CN109951492A - 一种卫星终端业务获取系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星终端业务获取系统及方法，涉及数据通信技术领域。该系统包括IU协议处理设备、RANAP协议解析设备、信令处理设备、话音处理设备、短信和位置处理设备以及业务处理及数据库设备；IU协议处理设备通过路由器连接到信关站接入网和核心网之间的IU接口上，并通过千兆以太网连接RANAP协议解析设备和话音处理设备，RANAP协议解析设备通过千兆以太网连接信令处理设备以及短信和位置处理设备，话音处理设备、信令处理设备以及短信和位置处理设备均通过千兆以太网连接到业务处理及数据库设备，业务处理及数据库设备通过千兆以太网连接监控设备。本发明采用IU口接入，节省设备，节约成本。

Description

一种卫星终端业务获取系统及方法

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，特别是指一种卫星终端业务获取系统及方法。

背景技术

在信息社会中，移动通信网络和Internet网络成为人们获取、传递、交流信息的重要媒介。同时，各种网络犯罪活动的数量也不断增加，比如恐怖行为指挥控制、非法物品交易、商业间谍非法获取对方数据等，这些犯罪行为都危害到社会的安定。为此，相关部门通过通信终端业务获取手段，可以获取他们非法活动的相应资料，对他们的非法行为进行制止或打击。目前，地面移动通信网都由相关部门进行业务截获管理，可实现通信用户的实时获取和存储查询。

我国自主研发的第一代GEO卫星移动通信系统，是我国空间信息基础设施的重要组成部分，地面通信服务由中国电信集团公司负责运营。该卫星移动通信系统将与地面移动通信系统共同构成移动通信网络，为中国及周边、中东、非洲等相关地区，以及太平洋、印度洋大部分海域的用户提供全天候、全天时、稳定可靠的移动通信服务，支持话音、短信息和数据业务。卫星移动通信系统具有普遍覆盖、业务灵活、资费优惠、自主研制等优势，保障我国信息安全和经济安全、保护国家政治经济利益、提高国家应急通信和外交等特殊领域通信保障水平、增强救灾减灾和维稳反恐能力等的通信支撑。

但是，在发展我国卫星移动通信系统的同时，急需建立一套对应的数据分析及业务获取系统，以维护国家/区域的稳定安全发展。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种卫星终端业务获取系统及方法，其能够通过信关站IU接口数据的分流和解析处理，在终端用户无感的情况下，获取用户的状态及通信内容。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种卫星终端业务获取系统，其包括IU协议处理设备、RANAP协议解析设备、信令处理设备、话音处理设备、短信和位置处理设备以及业务处理及数据库设备；所述IU协议处理设备通过路由器连接到信关站接入网和核心网之间的IU接口上，并通过千兆以太网连接RANAP协议解析设备和话音处理设备，RANAP协议解析设备通过千兆以太网连接信令处理设备以及短信和位置处理设备，话音处理设备、信令处理设备以及短信和位置处理设备均通过千兆以太网连接到业务处理及数据库设备，业务处理及数据库设备通过千兆以太网连接监控设备；

所述IU协议处理设备的IU接口侧协议栈信令面包括异步传输模式层、AAL5协议类型的ATM适配层、信令承载层、信令连接控制协议层和无线接入网络协议层，IU接口侧协议栈业务面包括异步传输模式层、AAL2协议类型的ATM适配层、IU用户面协议层和应用层，IU协议处理设备的RANAP协议解析设备和话音处理设备侧协议栈均包括物理层、网际协议层、传输控制协议层和用户应用层；RANAP协议解析设备、信令处理设备、短信和位置处理设备、话音处理设备和业务处理及数据库设备的两侧协议栈均包括物理层、网际协议层、传输控制协议层和用户应用层。

一种卫星终端业务获取方法，其基于如上所述的卫星终端业务获取系统实现，包括以下步骤：

（1）生成呼叫列表：IU协议处理设备接收来自信关站接入网与核心网间IU接口的通用信令流，按照IU底层协议进行解析，数据解析完成后通过RANAP_DATA_IND消息把信令码流发送给RANAP协议解析设备；RANAP协议解析设备解析RANAP信令获取NAS消息，通过NAS_DATA_IND消息把普通NAS消息流发送到信令处理设备；信令处理设备解析NAS消息内容，通过SST_DATA_IND消息把呼叫信息发送到业务处理存储设备；业务处理存储设备生成呼叫列表，并存储；

