié)束語

隨著國家現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快,對安全、應(yīng)急等突發(fā)事件的重視不斷加強(qiáng),手持機(jī)憑借著設(shè)備體積小、終端和資費(fèi)便宜的優(yōu)勢,越來越多的人群在使用手持機(jī)。為提高應(yīng)急通信指揮能力,維護(hù)國家通信主權(quán),保障國家通信安全發(fā)揮了重大作用。

[1]國際海事衛(wèi)星組織．Inmarsat BGAN System Definition Manual Version Release2.2

[2]國際海事衛(wèi)星組織．MCN NGW Technical Volume

[3]國際海事衛(wèi)星組織．MCN GSPS NGW RAN SOW v1.1

The Research on Isatphone Gateway System of Maritime Satellite

Yu Fengping, Shao Zhenzhen
(China Transport Telecommunications & Information Center, Beijing, 100011)

This paper researched the technical for the Isatphone National Gateway(NGW) of Inmarsat-4 system, focus on the analysis of system structure, business fuction & communication process flow. It has auxiliary function on the development of construction for China’s maritime satellite and other satellite mobile communication systems.

Maritime satellite; Isatphone; NGW

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.12.006

TN927+.2 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1672-7274（2016）12-0022-03