任丹

92941 部隊96分隊 遼寧 125000

0 前言

衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)中最引人注目的是衛(wèi)星移動通信。衛(wèi)星移動通信是指無論在任何地方，用戶都可以使用移動終端，通過同步通信衛(wèi)星和地球站，并經(jīng)由通信網(wǎng)中轉(zhuǎn)，進行全球范圍的通話、傳真和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N通信方式。根據(jù)衛(wèi)星離地距離的不同，衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)又分為高、中、低軌道系統(tǒng)。其中高軌同步衛(wèi)星通信技術(shù)較成熟，空間資源相對較為豐富，但時延較長(往返時延超過 550ms)。其主要發(fā)展趨勢是數(shù)字化、寬帶化、高性能、高功率、低成本本，并向多媒體的領(lǐng)域進軍；而低、中軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)的空間段傳輸時延較小，完全滿足地面公共通信協(xié)議標準的要求，可以使用對時延要求較為嚴格的 TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)通協(xié)議，而且抗衛(wèi)星失效能力強，頻率再用率高，可使用低功率手機，容量較大，是支撐衛(wèi)移動電話較為理想的手段。

1 衛(wèi)星移動通信的現(xiàn)狀

從20世紀80年代初開始，發(fā)達國家的諸多大公司意識到未來覆蓋全球、面向個人的無縫隙通信，即所謂 5W(Whoever、Whomever、Wherever、Whenever、Whatever)的巨大需求，中、低軌道星座通信系統(tǒng)最突求出的特點是：可以做到覆蓋全球、受地理環(huán)境影響較??；網(wǎng)絡(luò)的頑存性強，少量衛(wèi)星的被毀，系統(tǒng)可降額使用，并能在幾小時之內(nèi)補充發(fā)射；傳播時延短、傳輸損耗小、用戶終端偏小、機動靈活、功能強，包括廣播、群呼、查詢、位置報告等；在支持大范圍大量動用戶的數(shù)據(jù)通信方面更是具有突出的優(yōu)勢，因此相繼大力發(fā)展以中、低軌道的衛(wèi)星星座系統(tǒng)為空中轉(zhuǎn)接平臺的移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)。至90年代已建成并投入應(yīng)用的主要有：銥(Irilridium)系統(tǒng)、Globalstar系統(tǒng)、ORBCOMM 系統(tǒng)、ICO(海事組織的系統(tǒng))等。

但是，與衛(wèi)星通信幾乎是同時起步的地面光纖網(wǎng)絡(luò)與蜂窩移動通信網(wǎng)(GSM、CDMA)的飛速發(fā)展給衛(wèi)星通信帶來了巨大的沖擊。銥星的隕落對衛(wèi)星通信特別是小衛(wèi)星星座系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生很大的負面影響，人們對衛(wèi)星移動通信的前景一度喪生信心。第二次海灣戰(zhàn)爭以及9.11恐怖襲擊事件，對衛(wèi)星移動通信又起了很大的促進作用，人們意識到擁有另一種通信手段作為備份的重要性。隨著 Internet的發(fā)展，以及軍事應(yīng)用、政府、行業(yè)部門的特殊需求，衛(wèi)星星座系統(tǒng)仍然是衛(wèi)星行業(yè)發(fā)展的重點。德國的Satcon公司新近提出了一種衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)——“信使”(Courier)系統(tǒng)，對我國發(fā)展衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)很有借鑒意義。

2 “信使”系統(tǒng)的特點

2.1 “信使”系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)

(1) 空間段

衛(wèi)星總數(shù)：72

軌道數(shù)：8

每軌道衛(wèi)星數(shù)：9

軌道類型：圓形

軌道高度：800km

衛(wèi)星速度：約為6. 9km／S(2) 地面段

信關(guān)站數(shù)量：19

飛行控制站數(shù)量：2

終端概率：1-5W

手持：≤2W

其它：≤5W

終端工作模式：多模

傳輸速率：1.2；2.4；4.8；9. 6kBit/s

用戶數(shù)量：約為2千5百萬

(3) 工作頻段

終端——衛(wèi)星(上行)：1. 6100 ——1. 6265 GHz

衛(wèi)星——終端(下行)：2.4385——2.5000 GHz

衛(wèi)星——衛(wèi)星(星際)：24. 4500——24. 7500 GHz信關(guān)站——衛(wèi)星：29. 1000——29. 4000 GHz

衛(wèi)星——信關(guān)站：19. 3000——19. 6000 GHz

信道數(shù)量：每衛(wèi)星約2000個

每波束容量：約300Erl

(4) 信號傳輸

調(diào)制方式：

衛(wèi)星——衛(wèi)星：QPSK

衛(wèi)星——終端：BPSK

衛(wèi)星——信關(guān)站：QPSK

語音編碼：聲碼器(4.8；9. 6kBit/s)

多址方式：

衛(wèi)星——衛(wèi)星：SDMA/SCPC/TDM

衛(wèi)星——終端：SDMA/FDMA/SS-CDMA

衛(wèi)星——信關(guān)站：SDMA/SCPC/TDM

2.2 “信使”系統(tǒng)與其它LEO現(xiàn)代衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的比較

“信使”系統(tǒng)與其它LEO現(xiàn)代衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的性能進行比較，針對業(yè)務(wù)與資費、軌道參數(shù)、傳播與復(fù)用等方面進行對比。通過對比可以看出，“信使”系統(tǒng)是一能夠覆蓋全球的，具有話音、數(shù)據(jù)、導(dǎo)航等多種業(yè)務(wù)的先進的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。

