CN106685516A - 一种基于天基通信的数据传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于天基通信的数据传输系统。该系统包括：通信卫星、地面通信装置、用户终端、目的终端以及天基数据管理中心；通信卫星通过地面通信装置分别和用户终端以及天基数据管理中心建立通信连接；天基数据管理中心与目的终端建立通信连接。通过该系统中的不同部件之间的通信连接关系,实现用户传输报文不受限制,无需建立握手机制,提升数据传输效率。

Description

一种基于天基通信的数据传输系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于天基通信的数据传输系统。

背景技术

为实现天基短数据通信服务，我国已经建立了北斗卫星导航系统，另外还包括一个还在建设中的天通卫星移动通信系统。这两个系统都具有一定的数据通信能力。

北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星导航系统。在2012年底，开始向亚太地区提供定位、导航、授时和短报文通信服务。北斗短报文通信功能采用时分串行收发机制。地面中心站的系统捕获接收能力是两路信号相差≥3纳秒即可入站成功，在理想条件下每秒钟服务约等于3亿次，用户端发射频度几乎不受限制，但是由于系统发送给用户的信息受限，所有用户采用时分复用模式(Technical Data Management，简称TDM)方式复用下行8kbps信道，限制了用户的通信频度和用户容量。因此，目前北斗系统只能通过IC卡限制用户使用频度和字长来限制北斗短信服务，按现有体制北斗短报文通信功能只适合于应急通信和位置报告。

而天通卫星移动通信系统，是中国自主研制建设的卫星移动通信系统，也被誉为“中国版的海事卫星”，其成功发射标志着我国进入到了卫星移动通信的手机时代，填补了国内空白，具有重要的里程碑意义。但是天通主要提供语音通信和中高速数据通信为主，其使用过程中，用户1要连接用户2时，用户1首先要向中心站发出申请，中心站准备好了会向用户2发出响应，用户2得到响应后需向中心站发出回应，用户1和用户2才算建立了连接。因此先建立握手机制，对于短数据通信应用，效率不高。

因此，如何实现在不限制用户的通信频度和用户容量前提下，高效率的传输短数据报文是亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于天基通信的数据传输系统。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于天基通信的数据传输系统，该系统包括：

通信卫星、地面通信装置、用户终端、目的终端以及天基数据管理中心；

通信卫星通过地面通信装置分别和用户终端以及天基数据管理中心建立通信连接；

天基数据管理中心与目的终端建立通信连接。

本发明的有益效果是：通过该系统中的不同部件之间的通信连接关系,实现用户传输报文不受限制,无需建立握手机制,提升数据传输效率。尤其适用于户外大节点容量的短数据高频度的数据通信。可用于监测信息采集、物流监管、短信息通信等业务，适用范围广泛。

进一步，通信卫星包括：第一通信卫星，用于接收天基数据管理中心通过地面通信装置转发的目的终端发送的控制指令信息；并将控制指令信息发送至用户终端。

采用上述进一步的方案的有益技术效果在于，第一卫星可以直接转发控制指令信息至用户终端，由此避免了目的终端和用户终端之间建立握手机制的过程。提高了控制指令传输效率。

进一步，通信卫星还包括：第二通信卫星，用于接收用户终端发送的数据信息；并将数据信息通过地面通信装置和天基数据管理中心，发送至目的终端。

采用上述进一步的技术方案的有益技术效果在于，与上一步类似的，用户终端和目的终端之间传输数据时，可以不再建立握手机制，直接通过第二通信卫星传输以及地面通信装置等装置进行传输，提升了数据传输速率。

进一步的，天基数据管理中心包括：数据收发处理装置，用于当第二通信卫星将数据信息通过地面通信装置发送至天基数据管理中心时，对数据信息进行IP协议转换，并将经过IP协议转换后的数据信息发送至目的终端。

采用上述进一步的技术方案的有益技术效果在于:基于现有卫星资源，实现卫星的IP通信，不需要研制信道卫星载荷和发射信道卫星。

进一步的，天基数据管理中心还包括：数据管理服务装置，用于对用户终端进行注册和授权,以使用户终端转换为目的终端；

数据存储处理装置，用于对天基数据管理中心的数据进行存储和处理。

采用上述进一步的方案的有益技术效果在于，利用数据管理服务装置，对用户终端进行注册和授权，以使用户终端转换为目的终端，以便用户终端转换为目的终端后，可以和其他目的终端共享信息资源；而利用数据存储处理装置，则可以对天基数据管理中心的数据进行存储和处理。

