本发明专利技术公开了一种基于卫星移动通信系统的物联网数据采集系统及方法，采集系统包括1个以上终端，接入网网元，1台以上数据服务器和1台以上应用服务器；所述各终端与接入网网元经过卫星数据链路连接；接入网网元分别经过各数据服务器通过互联网连接各应用服务器。方法包括建立专用广播信道、建立数据信道、上传数据和数据确认步骤。本发明专利技术实现地面网和卫星网的融合，无论在地面网覆盖区域还是无覆盖区域，均能实时实时采集物联网终端数据；考虑设备的兼容性，使设备具有更好的可维护性。在网络空闲时，增加配置D‑RACH冗余信道，保证有足够的空口资源，使数据能够传输到应用服务，而不会累积在终端上。
【技术实现步骤摘要】
基于卫星移动通信系统的物联网数据采集系统及方法
本专利技术涉及一种物联网数据采集系统及方法，尤其是一种基于卫星移动通信系统的物联网数据采集系统及方法，属于数据通信
技术介绍
近几年物联网相关技术已经渗透到社会经济民生的各个领域，在人类社会中的应用也多种多样。爱立信最新版《移动市场报告》显示，到2021年，互连物联网终端总数预计达到280亿台，其中包括近160亿台物联网物联网终端。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。物联网应用中物联网终端采集设备众多，所处位置不同，有时移动物联网物联网终端处于无地面网络覆盖区域，无法满足用户了解物联网信息的需要，对于数据传输提出了新的要求。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术提供了一种基于卫星移动通信系统的物联网数据采集系统及方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：技术方案一：一种基于卫星移动通信系统的物联网数据采集系统，包括1个以上物联网终端，接入网网元，1台以上数据服务器和1台以上应用服务器；所述各物联网终端与接入网网元经过卫星数据链路连接；接入网网元分别连接各数据服务器，各数据服务器经互联网连接各应用服务器；所述数据服务器的协议栈由应用层App、传输层TIP、网络层IP和物理层Physical组成；接入网网元的数据服务器侧协议栈由传输层TIP、网络层IP和物理层Physical组成，其物联网终端侧协议栈由无线资管控制层RRC、无线链路控制层RLC、媒质接入控制层MAC和卫星物理层TTPhysical组成；物联网终端终端的协议栈由无线资管控制层RRC、无线链路控制层RLC、媒质接入控制层MAC和卫星物理层TTPhysical组成；接入网网元的数据服务器侧协议栈与数据服务器侧协议栈经Iu-T协议接口连接，其物联网终端侧协议栈经Uu空中接口与物联网终端终端的协议栈连接；所述数据服务器向接入网网元转发来自各应用服务器的“D-BCCH建立请求”、“D-BCCH更新请求”、“D-BCCH释放指示”信息；向相应应用服务器转发来自接入网网元的“D-BCCH建立请求响应”、“D-BCCH更新请求响应”、“D-BCCH释放指响应示”信息；对数据校验后，向相应应用服务器转发来自接入网网元的“数据上报指示”消息；向接入网网元发送“数据确认”消息；“D-BCCH建立请求”信息包括点波束ID和专用随机接入信道D-RACH数；专用随机接入信道D-RACH数为1或2；接入网网元在“D-BCCH建立请求”消息指示的点波束ID中的业务信道中配置专用广播控制信道D-BCCH/专用接入允许信道D-AGCH和专用随机接入信道D-RACH信道；在卫星移动通信系统的公用广播信道上广播“接收专用系统信息”的消息，在专用广播控制信道D-BCCH上广播“专用系统信息”，在专用接入允许信道D-AGCH发送“确认响应信息”，在专用随机接入信道D-RACH信道发送“数据传输请求信息”；所述“接收专用系统信息”由“专用系统信息”的保留字段加载专用广播控制信道D-BCCH的信息构成；所述各物联网终端接收到“接收专用系统信息”的消息后，在专用广播控制信道D-BCCH上接收“专用系统信息”，在专用接入允许信道D-AGCH接收“确认响应信息”，在专用随机接入信道D-RACH信道发送“数据传输请求信息”所述“数据传输请求信息”包括国际物联网终端序列IMSI、随机数S-RTI和应用服务号Server-ID和采集的数据。所述基于卫星移动通信系统的物联网数据采集系统还包括计费服务器；所述数据服务器连接计费服务器；所述计费服务器根据“数据上报”消息数目计费或按使用时间计费。所述专用广播控制信道D-BCCH和专用接入允许信道D-AGCH信道复用在同一个下行传输信道D-PC10d上，专用广播控制信道D-BCCH和专用接入允许信道D-AGCH信道以64帧为循环周期，每8帧为一组。