卫星通信系统应急信道设备主备切换研究

南京熊猫汉达科技有限公司 任 环 吴秀芬 王媛媛

江苏移动信息系统集成有限公司 胡海宏

本文研究卫星通信系统应急信道设备主备切换技术。分析应急模式卫星短消息业务通信机制，设计应急信道设备主备切换实现方案。用户在前端界面一键触发切换应急信道设备，应急微服务实现主备切换功能。使用终端在应急备份信道设备工作频点、波束上发送应急短消息能够收到短信回执，前端界面能够显示应急短消息信息，验证应急信道设备主备切换成功。

卫星移动通信系统是陆地蜂窝移动通信系统的扩展和延伸。应急短消息业务主要用于紧急情况下，机动用户与应急处理中心间的短消息通信。应急短消息业务是通过主应急信道设备传输至应急微服务系统，当某台主应急信道设备出现故障时，需要使用备份的应急信道设备替代故障的应急信道设备工作，本文给出应急信道设备主设备故障时切换到备应急信道设备的方案。心，进而在前端界面显示。

在此卫星通信系统中我们定义“通道”的概念，通道就是由转化中频与射频信号的变频器以及与其相连的相关设备组成的一条短信通路，这些设备的连接关系是由工程建设时的连线关系确定。每条通路，也就是每个波束组中配置了7个波束，应急微服务将每个波束组中的7个波束配置到2台应急信道设备的7个板卡上，一个板卡配置一个波束。该配置工作是由应急微服务程序启动时，读取配置文件完成的。初始化时，主通道上的主应急信道设备的板卡分配了波束，一块板卡分配一个波束，处于工作状态，备份通道上的备份应急信道设备未分配资源，处于等待工作状态。当某台主应急信道设备出现故障时，需要切换主信道设备波束资源给备份信道设备，使备份应急信道设备分配到波束资源，能够替代主应急信道设备工作。

1 应急模式卫星通信短信业务通信机制

2 应急信道设备主备切换实现方案

由图1可见，终端在S频段发出短信，卫星上的S天线接收到短信，经过卫星的SC转发器将S频段转化为C频段，并由卫星C频段天线发出来，地面C频段天线接收到终端短信，转发给低噪放、光端机、C分路器等设备后，转发给了变频器，变频器将C频段射频信号转为中频信道转发给应急信道设备。应急信道设备将短信以UDP报文形式转发给应急微服务，应急微服务转发给短消息中

图1 应急模式短信业务通信机制图

应急模式的信道设备主备切换，是在前端界面进行一键配置的，选中某一台可用于备份的应急信道设备，然后选择需要替换哪一台故障的主应急信道设备。主备切换时应急微服务把故障主设备的参数拷贝到选择的备份信道设备，然后通知变频器微服务，请求把选择的备份应急信道连接的备份通路切换到故障主应急信道设备所在的通路上。具体流程如图2所示。

图2 应急信道设备主备切换设计图

（1）应急微服务收到前端界面的主备切换信息，首先，判断主信道设备号和备信道设备号是否在合理范围，如果有一个信道设备号不在合理范围，则返回界面参数非法。

（2）应急微服务判断与备份信道设备同一通道的另一个信道设备是否被使用，如果被使用，要求同一通道的两个备份信道设备切换到同一通道的两个主信道设备。如果该条件不满足，则返回界面参数非法。

（3）如果满足条件，则可以切换，把故障主设备的参数拷贝到备份信道设备，并保存到备份设备数据库表。然后向备份应急设备发送参数设置命令，设置备份应急信道设备的工作参数，使备份应急信道设备开始工作。

（4）信道连接的备份通路切换到故障应急信道设备所在的通路上，使备份变频器开始工作。

（5）应急微服务主备切换成功，向前端界面返回OK。

3 主备切换结果分析

用户登录前端系统界面，选择应急微服务系统中的应急备份信道设备，右键选择主备切换，输入被切换的信道设备ID，点击“确定”，应急站控微服务将主信道设备参数信息设置给备份信道设备，通过与信道设备的参数设置接口将参数设置命令发送给备份信道设备，备份信道设备收到参数设置命令后设置自身参数并工作在该参数下，之后应急微服务通知变频器微服务设置备份变频器的通道参数。最后，用户使用终端在备份应急信道设备所在的波束频点上发送应急短消息，确认终端能够收到回执，应急微服务、应急处理中心能够收到应急短消息，用户在前端界面能够看到终端短信显示。至此，应急短信业务通信成功，卫星通信应急模式的应急信道设备主备切换成功，保证了备份应急信道设备成功工作，应急短信业务在备份信道设备成功运行。

结束语：卫星通信应急信道设备主备切换的研究，实现了在前端界面一键切换主备应急信道设备的自动化处理技术，为系统智能化运行提供了可靠的实践保障，降低了操作人员的维护难度，提升了系统的可靠性和可维护性。卫星通信应急模式主备信道设备一键切换全程自动化、流程规范化、过程可追溯、业务不中断。