进一步的，当用户终端包括至少两个时，第一通信卫星还用于接收与至少两个用户终端中的一个用户终端对应的第一标识信息，第一标识信息用于指示第一通信卫星将控制指令信息发送至与第一标识信息对应的用户终端。

采用上述进一步的技术方案的有益技术效果在于，当第用户终端为至少两个时，目的终端向多个用户终端中的一个用户终端发送控制指令时，还可以发送第一标识信息至第一通信卫星，以便第一通信卫星根据第一标识信息，确定需要将控制指令发送至于第一标识信息对应的第一用户终端。

进一步的，当目的终端包括至少两个时，第二通信卫星还用于接收用户终端发送的第二标识信息，第二标识信息用于指示第二通信卫星将数据信息通过地面通信装置和天基管理中心，发送至与第二标识信息对应的目的终端。

采用上述进一步的技术方案的有益技术效果在于，与上述进一步对应的，当目的终端为至少两个时，第二通信卫星需要接受用户终端发送的数据信息的同时，同样会发送第二标识信息至第二通信卫星，以便第二通信卫星根据第二标识信息，确定将数据信息发送至对应的目的终端。

进一步的，随时第一通信卫星为天通卫星，第二通信卫星为北斗卫星。

采用上述进一步的技术方案的有益技术效果在于，采用天通卫星和北斗卫星，主要利用的是天通卫星的出站资源和北斗卫星的入站资源。北斗卫星可以为用户提供卫星无线电导航服务，又具有位置报告及短报文通信功能。北斗短报文通信功能采用时分串行收发机制。地面中心站的系统捕获接收能力是两路信号相差≥3纳秒即可入站成功，在理想条件下每秒钟服务约等于3亿次，用户端发射频度几乎不受限制。而目的终端向用户终端发送控制指令时，采用天通卫星则不会受到任何限制。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于天基通信的数据传输系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于天基通信的数据传输系统在物流运输管理中的应用示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透切理解本发明。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

图1为本发明实施例提供的一种基于天基通信的数据传输系统结构示意图。该系统可以应用于物流运输管理、环境监测信息采集、海洋浮标信息采集、无人气象站信息采集等众多应用场景，具有广泛的应用前景。具体如图1所示，该系统包括：

通信卫星、地面通信装置、用户终端、目的终端以及天基数据管理中心。

通信卫星通过地面通信装置分别和用户终端以及天基数据管理中心建立通信连接。而天基数据管理中心与目的终端建立通信连接。

需要说明的是，这里的通信连接关系不仅仅是单纯的一种连接关系。更重要的是体现了一种通信传输路径。

例如，通信卫星可以包括第一通信卫星，用于接收天基数据管理中心通过地面通信装置转发的目的终端发送的控制指令信息，并将控制指令信息发送至用户终端。

优选的，通信卫星还可以包括：第二通信卫星，用于接收用户终端发送的数据信息；并将数据信息通过地面通信装置和天基数据管理中心，发送至目的终端。

具体的，第一通信卫星可以是天通卫星，第二通信卫星可以是北斗卫星。地面通信装置可以包括第一地面通信装置和第二地面通信装置，其中，第一地面通信装置用于建立第一通信卫星和天基数据管理中心之间的通信连接。第二地面通信装置用于建立第二通信卫星和天基数据管理中心之间的通信连接。而，在下面的具体实施例中，将以第一通信卫星为天通卫星、第二通信卫星为北斗卫星，第一地面通信装置为天通地面通信装置，第二地面通信装置为北斗地面通信装置为例，进行具体的说明。

