第七章衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)移動

衛(wèi)星服務(wù)概述

第一代移動衛(wèi)星服務(wù)（MSS）采用同步軌道全球波束，移動終端為大型終端，如INMARSAT（國際海事衛(wèi)星通信）系統(tǒng)。第二代MSS主要用于覆蓋低業(yè)務(wù)密度地區(qū)，或在地面系統(tǒng)擁塞時提供支持。1

唯星用戶：對于邊遠稀業(yè)務(wù)密度地區(qū)，不在地面蜂窩網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)，用戶移動通信業(yè)務(wù)只能由衛(wèi)星系統(tǒng)來提供，這類用戶稱為唯星用戶。唯星用戶是衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的一類重要用戶。建立衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)能夠彌補國家在邊遠地區(qū)的通信死角，真正意義上解決通信網(wǎng)的全國覆蓋問題。2各種星座的移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)比較

GEO

LEO/MEOHEO（高橢圓軌道）優(yōu)點配置簡單；寬波束覆蓋；星地之間時間恒定；空間段控制系統(tǒng)簡單；固定傳播時延（單跳0.25s）。低傳播時延；更高的鏈路增益；發(fā)射容易；支持手持式終端；可覆蓋全球。高仰角（高緯度地區(qū)，如歐洲國家）；靈活的系統(tǒng)設(shè)計。缺點鏈路功率受限，ARQ（自動重傳請求）分組數(shù)據(jù)傳播時延大；高緯地區(qū)仰角低；不能覆蓋極地。需大量衛(wèi)星；復(fù)雜的星上處理；衛(wèi)星壽命短；大量切換；多普勒頻移大。鏈路增益比MEO低；星上天線大；多普勒頻移大；因周期性穿越范.艾倫帶而衛(wèi)星壽命短。

注：范.艾倫（vanAllen）帶1500~5000Km，13000~20000Km。3非靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)（NGEO)一、NGEO系統(tǒng)的特點：NGEO衛(wèi)星高度低，傳播損耗小，有利于支持手持機進行通信，它在衛(wèi)星移動通信中特別受到關(guān)注。其特點見書p118。二、相關(guān)特性的圖表曲線下圖示出了自由空間損耗與頻率和傳輸距離的諾模圖。在距離列線上標出的GEO、MEO、和LEO的數(shù)值是衛(wèi)星高度。4

利用諾模圖計算傳播損耗時，首先在距離列線上選定距離和在頻率列線上確定使用的頻點，然后將兩點連接起來。連線與損耗列線交點的數(shù)據(jù)就是自由空間的傳播損耗。其計算公式為例：衛(wèi)星高度1414km,頻率為5GHz時，Lf約為170dB衛(wèi)星軌道有關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系（書p119-123)5Iridium(銥）系統(tǒng)Iridium系統(tǒng)是一個全球LEO衛(wèi)星蜂窩系統(tǒng)，支持話音、數(shù)據(jù)和定位業(yè)務(wù)。空間段：銥系統(tǒng)星座原設(shè)計77顆LEO衛(wèi)星組成（與銥元素有77個電子繞原子核運行類似，故得名），后來修改為66顆衛(wèi)星，平均分布在6個圓形極軌道平面上，軌道高度為785km,每顆星質(zhì)量為688kg，壽命為5-8年。銥星座對全球地面形成蜂窩覆蓋。（見書p137圖）6通信鏈路：1、用戶鏈路：衛(wèi)星與用戶之間的連接。使用L波段的1621.35MHz-1626.5MHz。2、饋送鏈路：地面信關(guān)站與衛(wèi)星的連接。使用Ka波段：上行29.1GHz-29.4GHz，下行19.3GHz-19.6GHz。3、星際鏈路：衛(wèi)星之間的連接。工作在Ka波段，為23.18GHz-23.38GHz.7地面段：包括信關(guān)站、用戶終端以及遙測、跟蹤和控制站（TT&C)。

信關(guān)站用于與地面共用電話網(wǎng)（PSTN）接口，并完成呼叫連接（包括移動管理和信道分配）。用戶終端包括手持機、車載臺和半固定終端。系統(tǒng)運行:呼叫建立過程（書p138）8OrbcommORBCOMM系統(tǒng)（軌道通信系統(tǒng)）是一種適用于分組交換以及雙向數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。用戶通信器（SC）與ORBCOMM網(wǎng)關(guān)間的通信是由一低軌衛(wèi)星星座實現(xiàn)的。ORBCOMM網(wǎng)關(guān)與撥號線路，私人專用線路或者英特網(wǎng)相連。9ORBCOMM系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)控制中心（NCC，用來管理整個系統(tǒng))和三個工作段組成。 空間段:包含35個低軌衛(wèi)星 地面段:由網(wǎng)關(guān)地面站（GES）和分布于世界各地的網(wǎng)關(guān)控制中心（GCC）組成 用戶段:由ORBCOMM系統(tǒng)用戶所使用的通信器組成。10ORBCOMM系統(tǒng)的組成示意圖11ORBCOMM服務(wù)特色ORBCOMM系統(tǒng)提供四種基本服務(wù)類型（報文格式），包括：數(shù)據(jù)報告，信息報文，指令和全球數(shù)據(jù)報。

