海事卫星手持机网关通信系统的研究

余风平，邵珍珍

（中国交通通信信息中心，北京 100011）

海事卫星手持机网关通信系统的研究

余风平，邵珍珍

（中国交通通信信息中心，北京 100011）

本文从技术角度出发，基于对第四代海事卫星手持机网关系统的分析和研究，重点对系统构成、业务功能及通信处理流程进行了分析，对于我国海事卫星的建设发展及其他卫星移动通信系统的研究具有辅助作用。

海事卫星；手持机；网关系统

1 引言

海事卫星手持机业务继承了海事卫星系统可靠、信号稳定、覆盖范围广、抗干扰性强的特点,同时设备体积小巧、携带方便,价格和使用费低廉,适用群体更加广泛,是现有海事卫星业务的有力提升。海事卫星手持机业务的工作频率即为第四代海事卫星的工作频率,分别为C波段接收6425MHz-6575MHz、发射3550MHz-3700MHz；L波段接收1626.5MHz-1660.5MHz、发射1525MHz-1559MHz。海事卫星手持机网关系统的容量为每个点波束支持约3,000个用户的接入能力,具备的主要功能包括电话、低速数据、短信、GPS位置信息显示、扩展服务（呼叫保持、转接、禁止、电话会议等）以及紧急通信支持等。

2 手持机网关系统架构

2.1 全球网络构成

第四代海事卫星手持机网络由空间卫星、关口站和地面接续网络三部分组成,其卫星星座目前由3颗地球同步卫星组成,全球共设有3个地面站支持手持机关口站网关功能,其中位于意大利的佛希罗站负责欧非星的业务接续,位于美国的夏威夷关口站负责美洲星的业务接续,位于新西兰的奥克兰负责亚太星的空间段频率分配及协调和非中国区的业务接续。

2.2 北京手持机网关系统构成

手持机网关系统是第四代海事卫星北京关口站的一个子系统,而第四代海事卫星北京关口站主要由天线及射频子系统（RFS）、无线网络子系统（RNS）、手持机网关系统（NGW）、核心网子系统（CN）、数据通信网子系统（DCN）、地面业务接续子系统（POP）、运行支撑子系统（OSS）、业务支撑系统（BSS）、安全应用服务子系统等组成。

2.2.1 手持机网关系统构成

北京手持机网关主要包括：中频变频器（IF）、信道板（C E）、媒体网关（M G W）、网络同步单元（NS）、网关站控制器（GSC）和运行维护控制台（OMC）等单元。其系统构成如图1所示。

图1 北京手持机网关的系统构成示意图

2.2.2 手持机网关系统处理流程

中国境内当用户手持机终端响应网络控制中心网关（NCC-GW）时,NCC-GW路由呼叫到北京关口站完成呼叫建立,在北京关口站中,来自用户便携终端的呼叫控制通信是通过专有的控制信道实现的,来自核心网的呼叫控制信息是通过对应接口实现的。

一旦业务呼叫被建立并被发送,呼叫控制处理器通过信道板监测用户便携终端的性能数据,在线通话如果信号质量变差,可能需要切换到信道板提供的另外频率。用户终端切换由呼叫控制处理器控制,提供信息给用户便携终端,并且配置北京关口站来建立一个新手持机终端到核心网的业务通道。如果需要一个切换,请求NCC-GW分配新资源。呼叫完成后,由呼叫控制处理器对来自用户终端和核心网的呼叫发起拆除信息,结束呼叫并释放所用资源,NCC-GW被通知资源可用,如图2所示。

图2 北京手持机网关系统处理流程示意图

3 手持机网关系统功能

Inmarsat全球手持机功能系统支持三个卫星组成的星群,在这个星群中,每颗卫星通过地面关口站的网关设备（NCC-GW）提供服务。三个功能完全相同的NCC-GW战略性地建设在新西兰、欧洲和美国,用来实施全球覆盖,每个NCC-GW可以支持至少一个手持机网关系统。手持机网关处理一个特定的国家区域的GSPS呼叫,北京手持机网关系统（NGW）主要负责处理中国区域的手持机用户呼叫接续,其功能如下：

⊙ 根据配置的信道板数量,NGW可支持同时100～800个QES话音电路。

⊙ NGW支持150个窄波束。

⊙ NGW系统处理能力：为每秒9个呼叫。

⊙ 呼叫控制处理：呼叫控制处理功能管理和控制在NGW子系统每个呼叫的建立、持续、切换、和拆线。

⊙ NGW必须与NCC-GW同步,所以时隙源能在一个载波中分配给NGW。为了在突发时NCC-GW信道不重叠,时间延迟结果被用来提供给NGW信道的延迟。

⊙ 为了紧急响应和其他应用,NGW支持UT终端经纬度位置信息的请求并递交给核心网。

⊙ NGW监测与呼叫处理有关的计算机处理器,以检测处理器过载条件的可能性,当处理拥塞控制时,NGW停止处理寻呼和NCC-GW呼叫的要求。同时,当NGW没有资源支持一个来自核心网的分配要求时, NGW将反映“没有无线资源可用”的分配故障信息。

⊙ NGW监测功率电平和每个TCH信道误码率（CER）,如果有干扰,NGW将切换一个QES TCH信道到另一个QES TCH信道,如果发生衰落,NGW将切换QES到一个良好的信道（HES）,所有的话音初始均建立QES TCH信道达到最小的资源利用。

⊙ NGW为每个TCH执行通话中功率控制,每个TCH由NGW相应到提供信道分配信息的NCC-GW进行建立,NGW根据NCC-GW提供的门限在每个无线信道分配信息中维持在通话中的功率控制。

4 通信处理流程

在北京手持机网关系统覆盖区域之内便携终端业务的使用流程,分为终端发起呼叫（主叫）和终端接收呼叫（被叫）两种情况,呼叫流程基本相同,其中,终端发起呼叫的通信处理流程如图3所示。

在网关系统中,一旦业务呼叫被建立并被发送,呼叫控制处理器通过信道板CE监测终端的性能数据,在线通话如果信号质量变差,可能需要切换到CE提供的另外的频率。终端切换由呼叫控制处理器控制,提供信息给终端,并且配置北京网关系统来建立一个新终端到CN的业务通道。如果需要一个切换,请求伦敦GRM分配新资源。

图3 北京手持机网关通信流程示意图

5 结束语

随着国家现代化进程的不断加快,对安全、应急等突发事件的重视不断加强,手持机凭借着设备体积小、终端和资费便宜的优势,越来越多的人群在使用手持机。为提高应急通信指挥能力,维护国家通信主权,保障国家通信安全发挥了重大作用。

[1]国际海事卫星组织．Inmarsat BGAN System Definition Manual Version Release2.2

[2]国际海事卫星组织．MCN NGW Technical Volume

[3]国际海事卫星组织．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 文献标示码：A

1672-7274（2016）12-0022-03