（2）短信和位置存储：IU协议处理设备接收来自信关站接入网与核心网间IU接口的短信和位置信息码流，按照IU底层协议进行解析，数据解析完成后通过RANAP_DATA_IND消息把信令码流发送给RANAP协议解析设备；RANAP协议解析设备解析RANAP信令获取NAS消息，通过NAS_DATA_IND消息把短信和位置信息流发送到信令处理设备；信令处理设备解析短信和位置内容，通过SST_DATA_IND消息把短信和位置信息发送到业务处理存储设备；业务处理存储设备存储收到的短信和位置信息；

（3）话音存储：IU协议处理设备接收来自信关站接入网与核心网间IU接口的通用信令流，按照IU底层协议进行解析，数据解析完成后通过RANAP_DATA_IND消息把信令码流发送给RANAP协议解析设备；RANAP协议解析设备从消息中获取用户标识，创建用户映射关系，通过UEID_CONFIG_REQ消息把用户标识信息IU协议处理设备；IU协议处理设备根据用户标识创建用户业务映射关系变，并从IU接口接收话音流；IU协议处理设备收到话音流后，根据用户业务映射关系查找用户，通过携带用户标识和话音流的CS_DATA_IND消息发送到话音处理设备；话音处理设备进行话音解码，然后通过SST_DATA_IND消息把携带用户标识的话音数据发送到业务处理存储设备；业务处理存储设备根据通话列表存储收到的话音。

具体的，所述步骤（1）采用层次状态机方法实现，其中，状态机的第一个层次将所有可并发执行的过程进行抽象，状态机的第二个层次包括多个流程组，每个流程组包括多个对应于一个可并发执行的过程的有单项依赖关系、可串行执行的流程。

采用上述技术方案所取得的有益效果在于：

1.本发明通过网络侧IU接口数据采集分析实现卫星终端的业务获取，卫星波束覆盖区域内的终端发生业务时，均能采集获取。

2.本发明采用标准的IU接口协议和以太网协议，具有更好的设备兼容性，使设备具有更好的可维护性和可扩展性。

3.本发明采用网络侧接入网与核心网间分光方式获取数据，不影响用户正常使用且用户无感。

4.本发明在IU接口接入数字信号进行分析处理，节省射频和调制解调设备，节约开发成本，缩短开发周期。

附图说明

图1是本发明实施例中卫星终端业务获取系统的结构图。

图2是本发明实施例中卫星终端业务获取系统的协议栈信令面结构图。

图3是本发明实施例中卫星终端业务获取系统的协议栈业务面结构图。

图4是本发明实施例中卫星终端业务获取方法的生成呼叫列表流程图。

图5是本发明实施例中卫星终端业务获取方法的短信和位置存储流程图。

图6是本发明实施例中卫星终端业务获取方法的话音存储流程图。

图7是本发明实施例中卫星终端业务获取方法的层次状态机框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

实施例1：

如图1所示，一种基于IU接口数据采集分析的卫星终端业务获取系统，其包括1套IU协议处理设备、1套RANAP无线接入网络应用协议解析设备、1套信令处理设备、1套话音处理设备、1套短信和位置处理设备以及1套业务处理及数据库设备；所述IU协议处理设备通过路由器连接到信关站接入网和核心网之间的IU接口，通过千兆以太网连接RANAP协议解析设备和话音处理设备，RANAP协议解析设备通过千兆以太网连接信令处理设备以及短信和位置处理设备，话音处理设备、信令处理设备以及短信和位置处理设备均通过千兆以太网连接到业务处理及数据库设备，业务处理及数据库设备通过千兆以太网连接监控设备。

如图2所示，所述IU协议处理设备的IU接口侧协议栈信令面由异步传输模式层ATM、AAL5协议类型的ATM适配层、信令承载层SBER、信令连接控制协议层SCCP和无线接入网络协议层RANAP组成。

如图3所示，IU接口侧协议栈业务面由异步传输模式层ATM、AAL2协议类型的ATM适配层、用户面协议层IU-UP和应用层组成，IU协议处理设备的RANAP协议解析设备和话音处理设备侧协议栈均由物理层PHY、网际协议层IP、传输控制协议层TCP和用户应用层AP组成。RANAP协议解析设备、信令处理设备、短信和位置处理设备、话音处理设备以及业务处理及数据库设备的两侧协议栈均由物理层PHY、网际协议层IP、传输控制协议层TCP和用户应用层AP组成。

所述IU协议处理设备完成对IU口信令面和用户面协议进行解析，在信令面过滤出RANAP协议消息转发给RANAP协议解析设备；在用户面过滤出语音发送给语音处理设备；

所述RANAP协议解析设备接收IU协议处理设备的数据，并从数据中过滤出NAS信令，并将NAS信令发送给信令处理设备；

所述信令处理设备负责所有卫星终端的NAS层信令解析及处理，其主要包括终端位置更新过程、呼叫建立和释放过程、短消息和位置过程等；

所述话音处理设备接收来自IU协议处理设备业务面话音数据，并按照卫星移动通信标准中话音格式进行解码，生成对应脉冲编码调制PCM数据，进而转发到业务处理及数据库设备；