數(shù)據(jù)報告（DataReport）：用戶發(fā)短消息是所使用的報文格式，消息長度少于6個字節(jié)采用隨機接入?yún)f(xié)議。數(shù)據(jù)報告可按需產(chǎn)生或者定時產(chǎn)生。它還能夠發(fā)送正確傳輸?shù)拇_認信息給ORBCOMM網(wǎng)關(guān)，或是要求用戶重傳，以此來節(jié)約空間段的資源。信息報文（Message）：SC(用戶通信器)接受或發(fā)送的較長的數(shù)據(jù)報文，典型長度小于100個字節(jié)。采用短的分組以及衛(wèi)星保留信道傳送所有分組的確認或重發(fā)以確保信息報文的可靠傳送。信息報文通過公共或私人數(shù)據(jù)網(wǎng)進行接收或者發(fā)送。當SC應(yīng)用戶或是網(wǎng)絡(luò)的請求發(fā)出信息報文時，報文都是以預(yù)留方式進行分組的。

12

指令（Commands）：發(fā)往SC的短數(shù)據(jù)，一般長度小于5個字節(jié)。指令可用來作為與SC相連的設(shè)備的啟動信號。確認信息不是必需的。

全球數(shù)據(jù)報（GlobalGrams）：當衛(wèi)星沒有與ORBCOMM網(wǎng)關(guān)相連，此時該衛(wèi)星與SC之間的通信便采用全球數(shù)據(jù)報格式。對于SC中止全球數(shù)據(jù)報，衛(wèi)星將存儲的數(shù)據(jù)分組發(fā)送給提出請求的目的SC，而如果SC將全球數(shù)據(jù)報發(fā)送到衛(wèi)星上，衛(wèi)星首先對該報文進行存儲，當衛(wèi)星運行打SC所要求連接的GCC(網(wǎng)關(guān)控制中心)服務(wù)區(qū)域，并與GCC建立連接后，將該報文轉(zhuǎn)發(fā)給適當?shù)腉CC。這種衛(wèi)星存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式適用于海洋及偏遠地區(qū)13TeledesicTeledesic（“千星”）系統(tǒng)將通過288個LEO衛(wèi)星組成的星座系統(tǒng)提供全球性的光纖質(zhì)量通信連接。Teledesic系統(tǒng)是迄今為止最雄心勃勃的低地軌道通信星座系統(tǒng)，其衛(wèi)星數(shù)量之多[最初計劃為840+84(備用）=924顆衛(wèi)星]，建造成本之高(最初估計為90億美元)，創(chuàng)低軌道(LEO)星座系統(tǒng)之最。（王秉均“數(shù)字衛(wèi)星通信”p383)

14衛(wèi)星：三軸穩(wěn)定。太陽能板?？梢员?0多種不同的運載火箭發(fā)射。有效負載：每個衛(wèi)星的天線的覆蓋跨度大約為700km，大相控天線陣。原籍國：美國用戶：Teledesic（泰勒德西克）公司發(fā)射：計劃將于2002年，一箭多星，采用20多種不同發(fā)射器。軌道：LEO，700km，準太陽同步極軌道（98.2度），12個軌道平面、每平面24顆星。設(shè)計壽命：10年15EllipsoEllipso(橢圓星軌）是一項由移動通信股份有限公司發(fā)起的耗資910百萬美元的工程。它計劃將17個衛(wèi)星安置在取得專利權(quán)的MEO軌道上，使用寬帶CDMA來提供聲音、數(shù)據(jù)、傳真、尋呼、信息和GPS等服務(wù)項目。Ellipso將使用GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型做為它的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)，支持SS7。（王秉均“數(shù)字衛(wèi)星通信”p388)

16特征衛(wèi)星每顆星含19個波束，重約500Kg，壽命5年1個赤道面軌道（稱為康和梭）6顆星，近地點4000Km，遠地點7800Km周期3-5h。2個傾斜橢圓軌道（稱為北地梭10顆星，傾角116.5°，近地點520Km，遠地點7800Km，周期3h。容量9600bps雙向費用終端機預(yù)期1000美元（2001年中期），最終500美元使用費用固定服務(wù)每分鐘0.12美元。移動服務(wù)每分鐘0.50美元。17ELLIPSO使用CDMA體制，得到最有效的容納能力。話音編碼速率4800bps，數(shù)據(jù)速率將更高，支持28.8Kbps,在非對稱模式中甚至更高。其他增值服務(wù)包括統(tǒng)一信息、全球定位等。用戶終端上行頻率1610.0--1626.5MHz（L頻段）；接收頻率2483.5－2500.0MHz（S頻段）。ELLIPSO信號可以在兩個帶寬輸送：2.5MHz或5MHz，這依賴于服務(wù)的種類和環(huán)境。通常，移動和手持用戶將被指定在寬帶，而固定用戶被指定在窄帶。ELLIPSO也使用3G空中接口。這有助于減少終端成本，使得更容易提供先進的無線服務(wù)。18ICOICO(中圓形軌道）系統(tǒng)是目前最受歡迎的移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)之一，空間段由10顆分布在兩個軌道平面上的衛(wèi)星組成，衛(wèi)星高度為10355km,每個軌道平面上還配有一顆備用星。ICO的支持者是地面蜂房網(wǎng)絡(luò)先驅(qū)McCaw，他領(lǐng)導(dǎo)的國際投資者提供12億美元?？偛吭趥惗睾吐迳即墶v史

1995.1海事衛(wèi)星組織發(fā)起成立ICO全球通信公司。 1995.10休斯公司簽署合同，提供衛(wèi)星制造。

191995.12休斯公司簽署合同，提供衛(wèi)星發(fā)射。 2001.6.19發(fā)射第1顆衛(wèi)星。 目前已建立衛(wèi)星控制、網(wǎng)絡(luò)管理中心、12個衛(wèi)星接入節(jié)點；地面網(wǎng)絡(luò)進入測試；在10個國家獲得運營許可證。 2002大范圍用戶測試。