卫星移动通信系统

卫星移动通信系统专业：姓名：学号：卫星移动通信系统是指提供卫星移动业务的通信系统，其典型特征是利用卫星中继站向用户提供移动业务。卫星移动通信是传统的固定卫星通信与移动通信的产物，从表现形式看，它既是一个提供移动业务的卫星通信系统，又是一个利用卫星作为中继站的移动通信系统。其最大特点是利用卫星通信的多址传输方式，为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动、灵活的移动通信服务，是陆地蜂窝移动通信系统的扩展和延伸，在偏远的地区、山区、海岛、受灾区、远洋船只及远航飞机等通信方面更具独特的优越性。卫星移动通信系统，按所用轨道分，可分为静止轨道（GEO）和中轨道（MEO）、低轨道（LEO）卫星移动通信系统。GEO系统技术成熟、成本相对较低，目前可提供业务的GEO系统有INMARSAT系统、北美卫星移动系统MSAT、澳大利亚卫星移动通信系统Mobilesat系统；LEO系统具有传输时延短、路径损耗小、易实现全球覆盖及避开了静止轨道的拥挤等优点，目前典型的系统有Iridium、Globalstar、Teldest等系统；MEO则兼有GEO、LEO两种系统的优缺点，典型的系统有Odyssey、AMSC、INMARSMT-P系统等。另外，还有区域性的卫星移动系统，如亚洲的AMPT、日本的N-STAR、巴西的ECO-8系统等。一、卫星移动通信系统的组成卫星移动通信系统组成：1、空间段：卫星母体及星载设备。2、地面段：卫星测控中心及相应的卫星测控网络、、网络控制中心以及各类关口站。3、用户端：由各种用户终端组成，可以手持手机、便携机、机载台。网络结构：1、星行结构；2、网状结构；3、混合结构。二、卫星移动通信系统的分类1、按其应用来分：（1）海事卫星移动系统（MMSS）：主要用于改善海上救援工作，提高船舶使用的效率和管理水平，增强海上通信业务和无线定位能力。（2）航空卫星移动系统（AMSS）：主要用于飞机和地面之间为机组人员和乘客提高话音和数据通信（3）陆地卫星移动系统（LMSS）：主要用于为行驶的车辆提供通信2、按通信卫星的运行轨道分:（1）低或中高轨道：在这种轨道上运行的卫星相对于地面是运动的。它能够用于通信的时间短，卫星天线覆盖的区域也小，并且地面天线还必须随时跟踪卫星。（2）同步定点轨道：高达三万六千公里的，即在赤道平面内的圆形轨道；卫星的运行周期与地球自转一圈的时间相同，在地面上看这种卫星好似静止不动，称为同步定点卫星；覆盖照射面大，三颗卫星就可以覆盖地球的几乎全部面积，可以进行二十四小时的全天候通信。3、按频率分：按照卫星所使用的频率范围将卫星划分为L波段卫星，Ka波段卫星等等。4、按服务区域划分：有全球、区域和国内通信卫星。wk_ad_begin({pid:21});wk_ad_after(21,function(){$('.ad-hidden').hide();},function(){$('.ad-hidden').show();});三、卫星移动通信系统的常见类型1、静止轨道卫星移动通信系统静止轨道卫星移动通信系统的轨道高度跨地距离约为35000公里。通常采用3～4颗卫星布署在大西洋，印度洋，太平洋等的赤道上空，用全球波束对全球绝大部分地区服务。其频段大多数使用6/4GHZ，上行线路用5.925～6.425GHZ，下行线路用3.7～4.2GHZ，由于通信卫星的业务量日益拥挤，又开发使用了14/11GHZ频段。静止轨道卫星移动通信系统最早是由美国COMSAT公司利用INMARSAT(国际海事卫星组织)卫星进行的。INMARSAT于1979年正式成立，1982年2月开始提供全球海事卫星通信服务。第三代INMARSAT3投入运营后，容量增大，使用点波束天线，功率和频点可灵活配置，提供了移动台互相间的直接通信，支持航空波段10MHz段频的全部通信，它比INMARSAT2有很大的改进与提高。