一种卫星集群及地面分站子系统天地联合在线编组系统的制作方法

本发明属于卫星通信领域，具体涉及一种卫星集群及地面分站子系统天地联合在线编组系统。

背景技术：

1、卫星移动通信系统是指，利用地球同步轨道通信卫星的中继转发或交换功能将其覆盖区内的移动终端(台)接入地面信关站(系统)核心网，进行业务交换而实现移动通信的系统；当卫星移动通信系统支持的业务为点对点话音、数据业务时，我们称为常规业务；当卫星移动通信系统支持的业务为点对多点话音、数据业务时，我们称为集群业务。

2、地面无线电系统主要包含集群通信系统和电台无线电系统。集群通信系统是由集群移动台、集群基站和联网交换机组成，集群移动台在基站联网覆盖区内，采用ptt(poshto talk)方式进行集群一呼百应对讲通信，当脱离覆盖区后，移动台采用直通模式dmo(direct mode operation)对讲通信。而电台无线电系统是两个或多个无线电电台在同一频点上使用ptt操作的对讲呼叫系统，电台无线电系统可以看作是集群移动台直通模式呼叫。

3、卫星移动通信具有通信覆盖面积广、受地面环境影响小、适合野外通信等优点，但卫星终端在通信时必须对星使用，给用户带来了不便。地面无线电系统通信覆盖范围相对较小，大规模联网受到地形地貌和工程建设限制，尤其在野外通信环境下，在突发灾害救援现场，通信距离受到制约，前后方指挥通信难以展开，但地面移动台使用灵活方便，适合于现场指挥通信。

4、随着卫星移动通信系统的建设和发展，尤其是卫星集群通信的推广和使用，迫切需要一种能够在任何环境下快速联网展开的天地组网集群通信系统。这样的系统既适合现场集群指挥通信又能够实现远距离指挥。此外，在交通、海事，森林，消防，巡逻，旅游，援外等诸多领域，特别需要一种能够随时本地异地跨区跨洋以卫星广域联网、本地集群随行的无线电通信系统。

5、卫星移动通信系统基本通信服务包括：卫星移动终端之间的通信服务和卫星移动终端与地面网络终端之间的通信服务。地面网络主要包括：地面电话网、移动通信网和数据网等。

6、为了支持卫星移动通信系统的基本通信服务，卫星终端空中接口除对卫星信道物理层做适应性设计以外，链路层及以上协议则基本沿用地面移动网的相应协议，同时采用基本一致的网络体系结构，使得卫星移动电话和地面移动网络融为一体，实现互联互通。

7、集群编组通信是一定数量规模的集群移动终端，配置一个组号，使得具有相同组号的多个移动终端能够进行组通信。同一集群组内任何一个用户发起呼叫，所有的其他组成员能够作为被叫转入组呼通信；一个集群移动终端可以配置一至多个组号，当不同组发起呼叫时，一个移动终端可以参加多个组通信。

8、目前，地面集群通信系统编组主要有以下几种方法：

9、(1)预设编组：

10、每一个集群移动台，将所有可能的集群组号预先写入本机。用户工作时，根据工作安排，开启其中一个或多个组，其它组号则处于关闭状态；集群系统为每一个组号划定一个覆盖区，当集群移动台发起呼叫时，集群系统根据组号所限定的区域范围，发起集群组呼。

11、(2)离线编组：

12、每一个集群移动台，通过计算机等设备进行离线编程，将其工作的集群组号写入本机，集群系统为每一个组号划定一个覆盖区，当集群移动台发起呼叫时，集群系统根据组号所限定的区域范围，发起集群组呼。

13、(3)手动编组：

14、需要进行编组的移动台，通过人工输入组号的方法，使得需要一起工作的移动台获得一个相同的组号；集群系统为每一个组号划定一个覆盖区，当集群移动台发起呼叫时，集群系统根据组号所限定的区域范围，发起集群组呼。

15、(4)附着编组：

16、集群系统为每一个集群组号配置一个移动台号码列表，当移动台入网注册时，系统将其配置的组号通知移动台；移动台收到编组通知以后，采用组附着的方法获得集群组配置。集群系统为每一个组号划定一个覆盖区，当集群移动台发起呼叫时，集群系统根据组号所限定的区域范围，发起集群组呼。

17、地面集群的上述编组方法，从各种使用要求方面，实现了不同的编组功能。但最大的问题是：无论上述那种方法，都需要在集群系统侧人工配置组号和该组号的集群通信范围。这对于地面集群管理，并不是一个突出问题，因为集群系统往往由使用单位管理。

18、卫星集群通信系统如果使用上述编组方法，存在以下两个问题：

19、1)距终端遥远的信关站集群控制器，需要为具有集群通信要求的所有组号进行配置，当用户需要新增或删除一个组时，均需要用其它手段通知信关站管理部门进行组配置，用户使用非常不方便。

