一种卫星集群地面分站子系统及其终端接口协议实现方法与流程

1.本发明属于卫星通信领域，具体涉及一种卫星集群地面分站子系统及其终端接口协议实现方法。


背景技术：

2.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。
3.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(posh to 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，当前我国地面集群以警用数字集群pdt(police digital trunking system)和数字无线电dmr(digital mobile radio-etsi)为主要应用体制。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做是集群移动台直通模式呼叫。
4.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。
5.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。
6.现有地面集群终端空中接口协议采用的主要方式为：
7.(1)异频双工
8.采用异频双工通信方式时，分为上行信道和下行信道。移动台采用较低频率发射作为上行信道，使用较高频率接收作为下行信道；基站使用和移动台相反的发射和接收频率。这种方案的好处是，基站使用频分双工器可在下行频率连续发射的同时在上行频率连续接收，提高了信道使用效率；而移动台可用发射和接收时隙错开的方式采用时分双工器区分收发，减轻了移动台体积重量并减少了发射功耗。但缺点是基站需要在下行信令信道长发信令载波，增大了功耗；同时由于使用了频分复用双工器也增加了基站的体积和重量。
9.(2)同频单工
10.采用同频单工通信方式时，两个或多个dmo直通模式移动台同时收听一个相同的
频点，任何一个移动台用户按下ptt键抢占信道讲话，讲话完毕松开ptt键释放信道。当dmo移动台采用tdma数字集群方式时，讲话方用户占用一个tdma时隙承载话音，其余时隙根据空中接口协议不同，可空闲也可承载返向数字信息或其他信息。我国警用pdt集群dmo模式采用了两时隙结构。一个时隙承载话音或数据，另一个时隙空闲。同频单工方式的优点是协议结构简单，易于实现；但缺点是不支持双工电话呼叫，使用dmo协议无法实现针对卫星电话业务的拨打和接听功能。


技术实现要素：

11.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种卫星集群地面分站子系统及其终端接口协议实现方法，一方面是将卫星移动通信系统的电话和集群终端通信业务无损伤无遗漏的迁移至地面无线电信道并以卫星对接的地面分站终端形式呈现给用户，用户可获得本地集群通信和卫星通信的双重业务功能；另一方面可将其它地面无线电系统接入卫星移动通信系统中，使得现有地面用户获得卫星通信服务。形成卫星移动终端、分站终端、地面集群用户终端、无线电台、公用电话网用户、公用移动网用户共同组成无阻断常连通的天地组网通信系统。
12.实现本发明目的的具体技术方案为：
13.一种卫星集群地面分站子系统，包括地面分站和分站终端；
14.所述地面分站通过通信卫星信道与地面信关站联通，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。
15.进一步的，所述地面分站设置多个方向的组网通信接口，包括北向接口、南向接口、东向接口和西向接口；
16.所述北向接口支持电路域业务和分组域业务，地面分站通过北向接口连接地面信关站；
17.所述南向接口利用地面无线信道接入分站终端、现有其它各型地面集群终端、集群基站以及无线电台；
18.所述东向接口支持电路域业务和分组域业务，地面分站通过东向接口接入移动公网；
19.所述西向接口为mesh网络接口，地面分站通过西向接口连接本地友邻分站，实现各个地面分站的互联。
20.进一步的，所述地面分站设置分站呼叫控制实体与分站媒体处理实体；
