第7章-卫星移动通信系统ppt课件.ppt

1第第7章章 卫星移动卫星移动通信系统通信系统2v7.1 移动卫星系统的分类及特点移动卫星系统的分类及特点v7.2 移动卫星通信的电波传播移动卫星通信的电波传播v7.3 静止轨道静止轨道(GEO)移动卫星通信系统移动卫星通信系统v7.4 低轨道低轨道(LEO)移动卫星通信系统移动卫星通信系统v7.5 中轨道中轨道(MEO)移动卫星通信系统移动卫星通信系统37.1 移动卫星通信系统的分类及特点移动卫星通信系统的分类及特点v第一代移动卫星通信系统：模拟信号技术第一代移动卫星通信系统：模拟信号技术1976年，由年，由3颗静止卫星构成的颗静止卫星构成的MARISAT系统成为第系统成为第1个提供海事移动通信服务的个提供海事移动通信服务的卫星系统（舰载地球站卫星系统（舰载地球站40W发射功率，天发射功率，天线直径线直径1.2米）米）1982年，年，Inmarsat-A成为第成为第1个海事移动个海事移动卫星电话系统卫星电话系统4v第二代移动卫星通信系统：数字传输技术第二代移动卫星通信系统：数字传输技术1988年，年，Inmarsat-C成为第成为第1个陆地移动个陆地移动卫星数据通信系统卫星数据通信系统1993年，年，Inmarsat-M和澳大利亚的和澳大利亚的Mobilesat成为第成为第1个数字陆地移动卫星电个数字陆地移动卫星电话系统，支持公文包大小的终端话系统，支持公文包大小的终端1996年，年，Inmarsat-3可支持便携式的膝上可支持便携式的膝上型电话终端型电话终端5v第三代移动卫星通信系统：手持终端第三代移动卫星通信系统：手持终端1998年，铱（年，铱（Iridium）系统成为首个支）系统成为首个支持手持终端的全球低轨移动卫星通信系统持手持终端的全球低轨移动卫星通信系统2003年以后，集成了卫星通信子系统的全年以后，集成了卫星通信子系统的全球移动通信系统（球移动通信系统（UMTS/IMT-2000）67.1.1 移动卫星通信系统的组成移动卫星通信系统的组成v空间段空间段卫星转发器卫星转发器v地面段地面段地面主站，也称网关站或信关站。负责公地面主站，也称网关站或信关站。负责公用电话交换网、蜂窝通信网和移动卫星通用电话交换网、蜂窝通信网和移动卫星通信网的转接信网的转接网络控制中心网络控制中心卫星控制中心卫星控制中心v用户段用户段移动终端，手持终端移动终端，手持终端77.1.2 移动卫星通信系统网络结构移动卫星通信系统网络结构8ETSI建议的卫星个人通信网络结构建议的卫星个人通信网络结构四种四种 9v结构（结构（a）中，空间段采用透明转发器，）中，空间段采用透明转发器，系统依赖于地面网络来连接信关站，卫星系统依赖于地面网络来连接信关站，卫星没有建立星际链路的能力，移动用户间的没有建立星际链路的能力，移动用户间的呼叫传输延时至少等于非静止轨道卫星两呼叫传输延时至少等于非静止轨道卫星两跳的传输延时加上信关站间的地面网络传跳的传输延时加上信关站间的地面网络传输延时。输延时。v全球星系统采用该结构方案为移动用户提全球星系统采用该结构方案为移动用户提供服务。供服务。 1011v结构（结构（b）同样没有采用星际链路，使用）同样没有采用星际链路，使用静止轨道卫星提供信关站之间的连接。静止轨道卫星提供信关站之间的连接。静止卫星的使用减少了系统对地面网络静止卫星的使用减少了系统对地面网络的依赖，但会带来数据的长距离传输。的依赖，但会带来数据的长距离传输。该结构中，移动用户间的呼叫传输延时该结构中，移动用户间的呼叫传输延时至少等于非静止轨道卫星两跳的传输延至少等于非静止轨道卫星两跳的传输延时加上静止轨道卫星一跳的传输延时。时加上静止轨道卫星一跳的传输延时。 1213v结构（结构（c）使用了星际链路来实现相同轨道）使用了星际链路来实现相同轨道结构的卫星进行互连。系统仍然需要信关结构的卫星进行互连。系统仍然需要信关站来完成一些网络功能，但对其的依赖性站来完成一些网络功能，但对其的依赖性已经下降。移动用户间的呼叫传输延时是已经下降。移动用户间的呼叫传输延时是变化的，依赖于在卫星和星际链路构成的变化的，依赖于在卫星和星际链路构成的空中骨干网络路由选择。空中骨干网络路由选择。v铱系统采用该结构方案为移动用户提供服铱系统采用该结构方案为移动用户提供服务。务。 1415v结构（结构（d）中使用了双层卫星网络构建的混）中使用了双层卫星网络构建的混合星座结构。非静止轨道卫星使用星际链路合星座结构。