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T／ZSA 50-2020 低轨卫星物联网系统 体系结构.pdf简介：

"T/ZSA 50-2020"是中华人民共和国交通运输行业标准中的一项，但它涉及到的具体内容没有直接给出，因此无法提供详细的低轨卫星物联网系统体系结构简介。通常，低轨卫星物联网系统（Low-Earth Orbit Satellite Internet of Things, LEO-Sat-IoT）是一种利用低地球轨道卫星进行物联网通信的技术，其体系结构可能包括以下几个主要部分：

1. 卫星星座：由多个低轨卫星组成，这些卫星分布在低于地球同步轨道的高度，提供广泛的覆盖范围和较高的数据传输速率。

2. 地面站网络：包括地面控制中心、数据接收站和转发站等，用于与卫星通信、监控卫星状态以及处理和转发卫星传输的数据。

3. 终端设备：包括各种物联网设备，如传感器、智能终端等，它们通过卫星进行数据通信，实现远程监控和控制。

4. 通信协议：一套标准化的通信协议，用于卫星与地面设备、设备与设备之间的数据交换。

5. 数据处理与管理：通过云计算和大数据技术，对收集到的卫星数据进行处理，提供决策支持。

6. 安全防护：包括加密技术、身份认证等，保障系统数据的安全。

请注意，具体的体系结构会根据标准的详细内容和技术发展有所变化。要获取更准确的信息，建议查阅相关标准或咨询专业的技术文献。

T／ZSA 50-2020 低轨卫星物联网系统 体系结构.pdf部分内容预览：

本文件规定了低轨卫星物联网系统的构成及主要功能，从系统连通、通信和信息几个不同的视角描 述了卫星物联网的体系架构 本文件适用于各应用领域卫星物联网星座系统、运营系统和应用系统的参考设计

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版 本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。 GB/T33474物联网参考体系结构 GB/T33475物联网术语

低轨卫星物联网系统概述

5.1低轨卫星物联网的功能

低轨卫星物联网是以卫星网络为基础，按照卫星通信协议，将具备传感器的卫星终端物品与卫星网 络相连接，进行数据和指令交互，以实现卫星物联网终端的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种卫星 通信网络。 低轨卫星物联网的本质是数据采集及广播数据通信功能，具体包括： a)数据采集与传输功能：在海洋、沙漠以及其他野外等地基通信网络覆盖盲区CJ∕T 408-2012 好氧堆肥氧气自动监测设备，卫星物联网终端 用户可向天基物联网应用平台或其他终端发送文字、位置等信息，天基物联网应用平台及终端解析显示 该信息。 b）广播数据通信服务：地面网关站将广播发数据发送到卫星上，并上注发送该数据的位置区域 卫星根据飞行轨道计算卫星飞临该区域的时刻，当卫星飞临该区域上空时，将相应的广播数据发送到相 应的终端。

低轨卫星物联网体系的“物”应满足以下条件： a)具备与卫星进行数据传输的能力； b）具备数据发送器； c)遵循物联网的通信协议； d）具有可在物联网中能被识别的唯一编号，

低轨卫星物联网体系的“物”应满足以下条件： a)具备与卫星进行数据传输的能力； b）具备数据发送器； C 遵循物联网的通信协议； d 具有可在物联网中能被识别的唯一编号，

低轨卫星物联网可在海洋、沙漠和野外这些没有传统通信网络覆盖的区域，利用各种传感器实现数 据的采集与信息交互，具体的应用领域一般包括： a)广家海洋、偏远山区、沙漠地区等监测应用。解决传统有线、无线网络信号无法覆盖、难以布 设有线监测系统的困难： b）自然灾害监测和预警。测量偏远与恶劣地区的环境情况，收集环境数据及其变化过程，结合气 候变化等资料，应用于自然灾害监测和预报； c）无人值守的、长期的、大范围的监测和预警。例如监控气流和温度变化对海洋洋流、山区地质 结构的影响等。 d)传统通信手段的补充备份．无线传感网络和卫星传输具有余性、无线性、网络的自组织性 和较强的抗破坏能力。在基础通信设施被毁坏的情况下，低轨卫星通信可作为传统通信手段的补充备份 手段。

