摘要 本文设计的基于北斗和移动通信的应急通信保障系统是将北斗 RDSS 业务与移动通信业务相结合。从而实现北斗通信网与移动通信网的互联互通。完成北斗应用终端与移动手机终端之间短
本文设计的基于北斗和移动通信的应急通信保障系统是将北斗 RDSS 业务与移动通信业务相结合。从而实现北斗通信网与移动通信网的互联互通。完成北斗应用终端与移动手机终端之间短报文—短信的互发，解决了特殊区域与外界通信难、区域内目标无法监视等难题，为特殊区域内各项人类活动提供通信保障。
关键词: 北斗,卫星无线电测定业务,移动通信, 应急通信
随着信息时代的飞速发展。移动通信技术也在不断更新换代。3G、4G 技术在短短数年时间就取得了突破性进展。用户数量也迅猛增长，给人们生活带来极大便利。 然而，在一些特殊地区。受到移动基站的布设和维护成本以及使用量极少等因素的限制。基本没有移动通信信号覆盖。 一旦进入这些区域。将无法与外界取得联系卫星无线电测定业务( RDSS) [ 2] 是我国北斗卫
星导航系统所特有的业务功能。具备全天候、全天时的通信能力。能够支持北斗用户之间进行短报文通信。在无移动通信信号覆盖区域通信方面具有明显优势。可提供安全、可靠的通信保障[ 3] 。国内在应急通信保障方面也有很多这方面的应用。但是仅限于北斗终端之间的通信。无法实现北斗终端与移动通信终端( 手机) 之间的互联互通。
1 系统体系架构
基于北斗和移动通信的应急通信保障系统设计。具备业务融合、网络集成、双向实时通信和灵活可控的特点。系统在通信模式、协议设计和转发寻址等方面涉及多项关键技术。保证系统能够提供安全可靠的应急通信保障。
1.1 广域连续通信无缝集成技术
移动通信基站的布设。由于受到各方面因素的限制。在一些特殊地区无法实现全域覆盖。导致该区域的人类活动受限;而北斗 RDSS 能够提供广域覆盖。全天时通信。能够为特殊区域人类活动提供通信服务保障[ 4] 。 基于北斗和移动通信的应急通信保障系统。充分考虑二者在通信方面的优势。实现北斗和移动通信的无缝集成[ 5] 。
正常情况下。用户可通过移动通信网络进行信息交互。当用户到达无移动通信信号覆盖区域后。系统中北斗手持型用户终端会自动切换到北斗链路与后台进行信息交互;同理。当用户重新到达移动通信网络覆盖区域后。系统中北斗手持型用户终端会自动切换到移动通信链路进行信息交互。从而形成在广域范围内的应急通信能力。将人类活动由区域扩展至全域范围。
1.2 高效的转发寻址技术
北斗与移动通信之间进行双向通信时。需要实现通信转发时的双向寻址。因此。建立北斗用户与移动通信终端用户之间的双向寻址索引。能够快速实现目的代号向目的用户的寻址检索。从而提高通信转发的效率[ 6] 。
1.3 自动分包处理技术
受北斗 RDSS 以及移动通信通道容量的限制。北斗通信单次最多只支持 420BYTE 的数据传输。而移动短信最多只支持 140BYTE 的数据传输。若要进行长报文通信。则需要分多次发送。 移动通信长信息传输。系统可自动完成分包处理。本文所涉及的自动分包处理技术主要针对北斗长报文传输。 对通信协议进行优化设计。 以适应长报文传输的需要。北斗手持型用户机按照北斗通信传输频度。将长报文分成 n 包。 通过北斗链路发送到应急通信保障中心。 应急通信保障中心收到所有数据包后。将 n 包数据按包序组合还原成长报文信息。 反之亦然。
若传输过程中出现丢包情况。则应急通信保障中心通过北斗链路向北斗手持型用户机发送丢包数据请求。若每个丢包 3 次请求内能够获取到丢包数据。则可组合成完整的长报文;否则。应急通信保障中心通过北斗链路向北斗手持型用户机发送长报文传输失败通知。本次长报文传输失败。通过对传输信息进行分包和组包处理。可实现长报文通信的自动化传输。
2系统构成
基于北斗和移动通信的应急通信保障系统由北斗应用终端、短信收发设备、移动通信终端、应急通信服务器以及应急通信服务平台软件构成。各组成部分在北斗通信网和移动通信网基础设施组成的系统网络支持下。 完成北斗短报文和移动短信的收发[ 7- 8] 。
北斗应用终端包括北斗手持 / 车载型用户机和北斗指挥型用户机。 北斗手持 / 车载型用户机用于进入特殊区域人员 / 车辆携带使用; 北斗指挥型用户机部署在应急通信保障中心。 提供应急通信保障服务。 北斗手持 / 车载型用户机与北斗指挥型用户机之间通过北斗 RDSS 链路进行短报文通信。
短信收发是具备移动短信收发功能的通信设备。通过通信基站实现与移动通信终端( 手机) 的短信收发。其容量的大小可根据业务量的大小进行选择。 短信收发设备部署在应急通信保障中心。提供应急通信保障服务。应急通信服务器部署了应急通信服务平台软件。负责对北斗指挥型用户机和短信收发设备进行管理。提供北斗短报文和移动短信之间的转发与寻址服务。
2.1 系统功能
基于北斗和移动通信的应急通信保障系统主要用于实现北斗手持 / 车载型用户机与移动通信终端的互联互通、 北斗手持 / 车载型用户的实时位置监视、监视轨迹的事后回放。以及对北斗手持 / 车载型用户机以及移动通信终端进行管理[ 9- 10] 。
