海陸一體化通信系統網絡和業務設計

鄧俊瓊，周安順，鄭學達，鄭 強

（中國聯通海南省分公司，海南 海口 570228）

1 項目背景

目前，漁業已成為國家戰略，《全國漁業發展第十三個五年規劃》亦明確提出了富裕漁民的發展目標。由于漁民長期在海上作業，生活較為枯燥。提供優質的語音數據通信服務，對于豐富漁民的文化生活、緩解漁民長期海上作業焦慮、穩定漁業漁民隊伍是一個剛性需求。此外，隨著人們生活水平的不斷提升。海上出行已成為一種時尚的旅游方式，海上游客也在逐年攀升。分享和溝通對游客群體需求比較旺盛。針對海上旅游場景、提供基礎通信服務能夠滿足他們的社交需求、對豐富游客生活具有積極的意義。

現在海上雖然可以通過船載衛星電話、天通電話實現語音通信服務，但是昂貴的終端加上通話費用高昂，使得只有個別海上群體才能采用。無法滿足海上漁民和游客的通信需求。

2 海陸一體化通信系統的網絡架構

海陸一體化通信系統主要涉及到終端、衛星+地面傳輸鏈路、IMS網絡、接入認證控制平臺、業務支撐平臺5個層面。詳細網絡架構見圖1。

圖1 海陸一體化通信系統結構圖

2.1 海陸一體化通信系統的終端

形式主要有兩種：手機和筆記本電腦，采用終端上安裝的海陸一體化通信系統的APP客戶端軟件，通過船載衛星+WiFi網絡，接入到與衛星地面站網絡的認證，完成認證后，打開終端上的APP登錄后即可使用語音和數據通信業務。

2.2 衛星+地面傳輸鏈路

本項目提供的衛星通信系統可為用戶提供高速多媒體通信、寬帶接入等服務。系統支持C、Ku、Ka頻段，系統支持星狀、網狀、星網混合多種組網方式以及QPSK-256APSK等多階調制方式，可以容納上百萬個終端接入，具有先進的TCP加速技術、自動功率調整技術、自動載波調整技術、自動編碼調整技術、Qos等關鍵技術，滿足用戶高清視頻會議、企業專網、多媒體數據業務傳輸等多種業務需求。衛星系統主要分為衛星主站、運營中心、衛星終端三部分。

（1）衛星主站由天線、射頻和基帶處理設備組成；衛星主站基帶調制解調自主研制，采用電信級ATCA的全IP網絡架構，支持熱插拔，可根據需求進行靈活擴容，可以滿足電信級網絡的要求。

（2）運營中心包括網管、數據交換中心、BOSS系統，實現對衛星通信地面系統的網絡管理及運營支撐。

（3）終端集成度高，采用自適應調制編碼和先進高效協議封裝技術，大幅降低衛星通信的單用戶成本，降低用戶資費，提高用戶規模和投資效益。終端開機即用，在運行過程中，如終端斷電維護等，用戶并不需要任何配置終端會自動完成入網。

終端與主站之間業務傳輸為單跳業務傳輸，終端天線口徑可較小，適用于廣播分發、互聯網訪問、端到端文件傳輸等場景。終端前向接收主站TDM載波，回傳鏈路MF-TDMA或SCPC模式。傳輸模式和速率：前向TDM，符號速率1Msps-67.5Msps；回傳MF-TDMA，符號速率125ksps-8Msps；回傳SCPC，符號速率1Msps-10Msps。

終端用戶通過Wi-Fi接入到衛星終端設備的以太網接口，終端設備與主站鏈路聯通后，落地到衛星主站的地面傳輸系統。

地面傳輸系統主要解決從衛星主站到運營商互聯網的互聯鏈路，采用光纖或波分系統解決。地面傳輸系統與運營商的核心網聯通后，終端用戶即可連接到互聯網和語音網的IMS系統，實現上網和語音通信。

2.3 IMS網絡

IMS（IP Multimedia Subsystem）是IP多媒體系統，是一種全新的多媒體業務形式，它能夠滿足現在的終端客戶更新穎、更多樣化多媒體業務的需求。

用戶終端要接入IMS網絡，需要業務配置管理服務器DMS（以下簡稱“DMS”）為用戶終端業務開通和獲取業務配置文件，DMS用于VoIMS 用戶APP 的自動開通和自動配置。包括：用戶驗證、自動開戶、終端業務配置及管理功能；以實現用戶在IMS網絡注冊和開通VoIMS話音能力。

本方案中，海域用戶通過船載的衛星設備和船載Wi-Fi接入到運營商的核心網，Wi-Fi接入移動核心網場景。詳細架構見圖2.2。

該場景下，WLAN通過接入移動核心網 PGW/GGSN進而接入IMS網絡，其中，WLAN接入網絡統一定義為非可信WLAN，通過s2b接口接入。PGW/GGSN負責維護終端的IP地址分配、IMS信令默認承載和語音/視頻專用承載的建立維護。終端通過Wi-Fi接入完成移動附著過程，之后完成IMS網絡注冊。

圖2 IMS網絡系統架構圖

2.4 接入認證控制平臺

終端用戶要接入IMS網絡，需要在IMS網絡的VoWi-Fi業務接口進行認證。VoWi-Fi業務所歸屬的IMS網絡可以通過注冊或重注冊過程對用戶進行認證。

在IMS網絡中，注冊過程中， 服務呼叫會話控制功能（S-CSCF）通過對用戶在歸屬用戶服務器（HSS）的簽約數據和用戶接入請求進行匹配性檢查，以確定是否允許用戶繼續請求接入。

要求IMS網絡支持IMS AKA、SIP DIGEST證方式。

（1）對于IMS AKA認證方式，網絡和用戶之間需要進行雙向認證，即用戶需要認證網絡，同時網絡也需要認證用戶。

（2）對于SIP DIGEST認證方式，只需要完成網絡對用戶的認證。

經過認證后，網絡能根據用戶訂購業務的屬性（即業務的類型）進行承載資源控制和授權。另外，對于IMS AKA認證方式，可以根據策略配置 服務呼叫會話控制功能（S-CSCF），在適當的時候對用戶進行重新認證。重注冊時，可以對用戶進行認證，此時的重注冊過程完全與初始化注冊相同；也可以不再對用戶進行認證。

2.5 業務支撐平臺（CBSS）

（1）CBSS平臺負責業務受理及VoIMS 用戶網絡開戶功能、流量包訂購功能。

（2）語音業務計費功能。

（3）信用控制平臺，負責VoIMS 用戶使用衛星數據流量的信用控制，主要包括和CBSS的交互獲取初始定購流量包，和APP交互完成數據業務使用授權、和CBSS交互獲取語音業務使用量，與衛星計費系統交互實時獲取流量使用額度，支撐系統交互流量的減免功能。

（4）VoIMS 用戶的充值、繳費。

3 結束語

海上用戶在終端上安裝的APP客戶端軟件，通過船載衛星+Wi-Fi網絡，接入到與衛星地面站網絡的認證，完成認證后，打開終端上的APP登錄后即可使用語音和數據通信業務。解決了海域漁民、游客海上利用現有手機可實現在海上工作時，沒有移動蜂窩網覆蓋的時候利用現有手機終端可以進行通信的問題。