21.分站呼叫控制实体将地面分站南向接口作为用户网络uni接口，地面分站北向接口作为主用网络互联nni接口，地面分站东向接口和西向接口作为附用网络互联nni接口，进行呼叫信令的路由选择和交换控制；
22.分站媒体处理实体负责四个方向接口的媒体交换。
23.进一步的，所述分站终端基于同频双工无线信道接入地面分站的用户网络uni接口，进行上行信号接入和下行信号转发；
24.其他用户采用现有通信方式接入地面分站的用户网络uni接口，地面分站基于网关提供卫星集群组网通信；
25.所述其他用户包括采用dmo模式接入分站的直通移动台、采用tmo模式接入分站的
集群基站、采用无线信道方式接入分站的各型地面电台。
26.进一步的，所述地面分站的用户网络uni接口与分站终端的接入采用空中接口协议栈；
27.所述空中接口协议栈包括三层协议：物理层、数据链路层和呼叫控制层；
28.空中接口协议栈包括用于信令或数据传送的控制平面以及用于话音媒体传送的用户平面；
29.空中接口协议栈的控制平面的高层协议包括空中接口加载组配置数据协议、电话呼叫控制协议、集群组呼呼叫控制协议、集群单呼呼叫控制协议、直通模式呼叫控制协议、短信业务控制协议。
30.进一步的，所述物理层采用pdt/dmr直通模式同频两时隙双工无线接口，地面终端发射采用时隙一，地面分站发射采用时隙二；
31.当分站终端占用时隙一发射时，采用两个同步特征码以区分时隙一上的信令数据和话音媒体；
32.同样地面分站发射时占用时隙二，采用另外两个同步特征码以区分时隙二上的信令数据和话音媒体。
33.另一方面，本发明提供基于以上任意一项系统的终端接口协议实现方法，包括以下步骤：
34.步骤1、地面分站基于卫星集群地面分站子系统入网，接受卫星集群空中接口编组配置，与该地面分站连接的合法分站终端配置用户终端号码，分站终端通过用户网络uni接口进行终端入网注册；
35.步骤2、若分站终端入网成功，分站终端进入空闲守候状态，收听时隙一和时隙二的电话呼叫和集群信令呼叫；
36.步骤3、若分站终端入网不成功处于脱网直通或分站终端入网成功处于判选直通或通知直通时，分站终端收听时隙一和时隙二的集群信令直通呼叫。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
38.(1)本发明提供了一种利用卫星移动终端对星通信接口和地面无线接口，实现地面分站上联卫星信关站下联分站终端进行天地组网的地面分站子系统，其中分站终端通过地面空中接口协议借助地面分站的卫星交换和转发服务，获得本地集群话音单呼和组呼通信功能，分站终端亦可性能无损伤功能无遗漏的呈现卫星常规电话和集群组呼服务功能，分站终端还支持卫星和地面单呼组呼的数据通信和位置服务等功能；分站子系统还通过卫星信道提供了包括地面分站和分站用户终端的位置数据短信汇集和上报功能，使得远方指挥所能够实时掌握地面分站和用户的地理位置和行动轨迹信息，为应急指挥通信提供了必要技术保障；
39.(2)本发明的子系统中的分站终端用户可以在树林中、房屋内、帐篷里，船舱里，坑道内等任何有遮蔽的场进行集群本地通信和跨星通信，分站终端的上星通信业务保持了和卫星移动终端的同等功能和性能；
40.(3)分站终端的空中接口协议除支持卫星电话、卫星集群和本地集群通信服务功能，还特别支持分站终端当脱离了分站地面覆盖时的直通模式呼叫，直通呼叫和集群呼叫两种模式无需进行人工手动切换，终端协议自动完成。分站终端空中接口协议符合国家无
线电标准规范体制及集群无线电通信的射频频率和射频带宽(12.5khz)指标要求；
41.(4)本发明的分站终端空中接口协议栈可以用于新型卫星集群和卫星电话分站终端bmr(brach station mobile radio)，也可以在现有pdt或dmr集群终端上，在保留原有功能的基础上，通过增补协议栈的方式获得一模bmr分站终端卫星集群和卫星电话新功能。
附图说明
42.图1为本发明的卫星移动通信系统及卫星集群地面分站子系统架构示意图。
43.图2为本发明的卫星集群地面分站及其接口示意图。
44.图3为本发明的地面终端空中接口协议栈示意图。