非静止轨道卫星使用星际链路进行互连，使用轨间链路（进行互连，使用轨间链路（IOL：Inter-Orbit Links）与静止轨道数据中继卫星互）与静止轨道数据中继卫星互连。移动用户间的呼叫传输延时等于两个非连。移动用户间的呼叫传输延时等于两个非静止轨道卫星半跳的延时加上非静止轨道卫静止轨道卫星半跳的延时加上非静止轨道卫星到静止轨道卫星的一跳的延时。在该结构星到静止轨道卫星的一跳的延时。在该结构中，为保证非静止轨道卫星的全球性互连，中，为保证非静止轨道卫星的全球性互连，需要至少需要至少3颗静止轨道中继卫星。颗静止轨道中继卫星。167.1.3 移动卫星通信系统的分类移动卫星通信系统的分类v按用途分按用途分海事移动卫星系统海事移动卫星系统(MMSS)航空移动卫星系统航空移动卫星系统(AMSS)陆地移动卫星系统陆地移动卫星系统(LMSS)17海事移动卫星系统系统海事移动卫星系统系统(MMSS)vMMSS旨在帮助海上救援工作，提高船舶使旨在帮助海上救援工作，提高船舶使用效率和管理水平，改善海上通信业务和提用效率和管理水平，改善海上通信业务和提高无线定位能力。高无线定位能力。v其在海事上的应用包括：直拨电话、传真、其在海事上的应用包括：直拨电话、传真、电子邮件和数据连接等。电子邮件和数据连接等。18航空移动卫星系统系统航空移动卫星系统系统(AMSS)vAMSS的主要用途是在飞机与地面之间为机的主要用途是在飞机与地面之间为机组和乘客提供话音和数据通信。组和乘客提供话音和数据通信。v其在航空上的应用包括：驾驶舱语音、数据、其在航空上的应用包括：驾驶舱语音、数据、自动位置与状态报告和乘客直播电话等。自动位置与状态报告和乘客直播电话等。19陆地移动卫星系统系统陆地移动卫星系统系统(LMSS)vLMSS的主要用途是针对陆地上的移动用户的主要用途是针对陆地上的移动用户而言，主要用户是陆地上行驶的车辆。此外，而言，主要用户是陆地上行驶的车辆。此外，向目前地面蜂窝移动通信所不能覆盖的地区向目前地面蜂窝移动通信所不能覆盖的地区提供服务，特别对幅员辽阔、山区和沙漠占提供服务，特别对幅员辽阔、山区和沙漠占很大比例的国家，以其通信面积广等独特的很大比例的国家，以其通信面积广等独特的优势得到国际上的高度重视。优势得到国际上的高度重视。v其在陆地上的应用包括：微型卫星电话、传其在陆地上的应用包括：微型卫星电话、传真、数据和传输上的双向通信，位置报告、真、数据和传输上的双向通信，位置报告、电子邮件和车队管理等。电子邮件和车队管理等。20v按卫星运行轨道来分按卫星运行轨道来分同步轨道同步轨道(GEO)高椭圆轨道高椭圆轨道(HEO)中轨道中轨道(MEO)低轨道低轨道(LEO)21同步轨道同步轨道(GEO)v高度：约高度：约36000kmv典型实例：典型实例：Inmarsat (国际移动卫星通信系统国际移动卫星通信系统)MSAT (北美移动卫星通信系统北美移动卫星通信系统)Mobilesat (澳大利亚移动卫星通信系统澳大利亚移动卫星通信系统)ACeS (亚洲蜂窝系统亚洲蜂窝系统)22v优点：优点：开发早，技术成熟开发早，技术成熟多普勒频移小多普勒频移小发展星上多点波束技术，可简化地面设备发展星上多点波束技术，可简化地面设备适用于低纬度地区适用于低纬度地区仅用几颗卫星即可实现廉价的区域性移动仅用几颗卫星即可实现廉价的区域性移动卫星通信。卫星通信。23v缺点：缺点：高纬度地区通信效果差，不能实现全球覆高纬度地区通信效果差，不能实现全球覆盖，仅能构成区域覆盖的移动卫星通信系盖，仅能构成区域覆盖的移动卫星通信系统。统。地面设备大，成本高，机动性差，手持终地面设备大，成本高，机动性差，手持终端不易实现。端不易实现。需用星上处理技术和大功率发射管及大口需用星上处理技术和大功率发射管及大口径天线径天线传播时延大，降低时延需要星上交换技术。传播时延大，降低时延需要星上交换技术。24高椭圆轨道高椭圆轨道(HEO)v高度：约高度：约40000km(远地点远地点)v周期：周期：12h24hv利用远地点附近开展业务，有利用远地点附近开展业务，有8h12h可看到可看到卫星，连续业务至少需要卫星，连续业务至少需要23颗卫星。颗卫星。