低轨卫星物联网系统连通视角的参考体系结构

低轨卫星物联网系统（后文简称“系统"）体系架构如图1所示．主要由空间段、地面段、用户段 三部分组成，通过地面支撑网络实现与应用系统的连接。 组成单元包括：卫星、关口地球站、地面接收站、卫星测控中心、天基运营支撑平台、天基物联网 应用平台、低轨卫星物联网用户终端等。 a）空间段：由若干运行在不同轨道面为300km~1500km的卫星，以及极地轨道卫星的星座组 成，其中卫星上的主要载荷为数据收集系统(DCS)； b）地面段包括：关口地球站、地面接收站、卫星测控中心、天基运营支撑平台、天基物联网应用 平台、卫星数据中心等网元。地面站有多种类型，按功能分有：主控站、信关站、关口站、接 收站等。其中：主控站和分布在各地的信关站，负责管理整个空间信息网络，为用户提供多样 化业务支持； C> ）用户段由不同用途的地面用户终端设备组成，包含：传感器、全球定位系统、射频识别（RFID）

红外感应器等信息传感设备

d 卫星与地面终端的接口为Su接口，卫星与地面站之间的接口为Sg

低轨卫星物联网系统连通性体系架构示意图

空间段是在若干个轨道平面上布置多颗卫星，由通信链路将多个轨道平面上的卫星联结起来的卫星 星座。整个星座在结构上连成一体，在地球表面形成蜂窝状服务小区，服务区内用户至少被一颗卫星覆 盖，用户可以随时接入系统。 卫星及其星座的具体要求如下： a）卫星星座类型，有星间链路和无星间链路，系统初期宜采用无星间链路的星座； b）卫星星座的覆盖范围、可见时间。由卫星轨道倾斜角和轨道高度共同决定； C ）卫星星座轨道高度应远离范·艾伦辐射带，并避免大气阻力的影响。宜选在300km~1500km

地面段的主控站（测控中心）和分布在各地的信关站（地面接收站），负责管理整个空间信息网络， 为用户提供多样化业务支持。具体说明如下： a）主控站实现对空间卫星和地面各种应用的管理和控制，负责网络管理、平台管理、业务管理 资源管理等； b）信关站完成对用户的管理和地面网的接入，向用户提供各类通信服务，主要负责用户管理、呼 叫管理、任务管理、资源调度、互联互通等。

用户段主要由多种形式用户终端构成。 终端应模块化集成，信令交互流程应尽量简化。 依据使用扩展性划分，用户终端分为单一功能终端和通用智能终端。 司 ）单一功能终端：外部接口较少，设计简单，满足单一应用或单一应用的部分扩展。 bI ）通用智能终端：外部接口较多，设计复杂，满足2种或2种以上场合的应用。 依据传输通路划分，用户终端分为数据透传终端和非数据透传终端， a 数据透传终端：采集数据通过终端的输人口直接输入，在输入口与应用软件之间建立直接数据 传输通路。 b ）非数据透传类终端：采集数据通过终端内的处理器合并后传输．该类终端外围接口种类较多 能够同时传输多路数据。

低轨卫星物联网通信视角的参考体系结构

低轨卫星物联网的数据通信的网络传输见图2所示。在应用终端与卫星之间，卫星与地面接 间采用点对点方式或广播方式进行无线通信.地面段基于地面网络进行传输，地面接收站与数据 据中心与用户之间的数据传输应采用TCP/IP协议

图3系统数据传输示意图

低轨卫星物联网系统的通信过程如下： a 1 部署在各处的传感器采集数据，并发送到数据采集终端。 D 1 数据采集终端完成与低轨卫星物联网系统的同步，并在卫星经过通信覆盖区域时，将采集到数据发 送到卫星；卫星在经过地面站上空时，将接收到的采集数据发送到地面站。 小 1 采集数据经由地面站数据分类处理、通过互联网VPN专用网络传输到运营中心，然后经过大数据 分析、数据建模，提供给航空、海事、林业、地震、水利、气象、海洋、环境监测等行业应用。 用户终端将采集的数据传输到卫星，无星间链路的低轨卫星系统中每个卫星充当一个透明转发器来