45.图4为本发明的空中接口协议栈的物理层时隙结构和同步特征码示意图。
46.图5为本发明的地面终端入网搜索状态示意图。
47.图6为本发明的地面终端入网状态转移图。
具体实施方式
48.卫星移动通信系统由通信卫星、地面信关站和卫星通信终端组成。信关站除完成卫星终端的呼叫接续控制之外，还连接了地面电路域公用电话网pstn(public switched telephone network)、公用陆地移动网plmn(public land mobile network)和分组域因特网(internet)，实现了卫星移动通信系统和地面公用通信网的互联互通。当卫星移动通信系统具备集群业务功能时，卫星终端还可进行共享卫星信道的群组通信。
49.一种卫星集群地面分站子系统，包括地面分站和分站终端；
50.所述地面分站通过通信卫星信道与地面信关站联通，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。
51.进一步的，所述地面分站设置多个方向的组网通信接口，包括北向接口、南向接口、东向接口和西向接口；
52.所述北向接口支持电路域业务和分组域业务，地面分站通过北向接口连接地面信关站；其中卫星集群业务可位于电路域也可位于分组域，卫星电话业务则位于电路域。地面分站在该接口上呈现卫星终端身份，可实现卫星电话呼叫，卫星集群呼叫和卫星分组域上网等业务；
53.所述南向接口利用地面无线信道接入分站终端、现有其它各型地面集群终端、集群基站以及无线电台；分站终端具有北向接口的卫星电话和卫星集群高层协议兼容能力，可获得卫星移动通信系统的电话和集群通信业务功能；其它各型集群终端、基站以及无线电台等则可接入地面分站获得北向接口的卫星集群通信组呼业务功能；
54.所述东向接口支持电路域业务和分组域业务，地面分站通过东向接口接入移动公网，地面分站在该接口上呈现公网移动终端身份，可实现公网电话呼叫业务和分组域上网业务；
55.所述西向接口为mesh网络接口，地面分站通过西向接口连接本地友邻分站，实现各个地面分站的互联。通过本地mesh网络可获得分站之间的集群单呼和组呼通信业务功能。
56.进一步的，所述地面分站设置分站呼叫控制实体与分站媒体处理实体；
57.分站呼叫控制实体将地面分站南向接口作为用户网络uni(user-network interface)接口，地面分站北向接口作为主用网络互联nni(network-network interface)接口，地面分站东向接口和西向接口作为附用网络互联nni接口，进行呼叫信令的路由选择和交换控制；
58.分站媒体处理实体负责四个方向接口的媒体交换。
59.进一步的，所述分站终端基于同频双工无线信道接入地面分站的用户网络uni接口，进行上行信号接入和下行信号转发，确保分站终端获得等同于基站的无线覆盖服务；
60.其他用户采用现有通信方式接入地面分站的用户网络uni接口，地面分站基于网关提供卫星集群组网通信；
61.所述其他用户包括采用dmo(direct mode operation)模式接入分站的直通移动台、采用tmo(trunking mode operation)模式接入分站的集群基站、采用无线信道方式接入分站的各型地面电台。
62.进一步的，所述地面分站的用户网络uni接口与分站终端的接入采用空中接口协议栈；
63.所述空中接口协议栈包括三层协议：物理层(physical layer)、数据链路层(data link layer)和呼叫控制层(call control layer)；
64.空中接口协议栈包括用于信令或数据传送的控制平面(control plane)以及用于话音媒体传送的用户平面(user plane)；
65.空中接口协议栈的控制平面的高层协议包括空中接口加载组配置数据协议(over air group configuration)、电话呼叫控制协议(pstn call control)、集群组呼呼叫控制协议(group call control)、集群单呼呼叫控制协议(individual call control)、直通模式呼叫控制协议(dm call control)、短信业务控制协议(pstn shot data，group shot data和individual shot data)。