v典型实例：典型实例：Molniyal (闪电卫星闪电卫星)Archimedes (阿基米德系统阿基米德系统 )25v优点：优点：可覆盖高纬度地区可覆盖高纬度地区地球站可工作在大仰角上，减小大气影响地球站可工作在大仰角上，减小大气影响可用简单的高增益非跟踪天线可用简单的高增益非跟踪天线发射成本较低发射成本较低在业务时间内不会发生掩蔽现象在业务时间内不会发生掩蔽现象v缺点：缺点：连续通信业务需要连续通信业务需要23颗卫星颗卫星当从一颗星向另一颗星切换时，需要电路当从一颗星向另一颗星切换时，需要电路中断保护措施中断保护措施26需要多普勒频移补偿功能需要多普勒频移补偿功能地球站必须从一颗星跟踪到另一颗星，地球站必须从一颗星跟踪到另一颗星，需要两副天线和一套跟踪设备需要两副天线和一套跟踪设备卫星天线必须有波束定位控制系统卫星天线必须有波束定位控制系统当近地点过低时，需要防辐射措施，因当近地点过低时，需要防辐射措施，因为卫星会经过范为卫星会经过范艾伦带艾伦带全球覆盖一般需星间链路全球覆盖一般需星间链路地面设备较大，成本高地面设备较大，成本高27中轨道中轨道(MEO)v高度：约高度：约2000km或或3000km20000kmv周期：周期：5h6h(对约对约10000km而言而言)v连续业务需要连续业务需要1516颗卫星颗卫星v典型实例：典型实例：vOdyssey (奥迪赛系统奥迪赛系统)vI-CO(全球卫星通信系统全球卫星通信系统)28低轨道低轨道(LEO)v高度：高度：5002000或或3000km(多在多在1500km以下以下)v周期：约周期：约1h45min(在在1000km高度高度)v有大约有大约12min可以看到卫星可以看到卫星(在在1000km高度高度)，连续业务需要连续业务需要2030颗卫星颗卫星v典型实例：典型实例：Iridium(铱系统铱系统)Globalstar(全球星系统全球星系统)Orbcomm(轨道通信系统轨道通信系统)29v优点：优点：可覆盖全球可覆盖全球传播时延短，服务质量好传播时延短，服务质量好频率资源可多次再用频率资源可多次再用抗毁性能好抗毁性能好传播损耗小，终端对卫星的仰角比较传播损耗小，终端对卫星的仰角比较大，要求有效全向辐射功率小，卫星大，要求有效全向辐射功率小，卫星和地面终端设备简单，适合个人移动和地面终端设备简单，适合个人移动卫星通信，手持终端易于实现。卫星通信，手持终端易于实现。研制费用低、研制较容易研制费用低、研制较容易30v缺点：缺点：连续通信业务需要多颗卫星连续通信业务需要多颗卫星复杂的网络设计，投资浩大复杂的网络设计，投资浩大一般需要星上处理和星间通信等技术一般需要星上处理和星间通信等技术较大的多普勒频移，需要频率补偿功能较大的多普勒频移，需要频率补偿功能当从一颗星向另一颗星切换时，需要电当从一颗星向另一颗星切换时，需要电路中断保护措施路中断保护措施地球站必须从一颗星跟踪到另一颗星，地球站必须从一颗星跟踪到另一颗星，需要两副天线和一套跟踪设备需要两副天线和一套跟踪设备317.1.4 移动卫星通信系统的特点移动卫星通信系统的特点v移动卫星通信系统具有的技术特点移动卫星通信系统具有的技术特点 系统庞大、构造复杂、技术要求高、用户系统庞大、构造复杂、技术要求高、用户(站址站址)数量多。数量多。 移动终端设备的体积、重量、功耗均受限，移动终端设备的体积、重量、功耗均受限，天线尺寸外形受限于安装的载体天线尺寸外形受限于安装的载体(如飞机、如飞机、汽车、船舶等汽车、船舶等)，手持终端的要求更加苛刻。，手持终端的要求更加苛刻。32 卫星天线波束应能适应地面覆盖区域的变卫星天线波束应能适应地面覆盖区域的变化并保持指向，用户移动终端的天线波束化并保持指向，用户移动终端的天线波束应能随用户的移动而保持对卫星的指向，应能随用户的移动而保持对卫星的指向，或者是全方向性天线波束。或者是全方向性天线波束。 移动卫星通信系统中的用户链路，其工作移动卫星通信系统中的用户链路，其工作频段受到一定的限制，一般在频段受到一定的限制，一般在200MHz10GHz。 因为移动终端的有效全向辐射功率因为移动终端的有效全向辐射功率EIRP有有限，对空间段的卫星转发器及星上天线需限，对空间段的卫星转发器及星上天线需专门设计，并采用多点波束技术和大功率专门设计，并采用多点波束技术和大功率技术以满足系统的要求。技术以满足系统的要求。33 由于移动体的运动，当移动终端与卫星由于移动体的运动，当移动终端与卫星转发器间的链路受到阻挡时，会产生转发器间的链路受到阻挡时，会产生“阴影阴影”效应，造成通信的阻断。对此，效应，造成通信的阻断。对此，移动卫星通行系统应使用户移动终端能移动卫星通行系统应使用户移动终端能够多星共视。