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同步卫星移动通信系统的网络内部通信(1

2/14/2005
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同步卫星移动通信系统的网络内部通信(1)——税世鹏 摘要 本文论述了采用FDMA/TDMA体制的区域卫星移动通信系统的基本特点、组成以及 网络内部通信。文中对网络内部通信划定了界线,明确了它的主要任务,并对内部通信 链路和同步过程作了详细的描述。 关键词 同步轨道卫星 移动通信 网络内部通信 进入90年代以来,卫星移动通信发展异常迅速,一些国家和财团投入巨资发展卫星 移动通信,出现了世界范围的卫星移动通信热。这期间,有两类卫星移动通信系统处在 发展中。一类是全球卫星移动通信系统,其中最具代表性的有美国摩托罗拉公司的铱系 统(该系统已于1998年11月投入商业运营)、美国劳拉公司的全球星系统和国际海事卫 星组织的ICO系统。另一类是区域卫星移动通信系统,亚太地区的Aces和APMT系统、中东 和东亚地区的Thuraya系统是其典型代表。前者的通信覆盖范围是地球上的全部陆地和海 洋(全球星系统不覆盖地球两极地区),卫星轨道采用低轨道或中高轨道。后者的通信 覆盖范围是地球上某个区域的陆地和海洋(比如 Aces和APMT覆盖的亚太地区),它们的 卫星轨道采用地球同步轨道。区域同步轨道卫星移动通信系统具有投资少、组网相对容 易和系统的拥有者能够自主控制系统等特点,一些国家看好这类系统,相继投资建设。 本文将重点论述采用FDMA/TDMA通信体制的区域卫星移动通信系统的网络内部通信。 1 系统概貌和基本组成 卫星移动通信是在特定环境下的通信,特定环境有两方面的含义,一是通信终端的 持有者(通信的个人)或通信终端的载体(车、船、飞机等)常常处在移动状态下,二 是通信终端与地面公网( PSTN/ PLMN/ PSDN)通信终端之间、通信终端与通信终端 之间的通信都经由卫星转发。这样的特定环境决定了卫星移动通信较之卫星固定通信, 在系统组成、运行方式、管理模式和系统内部通信等方面有许多不同之处。 同步轨道卫星移动通信系统是由1~2颗定点于同步轨道上的卫星、一个地面网络控 制中心(NCC)、一个卫星测控中心(SCC)、若干个地面信关站(GS)以及用户通信终 端(UT)构成的立体通信网络。我们将卫星、NCC、SCC、单个GS称为卫星网的节点。 同步轨道卫星移动通信网以话音通信为主要业务,同时也提供数据、传真、定位等 业务。系统的基本组成如图1所示。 用户终端与卫星之间的通信链路采用L频段或S频段,信关站、NCC、SCC与卫星之间 的馈电链路采用Ku频段。通信体制为FDMA/TDMA或CDMA。 同步轨道卫星移动通信网的卫星采用高功率平台和大口径天线。卫星功率7kw~8kw, 有的接近10kw,天线口径10m左右。为了有效利用卫星功率和频率资源,采用高增益的 点波束,其频率按一定规则多路复用。点波束的地面覆盖半径为数百公里,其位置可以 由地面控制中心控制,实行在轨调整。卫星有效载荷执行波束成形、频率变换、Ku-L(S) 前向转发、L(S)-Ku反向转发、L(S)-L(S)转发和Ku-Ku转发,从而实现移动用 户与地面公网用户之间通信、移动用户与移动用户之间通信,以及系统内部控制信息传 输的星上路由接续。 用户终端是处于卫星波束覆盖区内可移动的或正处于移动状态的千万个通信终端, 可以是手持机(大哥大),也可以是车载终端、船载终端或机(飞机)载终端。用户终 端是通信的主体,是通信信息(话音、数据)的发送者或接收者。卫星移动通信系统的 用户终端一般设计为在卫星网和地面蜂窝网中都可以使用的双模式。即当用户终端处于 地面蜂窝网中,可用地面蜂窝网通信;当处于蜂窝网覆盖不到的地区,则使用卫星网通 信。 信关站是卫星移动通信网与地面公网之间的接口单元,是二者之间的进出口通道。 用户终端与地面公网用户通信的空间段和地面段路由均经信关站接续。每个信关站按地 域分片管理一部分覆盖区,称之为服务区,每个服务区涵盖若干个点波束。 地面控制中心集中管理卫星网的资源(频谱/频率、功率、点波束等)和以卫星有 效载荷、信关站为管理对象的网络日常业务,是整个卫星网的中枢。 卫星测控中心与其它同步定点卫星测控中心的功能类似,负责对卫星跟踪、遥测和 控制。 本文所指的网络内部通信是除了用户终端之外,发生在卫星网节点之间的信息(数 据)传送,包括网络控制中心、卫星测控中心、信关站与卫星之间、网络控制中心与信 关站之间、信关站与信关站之间的信息(数据)传送。对任何通信系统而言,无论是地 面通信网,还是卫星通信网,无论是固定通信网,还是移动通信网,评价其优劣的最终 标准是能否向用户(通信终端)及时提供高质量的通信服务,完善的网络内部通信则是 达到这项标准的重要保证。