66.进一步的，所述物理层采用pdt/dmr直通模式同频两时隙双工无线接口，地面终端发射采用时隙一(tdma time slot1或tdm1)，地面分站发射采用时隙二(tdma time slot2或tdm2)；
67.当分站终端占用时隙一tdm1发射时，采用两个48比特同步特征码sync以区分时隙一tdm1上的信令数据和话音媒体；
68.同样地面分站发射时占用时隙二tdm2，采用另外两个同步特征码sync以区分时隙二tdm2上的信令数据和话音媒体，可直接利用pdt/dmr直通模式物理层的时隙和帧结构实现协议驻留；
69.为了减小地面分站发射功耗，当地面分站没有业务转发并处于空闲状态时，地面分站以自己的时隙节拍在时隙二tdm2上可处于静默状态，也可根据需要随机发射地面分站存在的突发信号，收到地面分站存在信号的终端，调整时隙同步至地面分站；
70.另一方面，本发明提供基于任意一项系统的终端接口协议实现方法，包括以下步骤：
71.步骤1、在现有卫星移动通信系统中，通过卫星终端上联地面信关站的接口布设集群地面分站子系统，地面分站像卫星终端一样，使用现有的卫星常规入网注册流程，通过信关站控制器向核心网登记注册，成功以后进入空闲守候状态，收听卫星单呼寻呼信道和集
群组呼控制信道；
72.地面分站布设卫星、移动公网、本地mesh和用户终端接口，地面分站除按步以上的方式向卫星地面信关站核心网登记注册以外，还以用户身份向移动公网登记注册，成功以后进入空闲守候状态，收听移动公网寻呼呼叫；
73.地面分站基于卫星集群地面分站子系统入网，接受卫星集群空中接口编组配置，卫星集群编组配置是由卫星集群编组终端发起，完成编组配置以后，地面分站配置了卫星集群组名称和组号码。地面分站操作台配置分站用户终端白名单列表，白名单列表由该地面分站所有合法终端用户组成，使用分站用户终端号码和终端优先级作为白名单表项；地面分站还需配置uni用户终端接口使用的无线频点，该频点至少包含两个：一个主用频点和一个业务频点；
74.与该地面分站连接的合法分站终端配置用户终端号码，终端号码可在终端出厂时配置完成；终端还需配置主用工作频点和其他可用频点列表，用以连接地面分站；当地面分站不可达时，主用频点作为脱网直通的工作频点使用。分站终端根据配置列表搜索地面服务分站；
75.分站终端通过用户网络uni接口进行终端入网注册，具体为：
76.步骤1-1、所述分站终端开机后，首先搜索和锁定地面分站的当前工作频点，即首先查看自己的频点配置列表，从主频点开始，收听频点时隙二tdm2上的广播，若超时未收到地面分站广播，则主动在时隙一tdm1上发起询问，直至收到地面分站在时隙二tdm2上的应答，锁定应答频点，搜索成功，转入步骤1-2；
77.如果始终没有分站应答，则转入主频点，进入脱网直通状态；
78.步骤1-2、当分站终端锁定地面分站工作频点后，先收听信道时隙一tdm1是否空闲，如果正在被占用则回退等待空闲；如果时隙一tdm1空闲，可在时隙一tdm1上使用信令同步特征码的时隙结构进行登记入网的信令建立，分站终端入网登记后，分站将自动进行该终端的卫星集群编组配置数据空中接口加载(over air group configuration)，完成编组加载的入网终端显示界面将自动更新为当前地面分站卫星集群和本站集群编组配置菜单。
79.步骤2、若分站终端入网成功，分站终端进入空闲守候状态，收听时隙一tdm1和时隙二tdm2的电话呼叫和集群信令呼叫，当发生下列情况时，分站终端脱离空闲守候状态：
80.(1)分站终端在时隙二tdm2信道上收到了地面分站对自己的电话呼叫，分站终端转入电话接听状态，使用pstn呼叫控制协议(pstn call control)并转入pstn被叫模式，pstn被叫模式与集群业务无关，使用全双工电话呼叫和媒体流程接听由分站转发的卫星或pstn公网电话以及接收pstn短信业务(pstn shot data)