够多星共视。 多颗卫星构成的卫星星座系统，需要建多颗卫星构成的卫星星座系统，需要建立星间通信链路和星上处理、星上交换。立星间通信链路和星上处理、星上交换。或者，需要建立具有交换和处理能力的或者，需要建立具有交换和处理能力的信关关口地球站。信关关口地球站。 要求较大的卫星轨道弧段。要求较大的卫星轨道弧段。347.1.5 移动卫星通信系统的工作频段移动卫星通信系统的工作频段v从技术观点来看，往返于移动体的最佳工作从技术观点来看，往返于移动体的最佳工作频率范围为频率范围为800MHz3GHz，因此，移动卫，因此，移动卫星通信中，卫星和移动终端之间的通信，通星通信中，卫星和移动终端之间的通信，通常采用常采用L波段波段(1.6/1.5GHz)、S波段波段(2.52.6GHz)。卫星和地球站之间的连接则。卫星和地球站之间的连接则可采用可采用C、Ku等波段。等波段。35移动卫星通信系统的基本组成移动卫星通信系统的基本组成367.1.6 移动卫星通信系统的关键技术移动卫星通信系统的关键技术1、卫星、卫星v轨道选定和发射控制技术轨道选定和发射控制技术v卫星大型多波束天线及控制、转发技术卫星大型多波束天线及控制、转发技术v星上交换和处理技术星上交换和处理技术v大型卫星平台技术大型卫星平台技术v星上大功率输出技术星上大功率输出技术v卫星星间通信技术卫星星间通信技术372、地面网络、地面网络v信道切换技术信道切换技术v系统内外频率兼容和干扰控制技术系统内外频率兼容和干扰控制技术v防窃听加密技术防窃听加密技术v高效纠错编译码算法和调制解调技术，多高效纠错编译码算法和调制解调技术，多址技术址技术v小型高效移动终端天线技术，包括手持机小型高效移动终端天线技术，包括手持机天线和机载天线天线和机载天线v网管和网控技术网管和网控技术v网络接续技术网络接续技术386.1.7 移动卫星通信系统的发展趋势移动卫星通信系统的发展趋势v重点发展低轨移动卫星通信系统重点发展低轨移动卫星通信系统v发展综合移动卫星通信系统，扩充功能发展综合移动卫星通信系统，扩充功能v与地面网络连接成为个人通信网与地面网络连接成为个人通信网v制定统一的国际标准和建议制定统一的国际标准和建议v开展国际间合作开发以及合作经营开展国际间合作开发以及合作经营v卫星技术、移动终端技术的进一步发展卫星技术、移动终端技术的进一步发展v频率资源利用的进一步研究频率资源利用的进一步研究397.2 移动卫星通信的电波传播移动卫星通信的电波传播7.2.1 多径衰落多径衰落v移动卫星通信中，电波在移动环境中传播时，移动卫星通信中，电波在移动环境中传播时，会遇到各种物体，经反射、散射、绕射等到会遇到各种物体，经反射、散射、绕射等到达接收天线，成为各个路径达到的合成波，达接收天线，成为各个路径达到的合成波，叫多径传播。叫多径传播。v各传播路径分量的幅度和相位各不相同，因各传播路径分量的幅度和相位各不相同，因此，合成信号起伏很大，称为多径衰落。此，合成信号起伏很大，称为多径衰落。v对于卫星通信，由于有一个较强的直射波存对于卫星通信，由于有一个较强的直射波存在，因此陆地、海洋和航空移动卫星多径传在，因此陆地、海洋和航空移动卫星多径传播都服从莱斯播都服从莱斯(Rice)分布。分布。40v 对付多径衰落的技术对付多径衰落的技术1、系统设计时的措施、系统设计时的措施v 应留有必要的多径衰落储备余量，具体做法应留有必要的多径衰落储备余量，具体做法a)先按符合莱斯分布的基本情况考虑，通常先按符合莱斯分布的基本情况考虑，通常取取K=10dB时对应的多径衰落深度作为基时对应的多径衰落深度作为基础。础。K为莱斯因子，为直射波功率和散射信为莱斯因子，为直射波功率和散射信号平均功率之比。号平均功率之比。b)考虑树林、建筑物等的遮蔽效应，平静海考虑树林、建筑物等的遮蔽效应，平静海面的镜面反射效应，以及飞机机翼、机尾，面的镜面反射效应，以及飞机机翼、机尾，船舶舱面上其它装置所附加的反射效应等船舶舱面上其它装置所附加的反射效应等因素，对衰落储备余量再作适当修正。因素，对衰落储备余量再作适当修正。41c)考虑工作频率、天线类型、天线增益、仰考虑工作频率、天线类型、天线增益、仰角、极化、波束畸变，以及天线对低仰角角、极化、波束畸变，以及天线对低仰角干扰有无鉴别抑制能力等因素，对衰落储干扰有无鉴别抑制能力等因素，对衰落储备余量作适当修正。备余量作适当修正。