技术方案二：用于技术方案一所述物联网数据采集系统的数据采集方法，包括以下具体步骤：步骤1：建立专用广播信道：当数据服务器接收到应用服务器发送的“D-BCCH建立请求”消息时，将其转发至接入网网元；接入网网元在“D-BCCH建立请求”消息指示的点波束ID中的业务信道中配置专用广播控制信道D-BCCH/专用接入允许信道D-AGCH和专用随机接入信道D-RACH信道；在卫星移动通信系统的公用广播信道上广播“接收专用系统信息”的消息，指示各物联网终端在相应时隙接收广播控制信道D-BCCH的专用系统信息；步骤2：建立数据信道：接入网网元在专用广播控制信道D-BCCH中广播“专用系统信息”，指示专用接入允许信道D-AGCH和专用随机接入信道D-RACH信道的时隙；步骤3：上传数据：物联网终端在专用随机接入信道D-RACH向接入网网元发送“数据传输请求”信息；接入网网元向数据服务器发送“数据上报指示”消息；“数据上报指示”消息中包括“数据传输请求信息”中的国际物联网终端序列IMSI、随机数S-RTI和应用服务号Server-ID和采集的数据；步骤4：数据确认：数据服务器对数据校验后，向相应应用服务器转发来自接入网网元的“数据上报指示”消息；向接入网网元发送“数据确认”消息。步骤4中数据服务器通过不连续两帧对所述物联网终端发送“数据确认”消息，如果物联网终端收到“数据确认”则结束本次数据传输；如果在64帧中没有收到“数据确认”信息，物联网终端重发采集数据。步骤3中对于大于40字节的数据，物联网终端在专用随机接入信道D-RACH上分两次发送。所述物联网数据采集系统的数据采集方法还包括更新资源配置和释放资源的步骤；所述更新资源配置步骤中数据服务器向接入网网元转发来自各应用服务器的“D-BCCH更新请求”信息；接入网网元根据“D-BCCH更新请求”信息中的点波束ID和D-RACH数重新分配专用广播控制信道D-BCCH和/专用接入允许信道D-AGCH和专用随机接入信道D-RACH信道后向数据服务器发送“D-BCCH更新响应”信息；所述释放资源配置步骤中所述数据服务器向接入网网元转发来自各应用服务器的“D-BCCH释放指示”信息；接入网网元根据“D-BCCH释放指示”信息中的点波束ID释放专用广播控制信道D-BCCH和/专用接入允许信道D-AGCH和专用随机接入信道D-RACH信道后向数据服务器发送“D-BCCH释放指示释放指示响应”信息。所述物联网数据采集系统的数据采集方法还包括“复位”步骤，所述接入网网元与数据服务器接重启建立物理层连接后，所述接入网网元与数据服务器互发“复位指示”信息。由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术实现地面网和卫星网的融合，无论在地面网覆盖区域还是无覆盖区域，均能实时实时采集物联网物联网终端数据；2.本专利技术保留完整的二层协议栈，是考虑设备的兼容性，使设备具有更好的可维护性。3.本专利技术网络空闲时，增加配置专用随机接入信道D-RACH冗余信道，保证有足够的空口资源，使数据能够传输到应用服务，而不会累积在物联网终端上。4.本专利技术在数据采集过程，由应用层确定是否配置专用广播控制信道本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于卫星移动通信系统的物联网数据采集系统，其特征在于：包括1个以上物联网终端，接入网网元，1台以上数据服务器和1台以上应用服务器；所述各物联网终端与接入网网元经过卫星数据链路连接；接入网网元分别连接各数据服务器，各数据服务器经互联网连接各应用服务器；所述数据服务器的协议栈由应用层App、传输层TIP、网络层IP和物理层Physical组成；接入网网元的数据服务器侧协议栈由传输层TIP、网络层IP和物理层Physical组成，其物联网终端侧协议栈由无线资管控制层RRC、无线链路控制层RLC、媒质接入控制层MAC和卫星物理层TT Physical组成；物联网终端终端的协议栈由无线资管控制层RRC、无线链路控制层RLC、媒质接入控制层MAC和卫星物理层TT Physical组成；接入网网元的数据服务器侧协议栈与数据服务器侧协议栈经Iu‑T协议接口连接，其物联网终端侧协议栈经Uu空中接口与物联网终端终端的协议栈连接；所述数据服务器向接入网网元转发来自各应用服务器的“D‑BCCH建立请求”、“D‑BCCH更新请求”、“D‑BCCH释放指示”信息；向相应应用服务器转发来自接入网网元的“D‑BCCH建立请求响应”、“D‑BCCH更新请求响应”、“D‑BCCH释放指响应示”信息；对数据校验后，向相应应用服务器转发来自接入网网元的“数据上报指示”消息；向接入网网元发送“数据确认”消息；“D‑BCCH建立请求”信息包括点波束ID和专用随机接入信道D‑RACH数；专用随机接入信道D‑RACH数为1或2；接入网网元在“D‑BCCH建立请求”消息指示的点波束ID中的业务信道中配置专用广播控制信道D‑BCCH/专用接入允许信道D‑AGCH和专用随机接入信道D‑RACH信道；在卫星移动通信系统的公用广播信道上广播“接收专用系统信息”的消息，在专用广播控制信道D‑BCCH上广播“专用系统信息”，在专用接入允许信道D‑AGCH发送“确认响应信息”，在专用随机接入信道D‑RACH信道发送“数据传输请求信息”；所述“接收专用系统信息”由“专用系统信息”的保留字段加载专用广播控制信道D‑BCCH的信息构成；所述各终端接收到“接收专用系统信息”的消息后，在专用广播控制信道D‑BCCH上接收“专用系统信息”，在专用接入允许信道D‑AGCH接收“确认响应信息”，在专用随机接入信道D‑RACH信道发送“数据传输请求信息”所述“数据传输请求信息”包括国际终端序列IMSI、随机数S‑RTI和应用服务号Server‑ID和采集的数据。...