在一种情况中，当目的终端需要向用户终端发送控制指令时，可以通过第一通信卫星传输。具体过程包括：

目的终端可以通过无线局域网(Wireless local area network，简称WLAN)、长期演进(Long Term Evolution，简称LTE)、3G、4G、天通卫星或者北斗卫星等传输数据的手段将控制指令传输至天基数据管理中心(具体采用哪种手段，可以根据天基数据管理中心中的路由器根据上述手段传输数据时的通信速率等决定)，然后，利用天基数据管理中心可以通过光缆专线等传输方式将该控制指令传输至第一地面通信装置，然后第一地面通信装置采用S上行链路推送给天通卫星。天通卫星在接收该控制指令后，将通过天通卫星下行S频段该控制指令转发至用户终端。具体的，这里的第一地面通信装置可以指的是天通地面通信装置。

进一步优选的，当用户终端的个数为多个时，目的终端在传输控制指令时，还需要携带第一标识信息，以用于根据第一标识信息确定需要将控制指令发送至与第一标识信息对应的第一用户终端。也即是，在上传传输信道中，传输的不仅仅是控制指令，还包括第一标识信息。

在另一种情况中，当用户终端需要向目的终端发送数据信息时，具体过程如下：

用户终端通过北斗RDSS业务L波段将采集的数据上行传输至北斗卫星，北斗卫星通过星上L/C频段转发器，把数据下传至第二地面通信装置；第二地面通信装置通过光缆把采集数据推送至天基数据中心，由天基数据中心通过WLAN、LTE、3G、4G或者天通卫星传输等手段将数据推送给目的终端。具体的，这里的第二地面通信装置可以指的是北斗地面通信装置。

与上一种情况类似的，如果目的终端为至少两个时，那么用户终端在发送数据信息时，同样会携带第二标识信息，第二标识信息用于指示北斗卫星将数据信息通过北斗地面通信装置和天基管理中心，发送至与第二标识信息对应的目的终端。也即是，在上传传输信道中，传输的不仅仅是数据信息，还包括第二标识信息。

在另一种情况中，如果进行通信的是两个目的终端。那么，北斗卫星则用于接收第一用户终端发送的数据信息，以及与第二用户终端对应的第三标识信息；将第一用户终端发送的数据信息，以及与第二用户终端对应的第三标识信息通过北斗地面通信装置发送至天基数据管理中心；天基数据管理中心，用于将数据信息，以及第三标识信息通过天通地面通信装置发送至天通卫星；天通卫星用于根据第三标识信息，将第一用户终端发送的数据信息发送至第二用户终端。

在具体执行过程中，第一用户终端通过北斗RDSS业务L波段将采集数据上行传输到北斗卫星；北斗卫星通过星上L/C频段转发器，把数据下传至北斗地面通信装置；北斗地面通信装置通过光缆把采集数据推送至天基数据中心，由天基数据中心通过光缆将数据推送给天通地面通信装置，天通地面通信装置通过光缆把将数据推送给天通卫星，再通过天通卫星下行S频段将数据传递给第二用户终端，第二用户终端通过北斗RDSS业务L波段报告收到回执，通信完毕。

至此，上述三种情况中，实现了用户终端和目的终端，目的终端和用户终端，以及用户终端和用户终端之间的通信连接。而在上述数据/控制指令传输过程中，进一步优选的，可以将数据信息或者控制指令进行IP协议转换。具体的，在天基数据管理中心中，包括数据收发处理装置，可以用于当北斗卫星将数据信息通过北斗地面通信装置发送至天基数据管理中心时，或者当天通卫星将控制指令通过天通地面通信装置发送至天基数据管理中心时，对数据信息/控制指令进行IP协议转换，并将转换后的数据信息/控制指令发送至对应的接收端。

由此，在基于现有的卫星资源基础上，在不需要研制新的卫星载荷和发射新的卫星的前提下，充分利用了北斗的入站资源和天通卫星的出站资源实现卫星的IP通信。

而且，该方式可以适用于移动网络没有覆盖的区域，通过天基用户终端实现户外、广域、大节点IP数据通信和动态监管。

此外，天基数据管理中心还可以包括数据管理服务装置，用于对用户终端进行注册和授权,以使用户终端转换为目的终端；以便于当用户终端转换为目的终端后，可以和其他目的终端之间共享数据资源。以及，数据存储处理装置，用于对天基数据管理中心的数据进行存储和处理，包括确定数据所要发送的对象，例如接收到的数据，需要转发至天通卫星还是北斗卫星等。