v从目前国际上的各种移动卫星通信系统来分从目前国际上的各种移动卫星通信系统来分析，多径衰落储备余量一般在析，多径衰落储备余量一般在35dB。对于。对于无遮蔽情况，典型的取无遮蔽情况，典型的取6dB；对于有遮蔽的；对于有遮蔽的情况，取情况，取10dB或更多一些。以上均指为采取或更多一些。以上均指为采取其他抗多径衰落措施时的值。其他抗多径衰落措施时的值。422、减小多径衰落影响的其他措施、减小多径衰落影响的其他措施v对于直射信号受遮蔽的情况，增加发送功率对于直射信号受遮蔽的情况，增加发送功率是一种有效办法，对于漫反射形成的多径干是一种有效办法，对于漫反射形成的多径干扰，增加发射功率并不能解决多大问题。扰，增加发射功率并不能解决多大问题。a)交织编码和卷积码相结合交织编码和卷积码相结合b)采用差分调制方式采用差分调制方式c)极化成形极化成形d)多单元天线以及空间分集多单元天线以及空间分集e)重复发送与多数判决重复发送与多数判决f)采用扩频技术与采用扩频技术与Rake接收机，但技术复杂接收机，但技术复杂437.2.2 多普勒效应多普勒效应v由于通信双方的相对运动，会使接收信号的由于通信双方的相对运动，会使接收信号的频率发生变化，此现象称为多普勒效应。由频率发生变化，此现象称为多普勒效应。由多普勒效应引起的附加频移称为多普勒频移。多普勒效应引起的附加频移称为多普勒频移。cosvfd44v多普勒效应的影响多普勒效应的影响多普勒效应使得信号载波频率发生偏移。多普勒效应使得信号载波频率发生偏移。这样，如果两个信号的发射频率间隔不够这样，如果两个信号的发射频率间隔不够大时（小于最大可能的多普勒频移），则大时（小于最大可能的多普勒频移），则接收端会产生相互干扰。接收端会产生相互干扰。会造成载波偏离接收机滤波器中心频率，会造成载波偏离接收机滤波器中心频率，从而使输出信号幅度下降（窄带滤波器）。从而使输出信号幅度下降（窄带滤波器）。会造成信号在一个码元的持续时间内有较会造成信号在一个码元的持续时间内有较大的相位误差，这会给载波同步带来极大大的相位误差，这会给载波同步带来极大困难，对于采用相干解调的数字卫星通信困难，对于采用相干解调的数字卫星通信影响较大。影响较大。45v抗多普勒频移的措施抗多普勒频移的措施a)地球站地球站卫星闭环频率控制卫星闭环频率控制b)星上多普勒频移预校正星上多普勒频移预校正c)接收机频率的预校正接收机频率的预校正d)发射机频率的预校正发射机频率的预校正e)进行系统设计时，工作频率可以适当选进行系统设计时，工作频率可以适当选低一些低一些f)普遍采用差分调制，并且不用相干检测普遍采用差分调制，并且不用相干检测g)解调器具有校正多普勒效应的功能解调器具有校正多普勒效应的功能467.2.3 电离层对电波传播的影响电离层对电波传播的影响v对于卫星通信，电离层的主要影响是闪烁。对于卫星通信，电离层的主要影响是闪烁。电离层闪烁会影响电波的幅度、相位、极电离层闪烁会影响电波的幅度、相位、极化和到达方向等，对接收信号产生衰落。化和到达方向等，对接收信号产生衰落。v在链路功率预算时要留有一定的衰落储备在链路功率预算时要留有一定的衰落储备余量来补偿电离层闪烁。余量来补偿电离层闪烁。v解决电离层闪烁的有效措施是时间分集或解决电离层闪烁的有效措施是时间分集或编码分集，包括重复发送与多数判决等措编码分集，包括重复发送与多数判决等措施。施。476.2.4 对流层对电波传播的影响对流层对电波传播的影响v当电波通过对流层时，会受到对流层中氧分当电波通过对流层时，会受到对流层中氧分子、水蒸气分子和云、雾、雨、雪等的吸收子、水蒸气分子和云、雾、雨、雪等的吸收和散射，从而对信号产生损耗。这种损耗于和散射，从而对信号产生损耗。这种损耗于电波频率、波束的仰角、气候以及地理位置电波频率、波束的仰角、气候以及地理位置等有密切的关系。等有密切的关系。v对流层对移动卫星信道的影响包括：气体吸对流层对移动卫星信道的影响包括：气体吸收、降雨损耗、云雾损耗、大气折射、大气收、降雨损耗、云雾损耗、大气折射、大气闪烁、波导传播、去极化效应等。闪烁、波导传播、去极化效应等。v各种损耗在链路率预算时要计入链路损耗中。各种损耗在链路率预算时要计入链路损耗中。487.3 静止轨道静止轨道(GEO)移动卫星通信系统移动卫星通信系统v静止轨道移动卫星通信业务目前主要由国际静止轨道移动卫星通信业务目前主要由国际移动卫星组织的移动卫星组织的INMARSAT提供，提供全球提供，提供全球范围内的移动卫星通信，广泛采用星上处理范围内的移动卫星通信，广泛采用星上处理和多点波束天线技术，从而降低地面设备体和多点波束天线技术，从而降低地面设备体积、功耗，进而实现手持式通信。