Vsat寬帶衛(wèi)星通信跨波束切換系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于VSAT寬帶衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種用于解決航空器、船舶在全球漫游時(shí)，從一個(gè)衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)漫游到另外一個(gè)衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)，或者從一個(gè)衛(wèi)星通信網(wǎng)覆蓋區(qū)漫游到另外一個(gè)衛(wèi)星通信網(wǎng)覆蓋區(qū)的切換控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信不需要考慮波束切換。在過(guò)去幾十年里，航空器和船舶在世界航行時(shí)主要依靠窄帶的L波段海事衛(wèi)星(INMARSAT)，或者C波段單路單載波(SCPC)衛(wèi)星通信方式。由于海事衛(wèi)星是全球覆蓋，所以不存在波束切換問(wèn)題。單路單載波通信時(shí)間通常較短，且C波段衛(wèi)星覆蓋通常是全球覆蓋，因此對(duì)全球波束切換沒有要求。但是隨著Ku/Ka波段點(diǎn)波束衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，航空器和船舶在航行中需要在不同的衛(wèi)星覆蓋波束或者不同的衛(wèi)星通信運(yùn)營(yíng)商覆蓋區(qū)漫游，必須解決波束切換問(wèn)題。
[0003]航空器和船舶在世界航行時(shí)，可能在同一衛(wèi)星的不同波束覆蓋區(qū)之間漫游，也可能在不同衛(wèi)星的覆蓋區(qū)之間漫游，也可能在同一衛(wèi)星波束的不同衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商范圍之間漫游。不論如何，航空器和船舶都必須通過(guò)衛(wèi)星與某一個(gè)衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商的衛(wèi)星主站建立聯(lián)系，才能最終與通信目標(biāo)建立聯(lián)系。這類似于手機(jī)在同一城市不同基站之間、不同城市之間、以及不同國(guó)家運(yùn)營(yíng)商之間漫游。
[0004]目前全球主流的VSAT寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)對(duì)于全球漫游/波束切換并無(wú)有效的解決方案。特別是，世界所有VSAT設(shè)備廠家在進(jìn)行衛(wèi)星波束切換時(shí)，都要求各個(gè)衛(wèi)星波束和各個(gè)衛(wèi)星主站必須在同一個(gè)網(wǎng)管系統(tǒng)管理下工作，否則就不能進(jìn)行波束切換。這意味著，衛(wèi)星終端無(wú)法在不同衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商之間漫游，不同衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商之間完全不能互享資源。例如，任何一個(gè)A國(guó)的衛(wèi)星通信運(yùn)行商，即使只有他的一個(gè)用戶需要短期漫游到B國(guó)，該運(yùn)營(yíng)商也要在B國(guó)當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)永久性衛(wèi)星主站并長(zhǎng)期租用當(dāng)?shù)氐男l(wèi)星資源；同樣的，B國(guó)運(yùn)營(yíng)商也需要在A國(guó)建立自己的衛(wèi)星主站，租用A國(guó)的衛(wèi)星資源。這無(wú)疑造成巨大的資源浪費(fèi)，給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)巨大的成本壓力。
[0005]由此可見，上述現(xiàn)有的VSAT寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問(wèn)題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切結(jié)構(gòu)能夠解決上述問(wèn)題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種VSAT寬帶衛(wèi)星通信跨波束切換系統(tǒng)及方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)VSAT寬帶衛(wèi)星通信跨波束切換，避免在全球建設(shè)衛(wèi)星主站，可以大大降低建設(shè)成本，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
[0007]本發(fā)明的目的是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明提供一種VSAT寬帶衛(wèi)星通信跨波束切換系統(tǒng)，其包括:波束地圖集模塊，用于生成波束地圖集并存儲(chǔ);GPS數(shù)據(jù)模塊，其連接天線控制器/GPS接收機(jī)/北斗接收機(jī)，用于接收天線控制器/GPS接收機(jī)/北斗接收機(jī)發(fā)送來(lái)的實(shí)時(shí)GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)并存儲(chǔ);跨波束判斷模塊，其連接波束地圖集模塊與GPS數(shù)據(jù)模塊，根據(jù)波束地圖、實(shí)時(shí)GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)、以及事先確定的跨波束判斷算法，判斷是否發(fā)生跨波束事件，并且當(dāng)發(fā)生跨波束事件時(shí)，提取對(duì)應(yīng)新衛(wèi)星波束的參數(shù);天線指向控制模塊，其連接跨波束判斷模塊與天線控制器，用于根據(jù)跨波束判斷模塊的判斷結(jié)果控制天線的指向；衛(wèi)星終端切換控制模塊，其連接跨波束判斷模塊與衛(wèi)星通信終端，用于根據(jù)跨波束判斷模塊的判斷結(jié)果控制衛(wèi)星通信終端的配置;衛(wèi)星主站通信模塊，通過(guò)衛(wèi)星通信終端與衛(wèi)星主站連接，建立衛(wèi)星通信終端與衛(wèi)星主站的通信。