20、2)终端预设编组，离线编组需要将移动终端回收到主管部门进行组编程，而自行编组又缺乏管理，用户有可能自行编组至其它组，存在组成员的合法性问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种卫星集群及地面分站子系统天地联合在线编组系统，提供一种当卫星终端、地面分站相互远离时，终端使用者不依赖于系统配置而自行编组，使得卫星终端、地面分站、分站终端和分站集群网关实现天地联合在线编组，实现卫星集群组呼通信服务。

2、实现本发明目的的具体技术方案为：

3、一种卫星集群及地面分站子系统天地联合在线编组系统，包括卫星集群模块和卫星集群地面分站子系统模块；

4、所述卫星集群模块包括卫星集群编组终端、地面信关站核心网、地面信关站、卫星集群移动终端；

5、所述卫星集群地面分站子系统包括地面分站、分站终端和分站网关，所述地面分站通过通信卫星信道与卫星集群的地面信关站联通，通过无线信道与分站终端联通，所述分站终端通过地面无线接口与地面分站联通；

6、所述卫星集群编组终端通过卫星信道空中接口对卫星集群移动终端和地面分站进行集群编组。

7、进一步的，所述卫星信道包括：

8、系统广播信道bcch、公共控制信道ccch、专用控制信道sdcch、业务信道tch、集群信令广播信道gsbch、集群组呼业务信道gtch。

9、进一步的，所述卫星集群编组终端、卫星集群移动终端和地面分站之间同时保持两个协议栈，分别用于常规单呼呼叫和集群组呼呼叫；

10、两个协议栈的物理层相同，从mac层以上分离。

11、进一步的，所述地面信关站配置集群信令广播信道gsbch，并在系统广播信道bcch的系统广播中广播集群信令广播信道gsbch的频点和时隙号参数，卫星集群编组终端、卫星集群移动终端或地面分站搜索到系统广播信道bcch的系统广播时，同时收听到集群信令广播信道gsbch的参数，在公共控制信道ccch的收听时间以外，基于获得的信道参数，收听集群信令广播信道gsbch。

12、进一步的，所述卫星集群编组终端、卫星集群移动终端或地面分站完成常规入网获得地面信关站分配的入网临时标识tmsi并搜索到集群信令广播信道gsbch以后，进入空闲状态；分站终端和分站网关完成分站入网以后，进入空闲状态。

13、进一步的，所述卫星集群编组终端基于集群协议栈和常规协议栈在空闲状态同时收听常规寻呼信道pch和集群信令广播信道gsbch，空闲状态的卫星集群编组终端在以下五种条件下离开该空闲状态：

14、(1)卫星集群编组终端在pch信道上收到了系统对自己的寻呼，卫星集群编组终端转入常规模式，使用常规协议栈并作为电话单呼被叫转入常规被叫模式；

15、(2)卫星集群编组终端在集群信令广播信道gsbch上收到了本机所配置的组号的集群组呼建立信令，卫星集群编组终端界面显示该集群组正在呼叫，若转入集群模式，使用集群协议栈并作为组呼被叫转入组呼被叫模式，该模式包含组呼话音和组短消息业务；

16、(3)卫星集群编组终端的常规协议栈高层发起了一个常规电话单呼呼叫，卫星集群编组终端转入常规模式，使用常规协议栈并作为单呼主叫转入常规主叫模式；

17、(4)卫星集群编组终端集群协议栈高层发起了一个集群组呼呼叫，卫星集群编组终端转入集群呼叫，使用集群协议栈并作为组呼主叫转入组呼主叫模式，该模式包含组呼话音和组短信业务；

18、(5)卫星集群编组终端集群协议栈高层发起了一个集群编组请求信令，卫星集群编组终端转入集群编组状态，使用集群协议栈并作为编组发起方转入编组发起模式。

19、进一步的，所述卫星集群编组终端进行集群编组的过程为：

20、编辑集群组列表：卫星集群编组终端编辑一个集群组，为集群组起一个组别名，别名由中文或英文字符串组成，并将该别名组的所有参与方卫星集群移动终端和地面分站号码一并列表编入该组；或者在已建集群组中编辑一个添加或删除组成员的列表；

21、卫星集群编组终端转入编组发起模式：使用公共控制信道ccch上行信道，卫星集群编组移动终端发起随机接入rach请求，rach请求中携带集群业务请求原因和编组终端识别参数，在集群信令广播信道gsbch下行信令中，等待接收该请求的应答信令agch，agch包含专用控制信道sdcch的频点和时隙号，当发起编组的终端收到应答后，跳转至专用信令信道sdcch，使用随路信令，发起集群编组信令流程；

22、卫星集群编组终端进入专用信令信道请求集群编组：专用信令信道sdcch为一对上下行终端至地面信关站核心网点对点信道，卫星集群编组终端通过公共控制信道ccch的随机接入请求获得该信道资源参数，进入专用控制信道sdcch后，使用临时入网标识tmsi作为主叫标识发起集群编组请求信令，等待系统应答；