积、功耗，进而实现手持式通信。v对于区域移动卫星通信系统，采用静止轨道对于区域移动卫星通信系统，采用静止轨道系统一般只需要一颗卫星，建设成本较低，系统一般只需要一颗卫星，建设成本较低，因此也有很多应用。因此也有很多应用。497.3.1 国际移动卫星通信系统国际移动卫星通信系统(INMARSAT)v背景背景v国际移动卫星通信组织（原国际海事卫星组国际移动卫星通信组织（原国际海事卫星组织），成立于织），成立于1979年，总部设在英国伦敦，年，总部设在英国伦敦，中国是创始成员国之一。中国是创始成员国之一。vInmarsat是为企业和政府用户提供全球移动是为企业和政府用户提供全球移动卫星通信解决方案的全球领先供应商，它通卫星通信解决方案的全球领先供应商，它通过由分布在全球过由分布在全球86个国家的个国家的260个合作伙伴个合作伙伴组成的全球性业务网络提供服务。组成的全球性业务网络提供服务。50v网络网络v空间段：目前，空间段：目前，Inmarsat空间段由空间段由10颗静止颗静止轨道卫星组成，主要是第三代和第四代卫星，轨道卫星组成，主要是第三代和第四代卫星，第三代由第三代由4颗颗GEO卫星卫星(外加一颗备用卫星外加一颗备用卫星)构成，第四代计划由构成，第四代计划由3颗颗GEO卫星构成，目卫星构成，目前已发射前已发射2颗。颗。v网络控制中心（网络控制中心（NOC）：位于伦敦市中心的）：位于伦敦市中心的Inmarsat总部，负责监测、协调和控制网络总部，负责监测、协调和控制网络内所有卫星的操作和运行。内所有卫星的操作和运行。v地面站（地面站（LES）：由各国）：由各国Inmarsat签字者建签字者建设并经营设并经营,分布于全球，既是卫星系统与地面分布于全球，既是卫星系统与地面陆地电信网络的接口，又是控制和接入中心。陆地电信网络的接口，又是控制和接入中心。51525354v在在Inmarsat系统中，系统中，Inmarsat总部只负责总部只负责运营空间段，各签字者负责建立各自的地运营空间段，各签字者负责建立各自的地面站和直接向用户提供服务。面站和直接向用户提供服务。vInmarsat的中国签字者是交通部北京船舶的中国签字者是交通部北京船舶通信导航公司（英文简称通信导航公司（英文简称MCN），是国务），是国务院批准代表中国参加国际移动卫星组织院批准代表中国参加国际移动卫星组织(Inmarsat)的中国唯一成员，是的中国唯一成员，是Inmarsat所有中国事务的唯一合法经办机构，负责所有中国事务的唯一合法经办机构，负责Inmarsat在中国的经营和管理工作。在中国的经营和管理工作。55vMCN的主要业务为：运行北京地面站，提供的主要业务为：运行北京地面站，提供移动卫星通信网络服务；办理终端设备入网、移动卫星通信网络服务；办理终端设备入网、启用事宜；销售卫星终端设备；开发通信应启用事宜；销售卫星终端设备；开发通信应用系统，提供系统集成服务；从事用户使用用系统，提供系统集成服务；从事用户使用Inmarsat所有业务的国际所有业务的国际/国内帐务结算；提国内帐务结算；提供移动卫星通信技术咨询。供移动卫星通信技术咨询。v此外，在中国还有遍布各地的此外，在中国还有遍布各地的Inmarsat终端终端代理销售网络。代理销售网络。56v服务服务vInmarsat为需要可靠和创新的陆地、海上或为需要可靠和创新的陆地、海上或空中语音和数据通信的政府和企业客户提供空中语音和数据通信的政府和企业客户提供种类丰富的领先移动和固定卫星服务。种类丰富的领先移动和固定卫星服务。Inmarsat网络覆盖了几乎整个地球，其中包网络覆盖了几乎整个地球，其中包括全球括全球98%以上的陆地（除极区）。以上的陆地（除极区）。vInmarsat开发了多种不同类型的业务系统，开发了多种不同类型的业务系统，提供不同类型的移动终端。提供不同类型的移动终端。57vInmarsat-A 模拟系统模拟系统 vInmarsat-B 是是A型的数字式接替产品，可提型的数字式接替产品，可提供实时的直播数字电话、传真和电传服务，供实时的直播数字电话、传真和电传服务，还提供数据通信业务和高速数据通信业务，还提供数据通信业务和高速数据通信业务，也可传输图像。也可传输图像。