此外，尚有北美的MSAT和MSS系统，但他们不是面向全球，而是面向区域的系统。INMARSAT、MSAT和MSS等系统都不支持手机工作，最新推出的亚太卫星移动通信(APMT)系统则能支持手机工作；该系统能提供电话、数据、传真等多种业务，但其存在的主要问题是，由于要支持手机工作，而手机的体积，重量均有一定限制，这样势必要加大天线尽寸，为此除需解决技术问题外，还要增加整个系统的投资。2、中轨道卫星移动通信系统中轨道卫星移动通信的轨道高度距地约为10000公里左右，典型的系统是奥德赛(Odysesy)系统和中圆轨道(ICO)系统。Odysesy系统由美国和加拿大Teleglobe提出，该系统与陆地移动网和公共网络相结合，为用户提供话音，数据和传真服务。系统采用12颗卫星均匀分布在三个轨道平面上，整个星座可覆盖全球。移动频段为1600/2500MHz，地面频段为Ka波段，2300通道/卫星。地面段系由分布在全球的7个地面站和广域通信互连网组成。系统采用中轨设计方案，卫星可视仰角高，可保证通信链路不受高山，建筑，树木等阻挡而中断。ICO系统由INMARSAT提出，该系统和Odyssey系统相似，同样采用中轨道方案。ICO系统采用10颗卫星，均匀分布在一球的12个卫星接续枢纽站(SAN)和SAN站间信令及通信的互连网络组成。移动系统频段为2000/2200MHz，地面频段为C/Ka波段，每颗卫星的通道数为4500。系统与陆地通信网的结合可为用户提供数字话音，报文传送，寻呼以及传真和数据通信业务。ICO系统的手机类似GSM手机，能双模工作。四、目前在役的几种主要的卫星移动通信系统1．“铱”星系统“铱”星是最早的MSS系统之一，它是唯一能够提供包括两极地区、空中及海洋在内的全地球覆盖的MSS系统。“铱”星系统是基于低轨卫星系统的无线通信网，支持话音和低速数据的传输，可在任何地区、时间提供服务。它的卫星星座由66颗具有星上处理功能及星间链路的卫星组成。端到端话音呼叫可直接在空中进行交换，数据交换可通过星间交换直接被传送到距离目的关口站最近的卫星上。目前有5个关口站在工作，“铱”系统为也为美国国防部服务。最近，“铱”星公司宣布计划第二代基于IP的卫星系统，它能实现连续不断的环境监视和对地成像，可进行高速率数据传输。2．“全球星”系统“全球星”系统也是移动卫星系统的先驱，它使用48颗低轨卫星，没有星际链接。“全球星”卫星上装有8m孔径的天线，由多个圆形面板组成，可产生16个点波束，实现对地面上南北纬70度之间大部分地区的覆盖，地面段由若干网关站组成，地面呼叫通过卫星直接连接到所覆盖区域上的关口站。“全球星”系统有25个关口站分布在全球，每个网关覆盖半径约2000km的区域。“全球星”采用DS-CDMA物理层技术，扩频因子为128。它采用了路径分集技术以减少阴影和阻挡对传输的影响。每次呼叫可保证有多达三颗可视卫星的信号合成。“全球星”提供实时的话音、传真、数据。语音编码速率根据背景噪声的大小，有2.4、4.8或9.6Kbit/s的速率可选。“全球星”正计划开发改进型的第二代卫星系统。3．Inmarsat系统Inmarsat系统通过GEO卫星为除两极的全球范围提供移动电话、传真及数据通信业务，目前为企业、海运及航空用户提供宽带通信服务。该系统当前有12颗GEO卫星：4颗第二代卫星（Inmarsat-2）、5颗第三代卫星（Inmarsat-3）和3颗第四代卫星（Inmarsat-4）。当前，全球宽带局域网系统（BGAN）通过3颗Inmarsat-4卫星为移动及固定用户提供电话、因特网、短信等服务，并与地面3G系统整合。BGAN使用透明转发器，馈送链路工作在C频段，并且有一个全球波束；卫星到用户链路工作在L频段，使用了可提供256个窄波束的可展开天线。这个系统可提供信息速率为4.5~492kbit/s的、三种等级的便携应用终端。4．ThurayaThuraya1977成立于阿拉伯联合酋长国，由两颗GEO卫星覆盖了110多个国家，跨越欧洲、中北非洲、中东、中亚和印度次大陆。