3 我國衛(wèi)星移動通信的市場

3.1 衛(wèi)星移動通信的發(fā)展空間和市場前景

我國地域遼闊、地形復(fù)雜，衛(wèi)星移動通信的特點和定位是緊密聯(lián)系的。確切地講衛(wèi)星移動通信市場定位。一是地面通信網(wǎng)覆蓋不到的地方。二是特殊的行業(yè)和工種，如地質(zhì)勘探、探險等。在我國開發(fā)大西部的戰(zhàn)略下，全球衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)在我國民用市場潛力巨大。我國的西部地區(qū)疆域廣闊，但多為荒漠和戈壁，人煙稀少，衛(wèi)星移動通信將顯示出獨具的優(yōu)勢。在發(fā)生重大毀滅性自然災(zāi)害的地區(qū)，地面網(wǎng)絡(luò)多數(shù)會遭到破壞，而衛(wèi)星移動通信可能是惟一幸存的通信手段，如 1998年我國抗洪救災(zāi)期間，湖北省曾提出：“光纖不通微波通，微波不通短波通，短波不通衛(wèi)星通”。結(jié)果在地面通信設(shè)施嚴重受損的災(zāi)區(qū)，通過配備便攜式國際移動衛(wèi)星終端，及時把多處災(zāi)情向有關(guān)方面匯報，對抗洪減災(zāi)很有幫助。在島嶼眾多的地區(qū)、全球的野外勘探和考察人員、民航飛機和遠洋艦船、緊急搜索和救援等，都需要一種不受地域或天氣限制的全球移動通信手段，因此在這些地方和部門衛(wèi)星移動通信是最佳手段。由此可見，衛(wèi)星移動通信在民用市場的潛力是巨大。同時利用系統(tǒng)提供的導(dǎo)航定位功能，又能在交通、安全保護等領(lǐng)域開拓廣闊市場。

3.2 全球衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛

美軍有一個與銥系統(tǒng)功能相似的軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)，即Milstar(軍事星)系統(tǒng)(投資160億美元，代表著目前軍事衛(wèi)星通信的最高水平)，目前該系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到第二代，系統(tǒng)由六顆衛(wèi)星構(gòu)成星座，采用60GHz的星間鏈路，具有較強的星上處理、星上交換能力、抗干擾能及抗核加固能力，該系統(tǒng)的任務(wù)是戰(zhàn)時向總統(tǒng)和最高指揮當局提供最低限度的基本通信，以便在所有級別的沖突中指揮和控制美國戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)部隊，可見全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)在美國的軍事通信中的地位是十分重要的。事實上從目前銥系統(tǒng)主要服務(wù)美軍也可看出，軍事應(yīng)用對全球衛(wèi)星移動通信的需求是很大的。同時我們也能看到“信使”系統(tǒng)的低軌衛(wèi)星采用點波束，覆蓋范圍小(200～300公里)，加上系統(tǒng)構(gòu)成星座，具有星上處理和交換能力(星際鏈路也不易被偵收和干z和抗毀能力。此外采用低軌衛(wèi)星使信號傳輸延時大大減少(為10～20ms)，為利用衛(wèi)星的超視距優(yōu)勢，發(fā)展衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈創(chuàng)造了有利的條件。

我們相信通過科學、合理的管理和市場運營，衛(wèi)星移動通信是有相當可觀的生存空間。以海事衛(wèi)星系統(tǒng)(Inmarsat)為例，實際上NMARSAT的終端約需3000到上萬美元(根據(jù)不同終端類型)，話費為3-7美元/分鐘，因此系統(tǒng)在價格上沒有什么優(yōu)勢，但通過合理的市場定位和運作，經(jīng)過 20多年的經(jīng)營，目前已擁有用戶16萬多(國內(nèi)用戶6000多)，系統(tǒng)投資商已獲得收益和回報。可見新技術(shù)在走向市場的過程中都會遇到巨大阻力，普通手機之所以在前些年被叫作“大哥大”，也是因為它價格太貴，每部幾萬元人民幣，所以成為一種身份的象征，為少數(shù)人服務(wù)，而現(xiàn)在它已物美價廉很普及了。當年IBM公司推出它的筆記本電腦時，所花費的錢相當于爆炸一顆原子彈，但今天，筆記本電腦就在我們身邊。因此，只要有合理科學的經(jīng)營策略和不斷完善的技術(shù)，衛(wèi)星移動通信是會獲得成功的。

同時也應(yīng)該看到，“衛(wèi)星移動通信”要比地面移動系統(tǒng)昂貴，到目前為止“衛(wèi)星移動通信”無論在技術(shù)上、還是市場投入上遠不能與地面移動相比，與地面系統(tǒng)競爭是不現(xiàn)實的，但“衛(wèi)星移動通信”確實具有它的優(yōu)勢，需要發(fā)展，因此必須用于特殊場合、特殊用戶，如石油(海上)開采、探險、救災(zāi)等，也可拓展“衛(wèi)星移動通信”的其它應(yīng)用，例如物流管理、導(dǎo)航定位、交通管理、數(shù)據(jù)采集等。

[1] 張平等.第三代移動通信技術(shù).人民郵電出版社.2009.

[2] 呂海寰,蔡劍銘,甘仲民,陳九治.衛(wèi)星通信系統(tǒng)(修訂本).人民郵電出版社.2010.