58vInmarsat C和和mini-C(海上和陆地版本海上和陆地版本) 低速低速数据小型终端，支持数据、传真业务，广泛数据小型终端，支持数据、传真业务，广泛用于群呼安全网，车、船管理网，遥测、遥用于群呼安全网，车、船管理网，遥测、遥控和数据采集，以及遇险报警等。控和数据采集，以及遇险报警等。Inmarsat mini-C系统是从系统是从Inmarsat C演化而来的产品，演化而来的产品，主要针对小型海上和陆地移动用户。主要针对小型海上和陆地移动用户。 59vInmarsat D+ 全球卫星短信息服务系统的地全球卫星短信息服务系统的地面终端，提供具有集成面终端，提供具有集成GPS支持的双向数据支持的双向数据通信，支持总部与边远地区人员、无人值守通信，支持总部与边远地区人员、无人值守设备和传感器之间的双向短信息通信。适用设备和传感器之间的双向短信息通信。适用于跟踪、追踪、短数据消息和于跟踪、追踪、短数据消息和SCADA（数据（数据采集与监视控制）应用。采集与监视控制）应用。60vInmarsat E 卫星应急无线电示位标卫星应急无线电示位标(EPIRB) 终端，终端，1.6GHz，是全球海上遇险告警专用设，是全球海上遇险告警专用设备。船舶遇险时，备。船舶遇险时， E型终端将漂浮海面，并型终端将漂浮海面，并立即发出告警信号（包括位置坐标、船舶的立即发出告警信号（包括位置坐标、船舶的等级等），经卫星传到等级等），经卫星传到 Inmarsat的应急无线的应急无线电示位标处理器。通常，遇险信息能在一分电示位标处理器。通常，遇险信息能在一分钟之内传送到搜救中心，进行救援部署。该钟之内传送到搜救中心，进行救援部署。该系统把海事卫星静止轨道技术与全球定位系系统把海事卫星静止轨道技术与全球定位系统（统（GPS）结合到一起，并会同海上遇险安）结合到一起，并会同海上遇险安全系统协调工作，因而大大提高了示位精度。全系统协调工作，因而大大提高了示位精度。v目前常用的是目前常用的是COSPAS/SARSAT EPIRB 406MHz卫星搜救系统。卫星搜救系统。6162vInmarsat mini-M（海上、便携车载和高增（海上、便携车载和高增益版本）益版本）M型是型是B型的简化型，可提供可靠的型的简化型，可提供可靠的数字服务，包括语音、数字服务，包括语音、2.4Kbps数据传输数据传输（用于电子邮件和图像传输）、传真。目前（用于电子邮件和图像传输）、传真。目前M型主要业务是提供电话业务。型主要业务是提供电话业务。63便携便携固定固定车载车载船载船载6465v卫星新干线卫星新干线 Inmarsat BGANv2005年底，年底，Inmarsat推出一项新的全球宽带推出一项新的全球宽带网络业务网络业务BGSN，它是具有宽带网络接入、，它是具有宽带网络接入、移动实时视频直播、兼容移动实时视频直播、兼容3G等多种前卫通信等多种前卫通信能力的新一代能力的新一代Inmarsat全球卫星宽带局域网全球卫星宽带局域网的简称。的简称。vBGAN将对将对85的全球陆地面积提供无缝隙的全球陆地面积提供无缝隙网络覆盖。承载最高达网络覆盖。承载最高达492Kbps的高速互联的高速互联网接入、话音、传真、网接入、话音、传真、ISDN、短信、语音信、短信、语音信箱等多种业务应用模式。箱等多种业务应用模式。66676869vBGAN设备主要有便携终端和车载终端两类。设备主要有便携终端和车载终端两类。v便携终端：便携终端：TT (Thrane & Thrane)的探险家的探险家(EXPLORER)系列系列110/300/500/700，创值的，创值的WideyeSabre 1，休斯公司的，休斯公司的HNS 9201 70v车载终端：车载终端：TT的探险家的探险家527，休斯的，休斯的HNS 9250 71vInmarsat Fleet F77, F55和和F33 为满足海事应为满足海事应用中不断增加的对电子邮件和数据传输的要求用中不断增加的对电子邮件和数据传输的要求而设计的一系列船用通信服务。支持语音、传而设计的一系列船用通信服务。支持语音、传真、移动真、移动ISDN（F77、F55和和F33服务速度分服务速度分别为别为128kbps、64Kbps，9.6kbps）以及移动）以及移动分组数据业务。分组数据业务。Fleet 77还满足最新的全球海还满足最新的全球海上遇险和安全系统要求。上遇险和安全系统要求。 