23、卫星集群编组终端进入集群组呼业务信道gtch：集群组呼业务信道gtch为一对上下行信道，卫星集群编组终端通过专用控制信道sdcch的集群编组请求信令，由地面信关站核心网分配获得集群业务信道，进入该信道以后，使用info随路信令向核心网集群服务器提交组别名、组号码和组列表；

24、地面信关站核心网进行编组响应；

25、释放集群组呼业务信道gtch：卫星集群编组终端在集群组呼业务信道gtch收到系统响应以后，获得系统分配的新建组号码及合法列表，或者收到已建组的管理确认信息；使用上行拆线命令发起拆线，系统在集群组呼业务信道gtch下行方向发送拆线命令，卫星集群编组终端在该信道下收到下行拆线命令以后，释放该信道，返回公共控制信道并转入空闲状态。

26、进一步的，卫星集群编组终端完成集群编组后，卫星集群编组终端向编组成员发送编组指令：

27、(1)卫星集群编组终端以组短消息的方式向卫星集群移动终端和地面分站发送编组指令，卫星集群编组终端使用地面信关站核心网分配的组号码发送编组状态短消息，状态短消息携带了组号码，组别名和组用户列表；

28、(2)地面信关站核心网向卫星集群移动移动终端和地面分站转发编组指令，系统查询该组号码的卫星集群移动终端和地面分站列表所在波束列表，不做解析也不做任何特殊处理，向所在波束列表转发编组状态短消息；

29、(3)卫星集群移动终端或地面分站接受编组指令，位于编组列表的卫星集群移动终端和地面分站解析状态组短消息，查询集群组号码列表，如果列表包含本机号码则加入该组，否则不做处理，加入该组的卫星集群移动终端和地面分站，向该组发起方编组终端发送编组确认状态短消息；

30、(4)卫星集群编组终端获得卫星集群移动终端和地面分站的编组确认：卫星集群编组终端收到组列表中的卫星集群移动终端返回的编组确认状态短消息以后，对组列表相应卫星集群移动终端或地面分站进入该组进行标记，所有已标记的卫星集群移动终端成功进入该组；

31、(5)卫星集群编组终端向未进入编组的卫星集群移动终端或地面分站再次发送编组指令：对于未标记的移动终端，编组终端重复以上(1)至(5)，直至列表中的所有卫星集群移动终端均已标记成功；

32、之后地面分站进行天地联合编组：

33、(1)地面分站完成卫星集群编组以后，使用截断组号码cpi通过bma接口向分站终端广播编组信息：卫星集群组别名，对应cpi值和分站终端列表；所有在线的分站终端屏幕上自动增加该组；所有不在线的分站终端，当入网登记时，地面分站自动向其加载编组信息；

34、(2)地面分站完成卫星集群编组后，使用截断组号码cpi向dma网关配置该组，dma通过人工干预的方法，将cpi绑定至一个地面集群组，完成地面集群和卫星集群的组对接；

35、(3)当地面分站收到编组终端删除自己或组解散指令以后，解除cpi与组号的绑定关系，收回cpi组号，删除已建集群组，通知bma和dma解除组绑定。

36、进一步的，所述地面信关站核心网的编组响应种类包括：

37、(1)地面信关站核心网收到集群新建编组列表以后，审核组别名和组列表，为新建组分配一个集群组号码，剔除列表中的非法移动终端或地面分站号码，将赋予了组号码的合法列表，使用集群编组确认信令返回给编组终端，同时，核心网将该组连同用户终端列表存储，新增一个集群组用户数据；

38、(2)地面信关站核心网收到已建集群编组增加组成员或删除组成员列表以后，审核组号码和组列表，剔除列表中的非法移动终端或地面分站号码，执行组用户数据库增加或删除成员表项，使用集群编组确认信令返回给编组终端；

39、(3)地面信关站核心网收到卫星集群编组终端发送的解散组请求以后，审核组号码并执行该组用户数据库全部表项删除操作，使用集群编组确认信令返回给编组终端。

40、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

41、(1)本发明提供一种利用卫星无线信道，卫星集群终端通过空中接口进行集群编组的实现方法，满足了保持原有卫星话音常规单呼和其它业务不变条件下的卫星集群话音组呼服务的编组额外需求；本发明采用智能终端触屏操作的卫星移动终端，不需要另行开发独立的集群终端硬件设备，通过补充空中接口集群协议栈和应用app便可以实现集群业务编组，增加集群应用以后，依然支持原有的电话单呼呼叫和其它业务功能，为用户使用提供了便利；

42、(2)本发明在卫星移动通信系统中通过增加地面分站子系统，使得卫星通信和地面集群通信融为一体，实现了天地集群联合编组通信功能需求；

43、(3)本发明的集群信关站控制器可以独立研制，不必改变原有常规信关站控制器的设备软件和硬件结构，信关站新增集群功能不影响原有常规信关站控制器功能；本发明的中的地面信关站核心网交换机原有与信关站控制器的接口不变，信令流程不变，使用原有单呼呼叫信令流程即可支持集群组呼呼叫的编组功能，减少了核心网交换机开发的复杂性和难度。