本發明涉及北斗衛星導航(BDS)技術,尤其涉及一種北斗衛星導航系統的通信網關及其通信方法。
背景技術:
北斗衛星導航系統,又簡稱北斗系統(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)具有衛星無線電導航(Radio Navigation Satellite System,RNSS)和衛星無線電測定(Radio Determination Satellite Service,RDSS)兩種業務。
其中:所述RNSS,是由用戶接收衛星無線電導航信號,自主完成至少到4顆衛星的距離測量,進行用戶位置、速度及航行參數計算。所述RDSS,是用戶至衛星的距離測量和位置計算無法由用戶自身獨立完成,必須由外部系統通過用戶的應答來完成。其特點是通過用戶應答,在完成定位的同時,完成了向外部系統的用戶位置報告,還可實現定位與通信的集成,實現在同一系統中的NAVCOMM集成。
所謂RNSS與RDSS集成,是在衛星導航系統的導航衛星及運控應用系統中同時集成RNSS和RDSS兩種業務。系統既可為用戶提供連續定位,測速能力,又可進行無信息傳輸的高安全級別的位置報告。其導航與通信的集成可以互相嵌入,互為增強。
現有的北斗衛星導航定位系統,主要有快速定位、短報文通信和精密授時三大功能。其中短報文通信功能允許用戶與用戶、用戶與地面控制中心之間進行雙向數據傳輸。短報文通信是我國北斗衛星區別于其他導航定位系統的最大特色,成功解決了無移動通信信號覆蓋、或通訊設施遭毀、偏遠地區進行數據通信的難題。
但是北斗通信終端(也可簡稱“北斗終端”)受北斗衛星導航系統(BDS)信道資源的限制,特別是在民用方面,北斗終端有一分鐘服務頻度、一次傳輸120字節報文容量的明確規定。又因環境及設備狀態影響,上述通信過程存在數據丟包現象。凡此不利因素,嚴重制約、影響并阻礙了北斗衛星導航系統的應用空間、使用效果和利用推廣。
如何有效利用北斗信道資源,提高其數據傳輸功效和可靠性,仍然成為北斗數據通信系統建設至關重要的課題。而當前所見的解決方案主要集中于終端側改造,即通過單機多卡或終端組網方式實現固定頻次長報文傳輸,難以提供按需定制、個性服務能力。面對世易時移、日益增長的各類在線應用需求和挑戰,捉襟見肘、差強人意。
技術實現要素:
有鑒于此,本發明的主要目的在于提供一種北斗衛星導航系統的通信網關及其通信方法,通過采用統一的轉發抽象層、特定轉發引擎、接入分層控制的軟件定義網絡(SDN)特色架構設計,以解決設備(北斗通信終端)接入和資源調度問題;由終端源節點按需定制、動態共享,自組映射;從而極大地提升北斗信道資源利用率,并有效克服現有北斗衛星通信系統的瓶頸問題,同時還可以實現頻次定制、通信擴容以及透明傳輸功能。
為達到上述目的,本發明的技術方案是這樣實現的:
一種北斗衛星導航系統的通信網關,包括控制引擎模塊、映射引擎模塊、入站適配器、出站適配器、報文控制模塊和集采讀卡器;其中:
控制引擎模塊,用于完成業務編排、安全認證、狀態檢查功能;
映射引擎模塊,用于實現用戶IC卡標識資源自組映射、動態共享以及虛擬調度功能;
入站適配器和出站適配器,通過一個通用數據適配實現層,消除北斗數據源和多媒體數據格式差異性問題;
報文控制模塊,用于根據動態分組信息實現報文數據的可靠傳輸;
集采讀卡器,用于采集北斗衛星無線電測定RDSS用戶IC卡標識的信息,建立系統用戶IC基礎數據資源池,即RDSS用戶IC資源池。
其中:所述控制引擎模塊包括用戶管理子模塊,用于實現用戶注冊、設備接入功能。
所述映射引擎模塊包括資源適配器,用于對信息進行動態分組。
動態分組信息,包括組標識碼ID、源節點、目的節點以及應用類型的內容。
所述報文控制模塊,還包括消息隊列和解碼器;所述的消息隊列,用于分包數據緩存排隊;所述的解碼器,用于根據子圖標識碼(ID)和傳輸類型,將分包數據解碼合并、解壓、恢復為多媒體文件。
一種北斗衛星導航系統的通信網關的通信方法,包括如下步驟:
A、通過集采讀卡器采集所屬北斗用戶IC基礎數據,將所述北斗用戶IC基礎數據存入虛擬資源池,即RDSS用戶IC資源池;
B、為經由控制引擎模塊鑒權后的北斗通信終端進行服務級別的定制,然后通過映射引擎模塊進行自組映射;
C、在傳輸長報文數據時,北斗通信終端需將所述數據進行壓縮、分包、并經過編碼器進行編碼后通過北斗衛星分包上傳;
D、北斗衛星導航系統的通信網關經由北斗地面指控中心系統接收數據,再經由入站適配器將包含所述數據的消息隊列送入數據緩沖區,再由報文控制模塊利用解碼器根據自組映射信息完成分包數據解碼、組包和解壓縮,最后由出站適配器對所述數據進行本地存儲,并按隸屬關系進行網絡發布。