中继loT终端和网关站之间的信息传输。具体见

图4以网关站为中心的网络单元简图

低轨卫星物联网单颗卫星覆盖范围达到数千千米的量级，具备服务大规模终端的能力。数据分发模 式下，根据终端的业务需求、优先级、物理位置等将终端分组为若干个组，同一时刻，应只允许某几种 类型的组收发数据，以此来降低拥塞概率

卫星与数据采集终端之间的通信链路分上行链路和下行链路2种 工作频率一般选择UHF、L、S等频段。

上行链路数据及信令传输示意图见图5所示。 终端上行接人过程如下： a)终端根据预存的星历、接收到的不同卫星的广播信息、各星的可通信时间、通信仰角等信息， 选择最佳的通信卫星，利用分配给该卫星的上行PN码进行上行通信。 上行接人有2种方式： 1）通过接收下行广播中的应答完成上行接入过程，即上行数据码中包含了载荷应答请求（ACK） 载荷在完成接收并确认正确后，立即向该终端点对点发送下行ACK，终端收到ACK后即结 束本次上行．否则，将继续重复上行接人请求，直到接收到ACK或者卫星星历显示卫星与 该终端的可通讯时间不满足要求； 2）终端不需要接收下行广播中的应答，自主连续发送两次（或三次）后即结束本次上行， b）用户终端宜能够更加自由灵活的接人系统，可设计区域中心站采集附近几个终端的数据，并对

数据打包， 采用中高速率集中通过区域中心站上

图5上行链路数据传输示意图

用广资瑜通信模式 用户终端主要执行预设和下发任务，并将数据进行上报。用户终端一般应具有如下功能性能要求： a) ）应具备兼容北斗的卫星导航定位和授时功能，上行的数据包中应包含定位与授时数据： b）能接收卫星发出的ACK和星历、通信状态（包括信道占用情况、上下行信道速率等一些基本 信息）数据，存贮在终端中，并根据每颗卫星的星历信息，预测出当前可通信时间等信息。 c）结合卫星的通信状态信息，自主选择出最佳的通信卫星，利用分配给该卫星的上行PN码进 行上行扩频通信。 d）平均发射功率约为0.5W，在特殊场景，为提高通信的可靠度DBJ41／T 161-2016 高性能混凝土应用技术规程.pdf，可自主增大终端的发射功率到 6W

7.3.3控制指令链路

a 控制指令由地面卫星中心里的指定控制终端上行发出控制指令，指令里包含了指定某一个或 美终端的区域位置和控制指令内容。 b）载荷在接收到控制类指令后存贮在星务计算机中，并由星务计算机解算出控制指令中的区域 位置。 c）在卫星覆盖该区域时，星务计算机向载荷发出下行命令和指令内容，载荷及时以广播式或点 对点式下行发送控制指令。

下行链路数据及信令传输如图6所示，下行应具备以下三种方式： a）触发性下行：由地面终端ACK请求指令触发，用于载荷和地面终端的对接，并向地面终端传 送卫星星历、轨道位置等信息： b）指令性下行：由卫星地面中心（或控制终端）发出控制性指令，存贮于数管中，由数管判断卫 星是否覆盖到目标地面终端，在卫星覆盖到目标终端时由数管发出发送指令，以控制目标地面 终端； c）周期性下行：由载荷自主发起，周期性（比如5min）向地面发送卫星星历、轨道位置等信息

7.3.5卫星下发广播

a）每颗卫星在用户下行链路的公共播发频点下发广播信号，不同卫星的广播信道利用不同的扩频 码进行区分机房精密空调选型依据及安装，89页可下载.pdf，卫星在广播信道上播发该卫星当前的星历、通信状态（包括信道占用情况、上下 行信道速率等一些基本信息）。 b ）用户终端通过接收不同的广播信号完成卫星的区分，终端具有可同时接收多颗卫星广播信号的 能力。

低轨卫星物联网的信息视角的参考体系结构

卫星物联网信息系统参考