所述短信和位置处理设备按照卫星移动通信标准中短信/位置协议对NAS信令中短信和位置码流进行解析，生成标准短信和位置数据，并转发到业务处理及数据库设备；

所述业务处理及数据库设备完成呼叫列表的生成、话音数据的存储、短信和位置存储，并能进行话音播放以及短信和位置显示。

实施例2：

一种基于IU接口数据采集分析的卫星终端业务获取方法，包括以下具体业务流程：

流程1：生成呼叫列表：如图4所示，IU协议处理设备接收来自信关站接入网与核心网间IU接口的通用信令流，按照IU底层协议进行解析，数据解析完成后通过RANAP_DATA_IND消息把信令码流发送给RANAP协议解析设备；RANAP协议解析设备解析RANAP信令获取NAS消息，通过NAS_DATA_IND消息把普通NAS消息流发送到信令处理设备；信令处理设备解析NAS消息内容，通过SST_DATA_IND消息把呼叫信息发送到业务处理存储设备；业务处理存储设备生成呼叫列表，并存储；

流程2：短信和位置存储：如图5所示，IU协议处理设备接收来自信关站接入网与核心网间IU接口的短信和位置信息码流，按照IU底层协议进行解析，数据解析完成后通过RANAP_DATA_IND消息把信令码流发送给RANAP协议解析设备；RANAP协议解析设备解析RANAP信令获取NAS消息，通过NAS_DATA_IND消息把短信和位置信息流发送到信令处理设备；信令处理设备解析短信和位置内容，通过SST_DATA_IND消息把短信和位置信息发送到业务处理存储设备；业务处理存储设备存储收到的短信和位置信息；

流程3：话音存储：如图6所示，IU协议处理设备接收来自信关站接入网与核心网间IU接口的通用信令流，按照IU底层协议进行解析，数据解析完成后通过RANAP_DATA_IND消息把信令码流发送给RANAP协议解析设备；RANAP协议解析设备从消息中获取用户标识，创建用户映射关系，通过UEID_CONFIG_REQ消息把用户标识信息IU协议处理设备；IU协议处理设备根据用户标识创建用户业务映射关系变，并从IU接口接收话音流；IU协议处理设备收到话音流后，根据用户业务映射关系查找用户，通过携带用户标识和话音流的CS_DATA_IND消息发送到话音处理设备；话音处理设备进行话音解码，然后通过SST_DATA_IND消息把携带用户标识的话音数据发送到业务处理存储设备；业务处理存储设备根据通话列表存储收到的话音。

流程1中由于终端状态比较复杂，在进行终端状态监测时采用层次状态机方法，终端需要处理并发场景，因此状态机的第一个层次需要考虑将所有可能并发执行的过程进行抽象，提取出从程序逻辑上互相独立的并发模块实体，发明中将该层次的实体称为“并行状态机”；每个并行状态机内部可以包括多个有单项依赖关系、可串行执行的流程，这构成状态机的第二个层次，该层次的实体称为“串行状态机”，每个串行状态机之间的完成顺序和压栈先进后出的思想相同；

每个串行状态机实体由于流程上下文差异，形成了不同的处理场景，设计中将这些不同的处理场景称为“主状态”；每个主状态为完成特定协议动作，可能需要和内外部模块进行消息交互，从而包括一系列消息等待过程，这些等待特定事件发生的状态称为特定“主状态”的“子状态”，其状态组成如图7所示。

所述IU协议处理设备主要负责对IU口信令面和用户面协议进行解析，在信令面过滤出RANAP协议消息转发给RANAP协议解析设备；在用户面过滤出语音发送给话音处理设备；在控制平面，传输层经过ATM->AAL5->SBER->SCCP共4层的协议解析后将RANAP协议信令流过滤出来；在用户平面，收到IU口用户面数据流后，传输层经过ATM->AA2共2层的协议解析后，将IuUP数据流过滤出来；

所述IU协议处理设备流程还包括用户业务关系标识的创建和删除，收到RANAP协议解析设备的用户业务标识配置消息后，IU接口传输层解析设备存储用户业务标识信息，创建用户和语音业务的映射关系；收到RANAP协议解析设备的用户业务标识删除消息后，IU协议处理设备删除用户和语音业务的映射关系；

所述IU协议处理设备流程还包括按用户区分和划分话音流，当从IU接口接收到语音流时，根据查询该用户和语音业务的映射关系就能获知语音流所属的用户；当确定该语音流所属用户后，IU协议处理设备将语音发送给语音处理设备，发送时携带用户标识信息；