【技术特征摘要】
1.一种基于卫星移动通信系统的物联网数据采集系统，其特征在于：包括1个以上物联网终端，接入网网元，1台以上数据服务器和1台以上应用服务器；所述各物联网终端与接入网网元经过卫星数据链路连接；接入网网元分别连接各数据服务器，各数据服务器经互联网连接各应用服务器；所述数据服务器的协议栈由应用层App、传输层TIP、网络层IP和物理层Physical组成；接入网网元的数据服务器侧协议栈由传输层TIP、网络层IP和物理层Physical组成，其物联网终端侧协议栈由无线资管控制层RRC、无线链路控制层RLC、媒质接入控制层MAC和卫星物理层TTPhysical组成；物联网终端终端的协议栈由无线资管控制层RRC、无线链路控制层RLC、媒质接入控制层MAC和卫星物理层TTPhysical组成；接入网网元的数据服务器侧协议栈与数据服务器侧协议栈经Iu-T协议接口连接，其物联网终端侧协议栈经Uu空中接口与物联网终端终端的协议栈连接；所述数据服务器向接入网网元转发来自各应用服务器的“D-BCCH建立请求”、“D-BCCH更新请求”、“D-BCCH释放指示”信息；向相应应用服务器转发来自接入网网元的“D-BCCH建立请求响应”、“D-BCCH更新请求响应”、“D-BCCH释放指响应示”信息；对数据校验后，向相应应用服务器转发来自接入网网元的“数据上报指示”消息；向接入网网元发送“数据确认”消息；“D-BCCH建立请求”信息包括点波束ID和专用随机接入信道D-RACH数；专用随机接入信道D-RACH数为1或2；接入网网元在“D-BCCH建立请求”消息指示的点波束ID中的业务信道中配置专用广播控制信道D-BCCH/专用接入允许信道D-AGCH和专用随机接入信道D-RACH信道；在卫星移动通信系统的公用广播信道上广播“接收专用系统信息”的消息，在专用广播控制信道D-BCCH上广播“专用系统信息”，在专用接入允许信道D-AGCH发送“确认响应信息”，在专用随机接入信道D-RACH信道发送“数据传输请求信息”；所述“接收专用系统信息”由“专用系统信息”的保留字段加载专用广播控制信道D-BCCH的信息构成；所述各终端接收到“接收专用系统信息”的消息后，在专用广播控制信道D-BCCH上接收“专用系统信息”，在专用接入允许信道D-AGCH接收“确认响应信息”，在专用随机接入信道D-RACH信道发送“数据传输请求信息”所述“数据传输请求信息”包括国际终端序列IMSI、随机数S-RTI和应用服务号Server-ID和采集的数据。2.如权利要求1所述的基于卫星移动通信系统的物联网数据采集系统，其特征在于：所述基于卫星移动通信系统的物联网数据采集系统还包括计费服务器；所述数据服务器连接计费服务器；所述计费服务器根据“数据上报”消息数目计费或按使用时间计费。3.如权利要求1所述的基于卫星移动通信系统的物联网数据采集系统，其特征在于：所述专用广播控制信道D-BCCH和专用接入允许信道D-AGCH信道复用在同一个下行...
【专利技术属性】
技术研发人员：张开禾，吕子平，韩淼，王力权，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，中国电信集团卫星通信有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13
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