81.(2)分站终端在时隙二tdm2上收到了本机所配置组号的集群组呼建立信令，分站终端转入集群组呼接听状态，使用集群组呼呼叫控制协议(group call control)并转入组呼被叫模式；该模式支持分站转发的半双工集群组呼话音和接收组呼短信业务(group shot data)；
82.(3)分站终端在时隙二tdm2上收到了本机所配置单呼号码的集群单呼建立信令，分站终端转入集群单呼接听状态，使用集群单呼呼叫控制协议(individual call control)并转入单呼被叫模式；该模式支持由分站转发的半双工集群单呼话音和接收单呼短信业务(individual shot data)。
83.(4)分站终端的电话pstn呼叫控制协议(pstn call control)在时隙一tdm1上发起了一个卫星或pstn电话呼叫，终端转入电话主叫模式；分站终端可通过分站的卫星常规电话协议栈呼叫并连通至远端卫星或pstn电话，实现电话全双工媒体话音传送或发送pstn短信业务(pstn shot data)
84.(5)分站终端的集群组呼呼叫控制协议(group call control)在时隙一tdm1上发起了一个集群组呼呼叫，终端转入集群组呼呼叫状态，使用集群组呼控制协议并转入集群组呼主叫模式；该模式支持由分站转发的包含组呼半双工话音和发送组呼短信业务(group shot data)；
85.(6)分站终端的集群单呼呼叫控制协议(individual call control)在时隙一tdm1上发起了一个集群单呼呼叫，终端转入集群单呼呼叫状态，使用集群单呼控制协议并转入集群单呼主叫模式。该模式支持由分站转发的包含单呼半双工话音和发送单呼短信业务(individual shot data)。
86.步骤3、若分站终端入网不成功处于脱网直通或分站终端入网成功处于判选直通或通知直通时，分站终端收听时隙一tdm1和时隙二tdm2的集群信令直通呼叫，当发生下列情况时，分站终端脱离空闲守候状态：
87.(1)分站终端在时隙一tdm1或时隙二tdm2上收到了本机所配置的直通dm(direct mode)组号的集群组呼建立信令，分站终端界面显示该集群组正在呼叫，自动转入集群直通协议(dm call control)的被叫接听模式，该模式为半双组呼话音业务；
88.(2)分站终端通过直通模式呼叫控制协议(dm call control)发起了集群直通组呼呼叫，终端转入集群直通呼叫主叫模式，该模式为半双工组呼话音业务。
89.进一步的，地面分站和分站终端采用cpi(channel path identity)6比特截断组号方法表示一个卫星或地面集群组号：
90.1)定义cpi＝0为直通呼叫。
91.2)定义cpi＝30为集群单呼呼叫。
92.3)定义cpi＝31为pstn电话呼叫。
93.4)其余cpi值可根据分站卫星集群编组和站内集群编组动态分配使用。
94.采用cpi截断组号的方法，有效节省了分站终端空中接口组地址协议字段的比特占用空间；集群主叫号码扩展支持十一位十进制(37比特)的卫星集群电话和分站终端号码；上述两项地址空间的改进使主被叫地址空间为43(6+37)比特，这样分站终端空中接口协议可直接利用现有pdt或dmr(主被叫地址空间48比特)的集群信令结构体进行设计和承载。
95.分站终端和地面分站之间的地面段无线信道使用卫星电话或卫星集群相同的声码传送话音媒体，声码话音在地面向卫星信道相互转发时，不做声码转换；尤其是当两个或多个地面分站或卫星集群终端经由卫星集群进行组呼呼叫时，地面至卫星以及卫星至地面均采用声码透传的话音无损伤转发方法，确保参与呼叫的分站终端、卫星终端具有最好的话音质量。
96.下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
97.实施例
98.结合图1，在现有卫星移动通信系统中，通过卫星终端上联地面信关站的接口布设
集群地面分站子系统，地面分站像卫星终端一样，使用现有的卫星常规入网注册流程，通过信关站控制器向核心网登记注册，成功以后进入空闲守候状态，收听卫星单呼寻呼信道和集群组呼控制信道，如图1所示；