其中:步驟A中采用動態共享機制,通過映射引擎模塊的資源適配器來保障所述RDSS用戶IC資源池內的資源能夠統一復用。
步驟B之前進一步包括:若北斗通信終端在入網使用前不是合法用戶的,需要經過注冊、經由控制引擎模塊進行鑒權的步驟。
所述的數據為數據文件、音頻文件或視頻文件。
相比現有技術,本發明所提供的北斗衛星導航系統的通信網關及其通信方法,具有以下優點:
(1)本發明采的RDSS+北斗通信網關是一個系統級解決方案,北斗系統采用統一的轉發抽象層、特定轉發引擎、接入分層控制的軟件定義網絡(SDN)特色架構設計,解決設備接入和資源調度問題;由終端源節點按需定制、動態共享,自組映射。從而極大地提升了北斗信道資源利用率,有效克服了現有北斗通信瓶頸問題。
(2)采用本發明的通信網關及通信方法,可實現按需頻次定制、通信擴容以及透明傳輸功能。頻次定制是指,可根據用戶需求定制服務頻次,實現秒級響應通信服務;所述通信擴容,是指可實現數據文件、語音報文和圖片報文等數據傳輸;所述透明傳輸功能,是指通過網絡編碼傳輸協議,實現可靠/半可靠實時數據透明傳輸。
附圖說明
圖1為本發明實施例北斗衛星導航系統的通信網關組成架構示意圖;
圖2為本發明實施例北斗衛星導航系統的通信網關的通信過程示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖及本發明的實施例對本發明北斗衛星導航系統的通信網關及其通信方法作進一步詳細的說明。
圖1為本發明實施例北斗衛星導航系統的通信網關組成架構示意圖。
如圖1所示,該北斗衛星導航系統的通信網關,主要包括控制引擎模塊、映射引擎模塊、入站適配器、出站適配器、報文控制模塊和集采讀卡器。其中:
控制引擎模塊,用于完成業務編排、安全認證、狀態檢查功能。其包括用戶管理子模塊,主要用于實現用戶注冊、設備接入功能。
映射引擎模塊,包括資源適配器;用于實現用戶IC卡標識資源自組映射、動態共享以及虛擬調度功能。所述資源適配器,主要用于對信息進行動態分組。所述的分組信息,包括組標識碼ID、源節點、目的節點以及應用類型的內容。
入站適配器和出站適配器,通過一個通用數據適配實現層,消除北斗數據源差異性問題。
報文控制模塊,用于根據動態分組信息實現報文數據的可靠傳輸(包括重傳機制)。所述報文控制模塊,還包括消息隊列和解碼器。
所述的消息隊列,主要用于分包數據緩存排隊。
所述的解碼器,用于用于根據子圖標識碼(ID)和傳輸類型,將分包數據解碼合并、解壓、恢復為多媒體文件。
集采讀卡器,用于采集北斗RDSS用戶IC卡標識等信息,建立系統用戶IC基礎數據資源池,即RDSS用戶IC資源池。
圖2為本發明實施例北斗衛星導航系統的通信網關的通信過程示意圖。
如圖2所示,該通信網關的通信過程,主要包括如下步驟:
步驟21:通過集采讀卡器采集所屬北斗用戶IC基礎數據,將所述北斗用戶IC基礎數據存入虛擬資源池,即RDSS用戶IC資源池。
本發明采用動態共享機制,通過映射引擎模塊的資源適配器來保障所述RDSS用戶IC資源池內的資源能夠統一復用。
步驟22:為經由控制引擎模塊鑒權后的北斗通信終端進行服務級別的定制,然后通過映射引擎模塊進行自組映射。
這里,北斗通信終端均為合法用戶,如果北斗通信終端在入網使用前不是合法用戶,則需要經過注冊、經由控制引擎模塊進行鑒權才能正常使用。
步驟23:在傳輸長報文數據時,北斗通信終端需將所述數據進行壓縮、分包、并經過編碼器進行編碼后通過北斗衛星分包上傳。
這里,所述的數據包括數據文件、音頻文件、視頻文件等。
步驟24:所述的北斗衛星導航系統的通信網關經由北斗地面指控中心系統接收數據,再經由入站適配器將包含所述數據的消息隊列送入數據緩沖區,再由報文控制模塊利用解碼器根據自組映射信息完成分包數據解碼、組包和解壓縮,最后由出站適配器對所述數據(即數據文件、音頻文件、視頻文件等多媒體文件)進行本地存儲,并按隸屬關系進行網絡發布。
綜上所述,本發明的所述通信網關方案,相較于現有的單機多卡或由多終端組網等其他方案,具有三個顯著的優點。
(1)支持按需定制,能夠提供個性服務,真正實現按需分配,即支持自組映射功能,且負載平衡。
(2)支持共享復用,采用動態共享機制,通過映射引擎模塊保障RDSS用戶IC資源池內的資源能夠統一復用,從而保障了系統資源的高效復用,從而降低了用戶使用成本。
(3)本發明還支持一站式服務,通過提供透明的可靠/半可靠傳輸,實現跨平臺APP應用和應用程序接口的共用。
以上所述,僅為本發明的較佳實施例而已,并非用于限定本發明的保護范圍。