72vAero-M卫星电话系统卫星电话系统 vAero-M 卫星电话系统是小型和中型尺寸飞卫星电话系统是小型和中型尺寸飞机的最终解决方案，以较低的安装成本获得机的最终解决方案，以较低的安装成本获得标准的语音、传真和数据业务。标准的语音、传真和数据业务。 73vSwift 64v是是Inmarsat最新推出的为民用航班最新推出的为民用航班,商业航班商业航班,政府用机所提供的业务。可以提供政府用机所提供的业务。可以提供64kbps速速率的带宽，以满足高质量的语音，率的带宽，以满足高质量的语音，E-MAIL，Internet，企业内部局域网的接入，视频会，企业内部局域网的接入，视频会议等业务。议等业务。v SwiftBroadband v空中宽带业务，最高速率空中宽带业务，最高速率432kbps。74vIsatPhone 手持式双模卫星电话（卫星模式手持式双模卫星电话（卫星模式/GSM模式），通过运行在模式），通过运行在Inmarsat四代卫四代卫星系统下的手持式终端提供话音服务，是目星系统下的手持式终端提供话音服务，是目前体积最小的海事卫星终端，此项业务目前前体积最小的海事卫星终端，此项业务目前利用印度洋上方的卫星，主要覆盖亚洲、非利用印度洋上方的卫星，主要覆盖亚洲、非洲大部分区域，预计洲大部分区域，预计2008年实现全球覆盖。年实现全球覆盖。7576vInmarsat资费标准资费标准vMinim站：站：2.3美元美元/分钟分钟 vM4站：站：2.5美元美元/分钟（分钟（4.8K语音）语音） 6.5美美元元/分钟（分钟（64K数据）数据）vBGAN分成很多种套餐，资费不等分成很多种套餐，资费不等话音：约话音：约1美元美元/分钟分钟短信息：短信息：0.45美元美元/条条IP业务：业务：37美元美元/Mbyte和其他卫星系统通信：和其他卫星系统通信：2.516.8美元美元/分钟分钟777.3.2 亚洲蜂窝系统亚洲蜂窝系统ACeSv背景背景vACeS (Asian Cellular Satellite) 系统的目标是为系统的目标是为亚洲范围内的国家提供区域性的移动卫星通信业务，亚洲范围内的国家提供区域性的移动卫星通信业务，包括数字语音、传真、短消息和数据传输服务，并包括数字语音、传真、短消息和数据传输服务，并实现与地面公用电话交换网实现与地面公用电话交换网PSTN和地面移动通信和地面移动通信网网PLMN（GSM网络）的无缝链接网络）的无缝链接。v由印度尼西亚的由印度尼西亚的PSN公司、美国洛克希德公司、美国洛克希德-马丁马丁（Lockheed Martin）全球通信公司、菲律宾长途）全球通信公司、菲律宾长途电话公司电话公司(PLDT)和泰国和泰国Jasmine公司共同组建的合公司共同组建的合股公司。股公司。7879v空间段空间段vACeS卫星通讯系统的卫星主体由美国络克卫星通讯系统的卫星主体由美国络克希德马丁公司制造。希德马丁公司制造。 v2000年发射的年发射的Garuda-1同步卫星，定位于赤同步卫星，定位于赤道上空东经道上空东经123 。卫星预计运行。卫星预计运行12年，可以年，可以同时接入同时接入11000路电话，用户总容量可达两路电话，用户总容量可达两百万。独立而相同的两个百万。独立而相同的两个12m抛物面反射器抛物面反射器装在卫星两边的支架上，分别用于发射和接装在卫星两边的支架上，分别用于发射和接收，产生收，产生140个点波束，使用星上处理和波个点波束，使用星上处理和波束间呼叫寻路功能。束间呼叫寻路功能。8081v地面站地面站：负责将：负责将ACeS 卫星网络接入到世界卫星网络接入到世界各地的地面网络或将地面网络接入到各地的地面网络或将地面网络接入到Aces卫卫星网络。总部设在印度尼西亚的雅加达。它星网络。总部设在印度尼西亚的雅加达。它将用户接入到基于卫星的移动通讯服务，目将用户接入到基于卫星的移动通讯服务，目前共有三个地面站，分别在印度尼西亚的雅前共有三个地面站，分别在印度尼西亚的雅加达、菲律宾的马尼拉、泰国曼谷。在印尼加达、菲律宾的马尼拉、泰国曼谷。在印尼的巴登岛上则有一个网络控制中心和一个卫的巴登岛上则有一个网络控制中心和一个卫星监控站。星监控站。v通信方式：通信方式：ACeS用户之间将直接经由用户之间将直接经由Garuda-1进行通信。进行通信。ACeS用户与地面公众用户与地面公众网用户之间的通信则经由卫星下行至地面入网用户之间的通信则经由卫星下行至地面入口网来实现。口网来实现。82vACeS的地面设备的地面设备 信关站天线信关站天线 Ericsson手持机手持机83vACeS通信链