99.地面分站布设卫星、移动公网、本地mesh和用户终端接口，地面分站除按以上的方式向卫星地面信关站核心网登记注册以外，还以用户身份向移动公网登记注册，成功以后进入空闲守候状态，收听移动公网寻呼呼叫，如图2所示；
100.地面分站入网成功以后，接受卫星集群空中接口编组配置，卫星集群编组配置是由卫星集群编组终端发起，完成编组配置以后，地面分站配置了卫星集群组名称和组号码，例如卫星集群组名称为groupa，组号码为17411912345；地面分站例如使用cpi＝2的截断组号与之对应绑定；
101.地面分站操作台配置分站用户终端白名单列表，白名单列表由该地面分站所有合法终端用户组成，使用分站用户终端号码和终端优先级作为白名单表项；地面分站还需配置uni用户终端接口使用的无线频点，该频点至少包含两个：一个主用频点和一个业务频点。
102.分站终端配置用户终端号码，终端号码可在终端出厂时配置完成；终端还需配置主用工作频点和其他可用频点列表，用以连接地面分站；当地面分站不可达时，主用频点作为脱网直通的工作频点使用。分站终端根据配置列表搜索地面服务分站，如图5所示。
103.分站终端通过分站空中接口，使用终端入网注册流程，通过地面分站覆盖的无线信道向分站相关控制实体登记注册，成功以后(参见图6入网状态4)，使用控制平面高层协议over air group configuration protocol(参见图3)获得分站当前针对本终端的卫星集群组号cpi＝2的卫星集群组名称groupa和其他分站集群的cpi和组名称列表，激活终端集群列表呼叫功能。然后进入空闲守候状态，收听分站tdm2的呼叫控制信道信令(参见图4)。
104.呼叫：
105.处于同一卫星集群组的某一个卫星终端发起集群组呼呼叫，使用其在卫星信道注册时获得的tmsi作为主叫识别码，呼叫被叫为groupa的集群组号码17411912345，呼叫流程参见“卫星终端协议栈实现方法”专利授权号cn 109257086b；呼叫成功以后，该组所有卫星终端和地面分站均进入卫星集群组呼业务信道，接听集群实时话音和信令。本站收到集群呼叫以后，使用group call control protocol(参见图3)，向分站终端转发卫星集群呼叫，并建立地面段的呼叫连接。
106.主叫卫星终端按下ptt(push to talk)讲话，话音经卫星集群组呼上行业务信道传送至卫星地面站，地面站在该组呼下行业务信道转发集群话音。本地面分站，使用groupa所绑定的被叫组号cpi＝2向地面分站终端转发集群呼叫，配置了cpi＝2的所有用户终端均收到了分站转发的集群呼叫，该呼叫的主叫识别码为卫星终端发起方单呼号码，分站终端接听由本站转发的卫星呼叫和话音媒体，并显示发起方和讲话方号码。
107.卫星终端讲话完毕，松开ptt释放卫星上行组呼业务信道，释放流程参见“卫星终端协议栈实现方法”专利授权号cn 109257086b；释放成功以后，组用户均收到信关站发出的上行空闲信令。
108.本地面分站向分站终端转发上行空闲信令，分站终端停止话音播放。当卫星集群
组呼上行信道空闲时，所有参与本组呼叫的卫星用户、分站用户终端均可以通过按下ptt请求讲话；当分站终端按下ptt时，由分站代理申请卫星集群组呼业务信道，并进行话音转发；
109.主叫用户在集群话音组呼业务信道使用上行拆线命令发起拆线，卫星信关站在组呼业务信道下行方向发送拆线命令，该信道下的所有移动终端和地面分站当收到下行拆线命令以后，自行离开该信道，返回公共控制信道并转入空闲状态，等待下次呼叫；各个地面分站收到卫星下行拆线命令以后，分别向分站终端转发拆线命令，所有地面组成员终端收到拆线命令以后，转入空闲状态。
110.处于入网状态的分站终端发起集群呼叫时，分站接受终端集群呼叫，重复以上呼叫流程。
111.在入网状态下，分站终端发起或接听卫星、pstn或plmn电话呼叫时，控制平面高层pstn call control(参见图3)协议实现电话呼叫连接，由地面分站采用卫星终端电话流程代理转发呼叫，卫星终端电话流程参见“卫星终端协议栈实现方法”专利授权号cn 109257086b，呼叫建立完成以后，地面分站使用频率资源分配指令，将分站终端指派至分站配置的业务频点进行卫星电话双工话音经分站终端接口进行双向转发。