在一个具体的例子中，该系统应用于物流运输管理系统中，具体如图2所示，用户终端可以为射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)感知终端、集装箱、运输车以及仓库中使用的终端设备等。而目的终端可以为各级用户(包括目的终端、子公司、员工等分别使用的终端设备)。天基数据管理中心在该物流管理系统中，主要体现的是北斗/天通物流信息收发系统(相当于数据收发处理装置)、物流应用服务平台(相当于数据管理服务装置)以及物流数据中心(数据存储处理装置)。北斗地面总站相当于本申请文件中的北斗地面通信装置，天通地面总站可以相当于本申请文件中的天通地面通信装置。因为，天基数据管理中心传输数据给目的终端，或者传输控制指令给用户终端时，可以采用LAN/LTE等等技术手段。如图2中所示，在天基数据管理中心和用户终端之间，可以采用3G/LTE方式传输控制指令等信息。而具体的传输数据或者控制指令的过程已经在上文中做了详细的介绍，这里不再赘述。

本发明实施例提供的一种基于天基通信的数据传输系统，通过该系统中的不同部件之间的通信连接关系,实现用户传输报文不受限制,无需建立握手机制,提升数据传输效率。尤其适用于户外大节点容量的短数据高频度的数据通信。可用于监测信息采集、物流监管、短信息通信等业务，适用范围广泛。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于天基通信的数据传输系统，其特征在于，所述系统包括：

通信卫星、地面通信装置、用户终端、目的终端以及天基数据管理中心；

所述通信卫星通过所述地面通信装置分别和所述用户终端以及所述天基数据管理中心建立通信连接；

所述天基数据管理中心与所述目的终端建立通信连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信卫星包括：

第一通信卫星，用于接收所述天基数据管理中心通过所述地面通信装置转发的所述目的终端发送的控制指令信息；

并将所述控制指令信息发送至所述用户终端。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述通信卫星还包括：

第二通信卫星，用于接收所述用户终端发送的数据信息；

并将所述数据信息通过所述地面通信装置和所述天基数据管理中心，发送至所述目的终端。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述天基数据管理中心包括：数据收发处理装置，用于当所述第二通信卫星将所述数据信息通过所述地面通信装置发送至所述天基数据管理中心时，对所述数据信息进行IP协议转换，并将经过IP协议转换后的数据信息发送至所述目的终端。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述天基数据管理中心还包括：数据管理服务装置，用于对所述用户终端进行注册和授权,以使所述用户终端转换为目的终端；

数据存储处理装置，用于对所述天基数据管理中心的数据进行存储和处理。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述用户终端包括至少两个时，所述第一通信卫星还用于接收与所述至少两个用户终端中的一个用户终端对应的第一标识信息，所述第一标识信息用于指示所述第一通信卫星将所述控制指令信息发送至与所述第一标识信息对应的用户终端。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，当所述目的终端包括至少两个时，所述第二通信卫星还用于接收所述用户终端发送的第二标识信息，所述第二标识信息用于指示所述第二通信卫星将所述数据信息通过所述地面通信装置和所述天基管理中心，发送至与所述第二标识信息对应的目的终端。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，当所述用户终端包括至少两个，且所述至少两个用户终端中的第一用户终端和所述第二用户终端之间通信连接时，

所述第二通信卫星，用于接收所述第一用户终端发送的数据信息，以及与所述第二用户终端对应的第三标识信息；

将所述第一用户终端发送的数据信息，以及与所述第二用户终端对应17的第三标识信息通过所述地面通信装置发送至天基数据管理中心；

所述天基数据管理中心，用于将所述第一用户终端发送的数据信息进行协议转换，并将协议转换后的数据信息，以及所述第三标识信息通过所述地面通信装置发送至第一通信卫星；

所述第一通信卫星用于根据所述第三标识信息，将所述第一用户终端发送的数据信息发送至第二用户终端。

9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述地面通信装置包括第一地面通信装置和第二地面通信装置；

所述第一地面通信装置用于建立所述第一通信卫星和所述天基数据管理中心之间的通信连接；

所述第二地面通信装置用于建立所述第二通信卫星和所述天基数据管理中心之间的通信连接。

10.根据权利要求1至9任一项所述的系统，其特征在于，所述第一通信卫星为天通卫星，所述第二通信卫星为北斗卫星。