[0008]本發(fā)明的目的還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0009]較佳的，前述的系統(tǒng)，其還包括:衛(wèi)星終端狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，其連接衛(wèi)星通信終端和衛(wèi)星主站通信模塊，用于自動(dòng)監(jiān)測(cè)記錄衛(wèi)星通信終端的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將衛(wèi)星通信終端的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)送回衛(wèi)星主站。
[0010]較佳的，前述的系統(tǒng)，其中所述的衛(wèi)星通信終端的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星通信終端的收發(fā)信號(hào)質(zhì)量、頻率、符號(hào)率、Ip路由配置、主站配置文件下載狀態(tài)、波束切換狀態(tài)、衛(wèi)星終端異常狀態(tài)代碼和異常狀態(tài)描述。
[0011]較佳的，前述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)安裝于所述的天線控制器內(nèi)部，并且運(yùn)行于獨(dú)立的嵌入式系統(tǒng)。
[0012]較佳的，前述的系統(tǒng)，其中所述的提取對(duì)應(yīng)新衛(wèi)星波束的參數(shù)包括載波頻率、載波符號(hào)率、極化、衛(wèi)星信標(biāo)頻率、IP路由配置信息。
[0013]本發(fā)明的目的還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明提供一種利用上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)VSAT寬帶衛(wèi)星通信跨波束切換的方法，其包括以下步驟:步驟SI，跨波束判斷模塊根據(jù)波束地圖、實(shí)時(shí)GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)、以及事先確定的跨波束判斷算法，判斷是否發(fā)生跨波束事件;步驟S2，當(dāng)發(fā)生跨波束事件時(shí)，跨波束判斷模塊提取對(duì)應(yīng)新衛(wèi)星波束的參數(shù);步驟S3，天線指向控制模塊控制天線轉(zhuǎn)向新衛(wèi)星;步驟S4，衛(wèi)星終端切換控制模塊清除衛(wèi)星通信終端當(dāng)前所有配置，并按照新衛(wèi)星波束的參數(shù)更改衛(wèi)星通信終端的參數(shù);步驟S5，衛(wèi)星通信終端按照新衛(wèi)星波束的參數(shù)與衛(wèi)星主站建立初始通信，并進(jìn)一步接收來(lái)自衛(wèi)星主站的新衛(wèi)星波束全部配置數(shù)據(jù);步驟S6，衛(wèi)星終端切換控制模塊調(diào)整、標(biāo)校衛(wèi)星通信終端的參數(shù)。
[0014]本發(fā)明的目的還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0015]較佳的，前述的方法，其中在步驟SI之前還包括根據(jù)全球衛(wèi)星覆蓋區(qū)域以及中國(guó)衛(wèi)星運(yùn)行網(wǎng)覆蓋的分析，利用圖形化軟件工具編輯波束地圖的步驟。
[0016]較佳的，前述的方法，其中步驟S6包括:調(diào)整衛(wèi)星通信終端的發(fā)射參數(shù)，建立與衛(wèi)星主站的回傳信道;對(duì)衛(wèi)星通信終端在新主站/新衛(wèi)星/新衛(wèi)星波束條件下重新標(biāo)校時(shí)間同步和頻率同步;標(biāo)校衛(wèi)星通信終端發(fā)射功率;衛(wèi)星通信終端從衛(wèi)星主站獲取新系統(tǒng)的秘鑰、帶寬池分配、QoS計(jì)劃、IP路由配置;衛(wèi)星通信終端接收衛(wèi)星主站發(fā)送的所有參數(shù)。
[0017]借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明VSAT寬帶衛(wèi)星通信跨波束切換系統(tǒng)及方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0018]—、本發(fā)明作為一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，根據(jù)GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)，采用高效的算法，判斷航空器、船舶在航行中是否跨越不同的衛(wèi)星波束，可以控制衛(wèi)星通信終端在完全獨(dú)立的衛(wèi)星通信網(wǎng)之間切換，而無(wú)需假定這些衛(wèi)星通信網(wǎng)在一個(gè)統(tǒng)一網(wǎng)管的管理之下工作。并且從外部控制衛(wèi)星通信終端完成波束切換全部過(guò)程，無(wú)需更改目前使用中的衛(wèi)星通信終端，衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商也無(wú)需更改衛(wèi)星主站設(shè)備，避免重復(fù)投資。
[0019]二、本發(fā)明采用常規(guī)的新用戶入網(wǎng)注冊(cè)方式實(shí)施波束切換，所以即使沒有“動(dòng)中通”功能的衛(wèi)星通信終端也可以實(shí)現(xiàn)波束切換，大大拓展了本發(fā)明的適用范圍。
[0020]三、本發(fā)明采用簡(jiǎn)潔的軟件架構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)波束邊界判斷，因此可以降低對(duì)硬件的要求，運(yùn)行更加穩(wěn)定，本發(fā)明可以在普通的嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行。
[0021]四、本發(fā)明通過(guò)衛(wèi)星鏈路連接到衛(wèi)星主站，可以在衛(wèi)星主站遠(yuǎn)程管理在世界各地漫游的衛(wèi)星通信終端，也可以動(dòng)態(tài)更改波束地圖和波束切換策略。
[0022]五、本發(fā)明除了作為衛(wèi)星波束切換控制系統(tǒng)之外，還提供了對(duì)衛(wèi)星終端遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理的功能，考慮到全球漫游的航空器/輪船遠(yuǎn)離本土大陸，在衛(wèi)星通信終端出現(xiàn)故障時(shí)技術(shù)人員無(wú)法立即到現(xiàn)場(chǎng)，所以本發(fā)明增加了對(duì)衛(wèi)星通信終端工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，包括衛(wèi)星通信終端的收發(fā)信號(hào)質(zhì)量、頻率、Ip路由配置、波束切換狀態(tài)，從而為衛(wèi)星終端遠(yuǎn)程故障診斷提供依據(jù)。
[0023]上述說(shuō)明僅