112.当某一分站终端完成pstn呼叫接续以后，从主用频点转移至业务频点进行话音双工通话时，其他分站终端根据资源指派信令，进入通知直通或判选直通工作模式，可进行临时工作在没有分站转发的直通呼叫状态(参见图6的状态7通知直通和状态6判选直通状态)；当pstn呼叫完成，分站和pstn呼叫终端均返回主用频点，分站通过主用频点tdm2上的广播，指示所有分站终端返回入网状态。
113.当分站终端开机后通过频点搜索，无法搜索到服务分站时，终端进入脱网直通工作模式(参见图6状态2)，在脱网直通模式下，终端集群组呼和单呼列表被禁止使用，终端pstn电话列表和电话拨号盘也被禁止使用。终端只能进行cpi＝0的直通呼叫。
114.分站终端开机后搜索到服务分站工作频点，当向分站注册登记时，因分站没有配置该终端的白名单用户，分站拒绝其入网，分站终端处于中转直通模式(参见图6状态5)，该终端集群组呼和单呼列表被禁止使用，终端pstn电话列表和电话拨号盘也被禁止使用。终端只能在tdm1上进行cpi＝0的直通呼叫，分站可通过tdm2转发此呼叫，用于紧急状态下为非本站终端用户提供分站开放性直通呼叫转发服务。
115.以上实施例显示和描述了本发明的基本原理、主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

技术特征：
1.一种卫星集群地面分站子系统，其特征在于，包括地面分站和分站终端；所述地面分站通过通信卫星信道与地面信关站联通，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。2.根据权利要求1所述的卫星集群地面分站子系统，其特征在于，所述地面分站设置多个方向的组网通信接口，包括北向接口、南向接口、东向接口和西向接口；所述北向接口支持电路域业务和分组域业务，地面分站通过北向接口连接地面信关站；所述南向接口利用地面无线信道接入分站终端、现有其它各型地面集群终端、集群基站以及无线电台；所述东向接口支持电路域业务和分组域业务，地面分站通过东向接口接入移动公网；所述西向接口为mesh网络接口，地面分站通过西向接口连接本地友邻分站，实现各个地面分站的互联。3.根据权利要求2所述的卫星集群地面分站子系统，其特征在于，所述地面分站设置分站呼叫控制实体与分站媒体处理实体；分站呼叫控制实体将地面分站南向接口作为用户网络uni接口，地面分站北向接口作为主用网络互联nni接口，地面分站东向接口和西向接口作为附用网络互联nni接口，进行呼叫信令的路由选择和交换控制；分站媒体处理实体负责四个方向接口的媒体交换。4.根据权利要求3所述的卫星集群地面分站子系统，其特征在于，所述系统的终端接口协议具体为：所述分站终端基于同频双工无线信道接入地面分站的用户网络uni接口，进行上行信号接入和下行信号转发；其他用户采用现有通信方式接入地面分站的用户网络uni接口，地面分站基于网关提供卫星集群组网通信；所述其他用户包括采用dmo模式接入分站的直通移动台、采用tmo模式接入分站的集群基站、采用无线信道方式接入分站的各型地面电台。5.根据权利要求4所述的卫星集群地面分站子系统，其特征在于，所述地面分站的用户网络uni接口与分站终端的接入采用空中接口协议栈；所述空中接口协议栈包括三层协议：物理层、数据链路层和呼叫控制层；空中接口协议栈包括用于信令或数据传送的控制平面以及用于话音媒体传送的用户平面；空中接口协议栈的控制平面的高层协议包括空中接口加载组配置数据协议、电话呼叫控制协议、集群组呼呼叫控制协议、集群单呼呼叫控制协议、直通模式呼叫控制协议、短信业务控制协议。6.根据权利要求5所述的卫星集群地面分站子系统，其特征在于，所述物理层采用pdt/dmr直通模式同频两时隙双工无线接口，地面终端发射采用时隙一，地面分站发射采用时隙二；当分站终端占用时隙一发射时，采用两个同步特征码以区分时隙一上的信令数据和话音媒体；