2.1.1 通信服务功能
该系统能够提供北斗手持 / 车载型用户机与移动通信终端之间的短报文—短信收发服务。 当北斗手持 / 车载型用户机与移动通信终端通信时。需经过北斗通信服务平台进行协议转换。再将转换后的短报文 / 短信发送至目标终端设备。
2.1.2 实时监视功能
该系统能够对北斗手持 / 车载型用户机用户的位置进行实时监视。 北斗手持 / 车载型用户机用户的位置信息通过北斗链路实时上报到北斗应急通信服务平台。北斗应急服务平台在电子地图上实时标绘该用户的位置以及行进轨迹。从而实现对该用户的动态监视。
2.1.3 轨迹回放功能
该系统能够对北斗手持 / 车载型用户机用户的历史行进路线进行轨迹回放。 北斗应急通信服务平台根据用户设定条件检索北斗手持 / 车载型用户机用户的历史位置信息。并将位置信息按照时间序列和预设回放速度在电子地图上进行动态标绘。
2.1.4 设备管理功能
该系统能够对北斗手持 / 车载型用户机以及移动通信终端进行信息管理。 设备信息包括北斗手
持/ 车载型用户机的北斗 ID 号、序列号和使用人等;移动通信终端的序列号、手机号和使用人等。 设备信息是通信服务短信息收发寻址的基础，为其他功能的实现起到支撑作用。
2.2 系统工作原理
2.2.1 北斗通信工作原理
特殊区域北斗手持 / 车载型用户机发送北斗短报文通信申请。 该通信申请中包含了接收方 ID号和通信内容;北斗卫星接收到该通信申请后。 将该用户机信号经变频器放大后发送给北斗卫星地面站;北斗卫星地面站将该信号加入持续广播的出站电文中。 再经卫星广播给地面北斗指挥型用户机;地面北斗指挥型用户机接收出站信号。 解调出站电文。 完成北斗短报文接收。地面北斗指挥型用户机向特殊区域北斗手持 / 车载型用户机发送北斗短报文原理同理。
2.2.2 移动通信工作原理
短信收发设备发送短信信息。移动通信基站接收短信收发设备发出的通信信号;移动通信基站将该短信信息转发到短信业务中心( SMSC) ; 短信业务中心再通过移动通信基站。将短信信息发送到接收方移动通信终端[ 11- 12] 。移动通信终端向短信收发设备发送短信信息工作原理同理。
2.2.3 基于北斗和移动通信的应急通信保障系统工作原理
特殊区域北斗手持 / 车载型用户机发送北斗短消息申请。该用户机信号经过北斗链路到达北斗指挥型用户机;北斗指挥型用户机解调出站电文。并将短消息信息通过串口上报给应急通信服务器;部署在应急通信服务器上的应急通信服务平台软件根据北斗标准协议。解析出北斗短消息。然后按照系统协议进行组帧;应急通信服务平台软件将重新组帧的短消息通过串口发送至短信收发设备;短信收发设备经移动通信传输链路将短信发送至接收方移动通信终端[ 13] 。移动通信终端向特殊区域北斗手持 / 车载型用户机发送短信信息工作原理，同理。
3系统应用
该系统成功保障了国内一批资深探险爱好者穿越阿里大北线。2016 年 9 月 ~ 10 月。国内 8 位
资深探险爱好者借北斗车载型用户机从拉萨出发。穿越西藏阿里地区。 历时 16 天。 行程共计
4 500 余千米。 在这次穿越过程中。该系统持续为探险爱好者提供通信服务。 在阿里大北线无移动通信信号覆盖区域。 使得探险者依然能够顺畅的与外界区域取得联系。
该系统在本次阿里大北线穿越过程中的成功应用。充分体现了其在应急通信保障方面的优势。 系统不仅实现了探险爱好者之间的位置共享和信息交互。更重要的是保障了探险爱好者与外界的通信联络。这样。在遇到险情或者突发状况的情况下。探险爱好者能够第一时间对外界区域发出求救。救援人员也能够根据求救者的位置快速实时救助。保障探险爱好者的生命安全。
4结束语
基于北斗和移动通信的应急通信保障系统。实现了北斗通信网与移动通信网的互联互通。解决了特殊区域无移动通信信号覆盖导致的无法与外界取得联系的难题。实现了北斗手持 / 车载型用户机与移动通信终端的信息通信。为特殊区域的人类活动提供了应急通信保障。 由于受短信收发设备容量的限制。导致系统在提供应急通信服务时存在一定的局限性。当大容量用户并发请求时。系统性能将大大降低。因此。实现应急通信服务平台直接与移动通信短信服务中心的互联互通。将大大提升大容量用户通信请求时的服务性能。也将成为系统下一步研究和改进的方向。
参考文献：
[1]郭丹. 北斗卫星短报文通信控制系统研究[ D] . 西安:西北大学。2015:1- 2
[2]谭树森. 卫星导航定位工程( 第 2 版) [ M] . 北京:国防工业出版社。2010:12
推荐期刊：《卫星应用》(月刊)创刊于2010年，现由国防科工委、总装备部、中国航天科技集团公司多家单位主办的中国航天科技集团公司卫星应用专业信息网网刊，内部发行，秉承“信息交流、服务决策，促进我国卫星应用事业发展”的办刊宗旨，认真履行职责，力争把国内外卫星应用各领域的新政策、新技术、新进展及时呈现给读者，搭建起了业界领导、卫星制造企业、卫星应用企业间信息交流、互动的桥梁。
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