最近发射的Thuraya-3卫星取代了Thuraya-1卫星，扩大了亚洲地区的覆盖范围（包括中国和日本）以及大洋洲。如今，Thuraya系统有两颗GEO卫星（Thuraya-2和Thuraya-3），采用工作在L频段上的GMR-1空中接口。Thuraya卫星装有12.25m孔径的L频段发射天线/接收反射面天线，每颗卫星可以产生200~300个点波束，空中接口采用FDMA/TDMA多址方式，每个载波具有40ms的帧结构，24个时隙，每个电路需用3个时隙。星上处理设备可以实现任意点波束间移动设备到移动设备的连接，双模手持机可接入到地面GSM系统或Thuraya卫星系统，用户可以在不中断服务的情况下跨区域漫游。Thuraya还可通过便携式终端提供速率达到144kbit/s的因特网接入，调制方式为APSK。现在，Thuraya可实现速率为444kbit/S的高速IP业务。五、卫星移动通信系统在抢险救灾中的应用众所周知，在破坏性强的大型灾害事故发生的情况下，例如飓风、地震、强泥石流等，公共通信网络设施可能遭到毁灭性的损坏而使公众通信网络陷入瘫痪。另外，在诸如类似911事件的紧急事件发生期间，局部出现的大通信流量会造成网络堵塞。而且由于通信流往往是汇聚式的，比如119、120报警中心，更加重了通信的堵塞。在这种情况下，救援人员需要利用各类通信手段通报险情和指挥救援，如果通信不畅，势必会大大延缓救援进度，造成严重后果。因此，畅通、可靠的卫星通信是取得大型灾害事故抢险救援胜利的保证。抢险救灾卫星通信系统可以实现在突发事件地域，不依赖于原有的通信网络快速构成应急通信网络，使得现场指挥部和指挥中心可以快速建立起通信联络，并提供144Kbps-10Mbps的传输速率；在一个网内可以同时传递语音、图像、数据等信息；支持多方位动态图像实时传输以及高清视频会议等。因此，在全国全面建立卫星通信网络，利用卫星通信手段实现抢险救灾应急通信保障，满足“全天候、全过程、全方位”的应急通信保障要求，是今后应急通信的发展趋势。武警部队是抢险救灾的中坚力量，目前各总队均配备有卫星应急通信指挥车。由于小型越野应急卫星通信指挥车的机动性好、环境适应能力强，可以快速进入开阔地带进行信号传输，避免因山体、建筑阻挡而造成通信失败。例如在2008年“5.12”汶川特大地震救援中，由于震区地面通信完全中断，震区在第一时间无法与外界取得联系，外界也无法了解具体震情，汶川等地成为“信息孤岛”。武警部队出动多台卫星通信指挥车随抗震救灾分队执行跨区域增援任务，为抗震救灾提供了有力的通信保障。抢险救援应急通信指挥车通常配置有报警器、车载电台、车载或便携式卫星设备、单兵无线图传、3G车载DVR、手提式发电机、配电箱、显示屏、摄像机、专业信息采集器，以及车顶应急照明灯、手持指北针等。其中，车载卫星通信系统主要由静中通天线系统、IDU/ODU卫星通信设备、移动视频通信系统、移动语音通信系统、综合接入平台、车载固定摄像机、视频会议终端、电源等系统和设备组成，可以实现以通信车为中心2.5km范围内无线语音通信和1km范围内的WiFi网络覆盖，极大地拓展了车载移动通信系统的覆盖范围，以适应在抢险救援时的现场通信，同时也形成了语音、视频、图像、数据等多种业务类型的接入和上传，增加了指挥中心的现场感和实时性。六、总结卫星移动通信系统覆盖全球，能解决人口稀少、通信不发达地区的移动通信服务，是全球个人通信的重要组成部分。但是它的服务费用较高，目前还无法代替地面蜂窝移动通信系统。随着近年灾难性事件、社会突发事件的频繁发生，如何保持应急通信的畅通和应急体系的有效运转已经成为一个无法回避的现实问题，卫星移动通信逐渐成为应急通信响应机制的核心，也是国家应急体系的基本保障。地震灾害发生时，在所有的通信、交通、电力等均已遭到破坏的情况下，震中地区若有移动卫星电话，不仅可以第一时间了解准确信息，增强抢救的针对性，而且也可以统一调度资源，有序进行物资投放，大大提高救灾的效率，,极大的减少生命的死