所述业务处理及数据库设备设计时，由于每个波束下同时使用终端数据较多，业务数据量较大，这就要求业务处理及数据库设备实时存储速率较高，本发明中采用高性能处理器平台以及高速SATA控制器，并运行嵌入式实时操作系统，能够以较高速率进行实时硬盘存储，速率可达6Gbps；按照每台终端采用最高编码速率4.0K，则可以支持系统150万部终端同时通信的业务数据获取及存储。

总之，本发明实现了卫星波束覆盖区域内所有通信终端业务的获取，其采用IU接口分光数据采集分析方式，不影响用户正常使用；采用标准IU接口和以太网接口协议，使设备具有更好的兼容性、可维护性和可扩展性。

Claims (3)

1.一种卫星终端业务获取系统，其特征在于，包括IU协议处理设备、RANAP协议解析设备、信令处理设备、话音处理设备、短信和位置处理设备以及业务处理及数据库设备；所述IU协议处理设备通过路由器连接到信关站接入网和核心网之间的IU接口上，并通过千兆以太网连接RANAP协议解析设备和话音处理设备，RANAP协议解析设备通过千兆以太网连接信令处理设备以及短信和位置处理设备，话音处理设备、信令处理设备以及短信和位置处理设备均通过千兆以太网连接到业务处理及数据库设备，业务处理及数据库设备通过千兆以太网连接监控设备；

所述IU协议处理设备的IU接口侧协议栈信令面包括异步传输模式层、AAL5协议类型的ATM适配层、信令承载层、信令连接控制协议层和无线接入网络协议层，IU接口侧协议栈业务面包括异步传输模式层、AAL2协议类型的ATM适配层、IU用户面协议层和应用层，IU协议处理设备的RANAP协议解析设备和话音处理设备侧协议栈均包括物理层、网际协议层、传输控制协议层和用户应用层；RANAP协议解析设备、信令处理设备、短信和位置处理设备、话音处理设备和业务处理及数据库设备的两侧协议栈均包括物理层、网际协议层、传输控制协议层和用户应用层。

2.一种卫星终端业务获取方法，其特征在于，基于如权利要求1所述的卫星终端业务获取系统实现，包括以下步骤：

（1）生成呼叫列表：IU协议处理设备接收来自信关站接入网与核心网间IU接口的通用信令流，按照IU底层协议进行解析，数据解析完成后通过RANAP_DATA_IND消息把信令码流发送给RANAP协议解析设备；RANAP协议解析设备解析RANAP信令获取NAS消息，通过NAS_DATA_IND消息把普通NAS消息流发送到信令处理设备；信令处理设备解析NAS消息内容，通过SST_DATA_IND消息把呼叫信息发送到业务处理存储设备；业务处理存储设备生成呼叫列表，并存储；

（2）短信和位置存储：IU协议处理设备接收来自信关站接入网与核心网间IU接口的短信和位置信息码流，按照IU底层协议进行解析，数据解析完成后通过RANAP_DATA_IND消息把信令码流发送给RANAP协议解析设备；RANAP协议解析设备解析RANAP信令获取NAS消息，通过NAS_DATA_IND消息把短信和位置信息流发送到信令处理设备；信令处理设备解析短信和位置内容，通过SST_DATA_IND消息把短信和位置信息发送到业务处理存储设备；业务处理存储设备存储收到的短信和位置信息；

（3）话音存储：IU协议处理设备接收来自信关站接入网与核心网间IU接口的通用信令流，按照IU底层协议进行解析，数据解析完成后通过RANAP_DATA_IND消息把信令码流发送给RANAP协议解析设备；RANAP协议解析设备从消息中获取用户标识，创建用户映射关系，通过UEID_CONFIG_REQ消息把用户标识信息IU协议处理设备；IU协议处理设备根据用户标识创建用户业务映射关系变，并从IU接口接收话音流；IU协议处理设备收到话音流后，根据用户业务映射关系查找用户，通过携带用户标识和话音流的CS_DATA_IND消息发送到话音处理设备；话音处理设备进行话音解码，然后通过SST_DATA_IND消息把携带用户标识的话音数据发送到业务处理存储设备；业务处理存储设备根据通话列表存储收到的话音。

3.根据权利要求2所述的卫星终端业务获取方法，其特征在于，所述步骤（1）采用层次状态机方法实现，其中，状态机的第一个层次将所有可并发执行的过程进行抽象，状态机的第二个层次包括多个流程组，每个流程组包括多个对应于一个可并发执行的过程的有单项依赖关系、可串行执行的流程。