一种基于网关交换的北斗和天通短信互通系统设计

　　摘 要：天通卫星系统和北斗卫星系统均是我国自主研发的系统，且均支持短信功能，已应用于渔业、气象、林业等部门，但两者之间短信无法直接互通。本文在不改变天通和北斗卫星系统短信传输模式的前提下，充分利用两个卫星各自在短信传输中的特点，设计了一种天通和北斗卫星系统短信交互的短信网关系统，实现了两个卫星系统间的短信互通，更好地发挥了各自系统优势。该设计无须与天通卫星信关站、北斗总站直接交互，自称系统、独立性强，便于部署。目前已完成上星测试。

　　关键词：天通卫星 北斗卫星 短信网关 短信互通

　　一、前言

　　“天通一号”卫星移动通信系统是我国第一代自主研发的卫星移动通信系统，作为国家战略性通信基础设施，在应急、政府、行业应用等领域作为应急通信“第一反应器”发挥着重要的通信保障作用。系统支持话音、短信和数据通信业务，在林业、渔业、边防等行业用户中有着广泛的应用。与此同时，我国自主研发的北斗卫星导航系统，已经实现了全球化导航定位和短信通信功能，可以实现点对点、点对多点的短信收发，同样具有覆盖范围广泛，不受地形条件限制等特点，已广泛应用于各类应急通信等领域。

　　但是，两者属于不同的卫星系统，其传输体制和短信格式各不相同，因此不同直接互通，因此根据某特定用户领域需求设计一种方案，实现北斗和天通短信互通。

　　二、互通方案设计

　　天通终端之间进行短信通信时，直接由天通信关站进行转发;天通终端和地面网其他终端进行短信通信时，需要从信关站出局后转发到地面网，进而实现互通。北斗终端间，北斗终端与指挥机间可收发短信。目前，两个系统间短信不能直接进行互通。

　　为了实现短信互通，可采用专线建设方案，该方案中天通信关站与北斗总站建设专线分别接入交互控制中心，由交互控制中心实现两个系统短信交互，但该方法需要经各系统运营商同意，才能实施，并且需要租赁专线，造价较高。针对两个系统间互发短信数量较少特点，同时考虑减少运营商协调，以及降低成本等，可以采用无线链路交互方案，如图1所示。

　　方案中天通、北斗收发模块用于卫星链路收发，完成各自系统内短信的接收和发送;交换控制单元用于两个系统短信的解析、转译和交互，实现系统间短信互通。北斗终端的短信通过北斗卫星发送到北斗收发模块的号码上，北斗收发模块把短信转发到交换控制单元，由交互控制单元按照北斗短信格式完成短信目的天通号码和内容解析，并按照天通系统短信格式重新进行组帧，并转发到天通收发单元，由其通过天通卫星发送到目的天通号码终端，实现短信交互，反之亦然。

　　三、系统设计

　　1.网关硬件设计

　　系统硬件主要由天通收发模块、北斗收发模块和嵌入式处理器三部分组成。天通收发模块采用我国自主知识产权的基带芯片MSC02A和射频芯片，此外还包括电源管理、发送滤波器、接收滤波器、SIM卡单元等组成，对外接口包括UART口、USB口、USIM口等，该模块实现天通卫星无线链路解析及协议处理，完成天通短信收发功能。

　　北斗收发模块采用的TM8650集成了RDSS射频收发芯片、基带芯片以及功放等，兼容2.1和4.0协议，可实现北斗一代的短信通信及定位功能，在此设计中完成北斗短信的收发功能。

　　交换控制单元采用高性能嵌入式处理器PowerPC，外置64位SDRAM存储器，同时为了备份短信，处理器的PCI总线连接了SATA控制器，可实现短信数据的实时存储。处理器通过UART实现与天通、北斗收发模块的数据交互。为了查看数据，处理器配置千兆以太網口，用于存储数据的远程转发。

　　2.软件设计

　　2.1终端短信格式设计

　　该系统设计前提是不影响天通系统终端和北斗系统终端通过各自系统正常收发短信功能，因此本系统的短信格式必须按照各自系统格式进行收发，包括短信头和短信内容。其中，短信头主要包括卫星系统内的发端号码和收端号码，短信内容为用户信息。若一个卫星系统终端通过该互通系统发向另一个卫星系统终端，需要终端在短信头的收端号码字段中填写网关中本系统收发模块的号码，同时在短信内容起始字节填写另一个卫星系统的终端号码，这样网关收到短信后通过解析短信内容，获得另一个卫星系统终端的收端号码，进而通过另一个卫星系统发送到目的终端，以天通到北斗短信过程为例，如图2所示。

　　短信依次经由天通手机—>天通卫星—>网关天通收发模块—>网关交换控制单元—>网关北斗收发模块—>北斗卫星—>北斗终端。

　　2.2网关软件设计

　　网关软件主要包括接口设计、短信帧格式转换、存储设计等。接口设计主要完成与天通收发模块、北斗收发模块进行短信交互;短信帧格式转换主要完成天通或北斗短信格式解析，包括目的地址解析、短信头填充和实际短信内容搬移等;存储设计主要完成短信的SATA存储，用于后续查询和远程转发。

　　结语

　　使用天通和北斗终端作为交互中继，用于两个卫星系统之间短信互通，该方案具有灵活性强、部署方便等优势，同时，这种方式避免了与天通系统信关站、北斗总站的交互，自成系统，独立性强，且节省成本。该系统也存在并发交互数量较少等缺点，在使用中可通过采用多台并行部署的方法，以增大并发用户数量。目前，设备已进行测试，处于待装备阶段。

　　参考文献

　　[1]纪明星.天通一号卫星移动通信系统市场及应用分析[J].卫星与网络，2018(04)：42-43.

　　[2]郝雅楠，祝彬，朱华桥.全球卫星导航系统发展现状与特点分析[J].国防科技工业，2020(07)：20-24.

　　[3]张正烜，高亢，郭广阔，等.北斗卫星导航系统应用产业化发展探讨[J].卫星应用，2019(11)：58-6

　　[4]李志炜，傅军，刘李欢，等.基于北斗短报文的远程图像通信系统设计[J].导航定位与授时，2019，6(06)：119-123.

　　[5]张舒黎，石元兵，王雍.北斗短报文通信安全研究[J].通信技术，2019，52(11)：2776-2780.

　　[6]崔利东.一种基于卫星通信的固定专网接入方案设计[J].信息系统工程，2018(12)：124-125.

　　[7]孙琦，傅军，贺伟，等.无人水文气象观测设备北斗/GSM互联服务网关设计[J].工业控制计算机，2020，33(06)：70-72.

　　[8]孙德荣.基于PowerPC的嵌入式大容量高速率存储技术[J].电子技术与软件工程，2018(14)：190-192.

　　作者：张开禾

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文章名称： 一种基于网关交换的北斗和天通短信互通系统设计

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