同样地面分站发射时占用时隙二，采用另外两个同步特征码以区分时隙二上的信令数据和话音媒体。7.根据权利要求1-6任意一项系统的终端接口协议实现方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、地面分站基于卫星集群地面分站子系统入网，接受卫星集群空中接口编组配置，与该地面分站连接的合法分站终端配置用户终端号码，分站终端通过用户网络uni接口进行终端入网注册；步骤2、若分站终端入网成功，分站终端进入空闲守候状态，收听时隙一和时隙二的电话呼叫和集群信令呼叫；步骤3、若分站终端入网不成功处于脱网直通或分站终端入网成功处于判选直通或通知直通时，分站终端收听时隙一和时隙二的集群信令直通呼叫。8.根据权利要求7所述的终端接口协议实现方法，其特征在于，所述步骤1中的分站终端入网注册，具体为：步骤1-1、所述分站终端开机后，首先搜索和锁定地面分站的当前工作频点，即首先查看自己的频点配置列表，从主频点开始，收听频点时隙二上的广播，若超时未收到地面分站广播，则主动在时隙一上发起询问，直至收到地面分站在时隙二上的应答，锁定应答频点，搜索成功，转入步骤1-2；如果始终没有分站应答，则转入主频点，进入脱网直通状态；步骤1-2、当分站终端锁定地面分站工作频点后，先收听信道时隙一是否空闲，如果正在被占用则回退等待空闲；如果时隙一空闲，可在时隙一上使用信令同步特征码的时隙结构进行登记入网的信令建立，分站终端入网登记后，分站将自动进行该终端的卫星集群编组配置数据空中接口加载，完成编组加载的入网终端显示界面将自动更新为当前地面分站卫星集群和本站集群编组配置菜单。9.根据权利要求7所述的终端接口协议实现方法，其特征在于，所述步骤2中的分站终端在空闲守候状态收听时隙一和时隙二的电话呼叫和集群信令呼叫，当发生下列情况时，分站终端脱离空闲守候状态：(1)分站终端在时隙二信道上收到了地面分站对自己的电话呼叫，分站终端转入电话接听状态，使用电话呼叫控制协议并转入pstn被叫模式；(2)分站终端在时隙二上收到了本机所配置组号的集群组呼建立信令，分站终端转入集群组呼接听状态，使用集群组呼呼叫控制协议并转入组呼被叫模式；(3)分站终端在时隙二上收到了本机所配置单呼号码的集群单呼建立信令，分站终端转入集群单呼接听状态，使用集群单呼呼叫控制协议并转入单呼被叫模式；(4)分站终端的电话呼叫控制协议在时隙一上发起了一个卫星或pstn电话呼叫，终端转入电话主叫模式；(5)分站终端的集群组呼呼叫控制协议在时隙一上发起了一个集群组呼呼叫，终端转入集群组呼呼叫状态，使用集群组呼控制协议并转入集群组呼主叫模式；(6)分站终端的集群单呼呼叫控制协议在时隙一上发起了一个集群单呼呼叫，终端转入集群单呼呼叫状态，使用集群单呼控制协议并转入集群单呼主叫模式。10.根据权利要求7所述的终端接口协议实现方法，其特征在于，所述步骤3中的分站终
端收听时隙一和时隙二的集群信令直通呼叫，当发生下列情况时，分站终端脱离空闲守候状态：(1)分站终端在时隙一或时隙二上收到了本机所配置的直通dm组号的集群组呼建立信令，分站终端界面显示该集群组正在呼叫，自动转入集群直通协议的被叫接听模式；(2)分站终端通过直通模式呼叫控制协议发起了集群直通组呼呼叫，终端转入集群直通呼叫主叫模式。

技术总结
本发明公开了一种卫星集群地面分站子系统及其终端接口协议实现方法，实现地面分站上联卫星信关站下联分站终端进行天地组网，其中，分站终端通过地面空中接口协议借助地面分站的卫星交换和转发服务，获得本地集群话音单呼和组呼通信功能，分站子系统还通过卫星信道提供了包括地面分站和分站用户终端的位置数据短信汇集和上报功能，使得远方指挥所能够实时掌握地面分站和用户的地理位置和行动轨迹信息，为应急指挥通信提供了必要技术保障；另外，终端接口协议可以用于新型卫星集群和卫星电话分站终端BMR(Brach station Mobile Radio)，也可以在现有PDT或DMR集群终端上，在保留原有功能的基础上，通过增补协议栈的方式获得一模BMR分站终端卫星集群和卫星电话新功能。能。能。


技术研发人员：徐子平 姚旭罡
受保护的技术使用者：南京启虹辰通信科技有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/9/7