徐 烽,陳 鵬

(中國空間技術(shù)研究院西安分院,西安 710100)

1 引 言

衛(wèi)星通信是地球站之間或航天器與地球站之間利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器進行的無線電通信,主要包括衛(wèi)星固定通信、衛(wèi)星移動通信、衛(wèi)星直接廣播和衛(wèi)星中繼通信四大領(lǐng)域。前三者是地球站之間利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器進行的,后者是航天器與地球站之間利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器進行的[1]。衛(wèi)星移動通信由于具有覆蓋范圍廣、建站成本和通信成本與距離無關(guān)等優(yōu)點,是實現(xiàn)全球移動通信必不可少的手段,而且特別適合難以鋪設(shè)有線通信設(shè)施地區(qū)的移動通信需求。

衛(wèi)星通信始于20世紀60年代,在70～80年代達到鼎盛時期。80年代末、90年代以后,由于光纖通信系統(tǒng)和地面蜂窩移動通信的迅速崛起,衛(wèi)星通信失去了傳統(tǒng)的國際、國內(nèi)長途通信和陸地移動通信等主要領(lǐng)地[2]。但進入新世紀以來,衛(wèi)星通信定位更加合理,揚長避短,在與其它通信方式的競爭中仍有了長足的發(fā)展。從地理上看,增長最快的地區(qū)將在北美、中國、南亞,以及拉丁美洲和中歐的一些地區(qū)中[3]。從目前衛(wèi)星通信的發(fā)展特點看,衛(wèi)星移動通信仍然是發(fā)展較快的業(yè)務(wù),對相關(guān)市場動態(tài)和技術(shù)發(fā)展進行緊密的跟蹤是有必要的。

2 衛(wèi)星移動通信的發(fā)展動態(tài)

從全球衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)鏈來看,“衛(wèi)星通信服務(wù)”的銷售收入占整個行業(yè)鏈的50%以上,并持續(xù)增長[4]。據(jù)衛(wèi)星通信專業(yè)國際咨詢公司Euroconsult分析,衛(wèi)星行業(yè)在2008年保持了強勁增長,衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)(MSS)行業(yè)運營商的收入超過了12億美元。雖受到金融危機的影響,但地面網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋地區(qū)的關(guān)鍵性移動通信對衛(wèi)星移動通信的需求仍然十分強勁。2009年,衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)仍保持強勁增長態(tài)勢,增長率為11%,其中衛(wèi)星移動通信服務(wù)也保持穩(wěn)定增長。

從目前的衛(wèi)星移動通信市場發(fā)展情況看,靜止軌道衛(wèi)星移動通信發(fā)展是最好的,而且其中的許多系統(tǒng)已經(jīng)支持手持機通信;另一方面,中低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)發(fā)展不景氣。

2.1 靜止軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)

靜止軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中,提供全球覆蓋的有“國際移動衛(wèi)星”(Inmarsat)系統(tǒng),提供區(qū)域覆蓋的亞洲蜂窩衛(wèi)星(ACeS)系統(tǒng)、瑟拉亞衛(wèi)星(Thuraya)系統(tǒng)、MSAT(已改稱 SkyTerra)系統(tǒng)和TerraStar系統(tǒng)等[2]。上述系統(tǒng)中波束覆蓋包含中國的有Inmarsat、Thuraya和ACeS系統(tǒng)[5]。

2.1.1 國際移動衛(wèi)星(Inmarsat)系統(tǒng)

Inmarsat系統(tǒng)是由國際移動衛(wèi)星公司經(jīng)營的全球衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。自1982年開始經(jīng)營以來,該系統(tǒng)衛(wèi)星已發(fā)展到第四代,且其第五代衛(wèi)星也已在開發(fā)之中?，F(xiàn)在國際移動衛(wèi)星公司已發(fā)展成為世界上唯一能為海、陸、空各行業(yè)用戶提供全球化、全天候、全方位公眾通信和遇險安全通信服務(wù)的企業(yè)[6]。

目前Inmarsat利用11顆GEO衛(wèi)星組成的3個星座在全球范圍提供衛(wèi)星移動通信服務(wù),其中最新的是其3顆Inmarsat-4衛(wèi)星。Inmarsat-4衛(wèi)星采用了一副能產(chǎn)生多波束的9 m直徑的L頻段大天線和一臺具有信道選擇和波束成形功能的透明彎管式數(shù)字信號處理器(DSP),共有200個點波束、19個寬波束和1個全球波束,其點波束提供用戶終端的衛(wèi)星等效全向輻射功率強度高達67 dBW。它的應(yīng)用將使用戶終端進一步小型化,實現(xiàn)手持式用戶終端電話通信,并使通信數(shù)據(jù)速率進一步提高,實現(xiàn)432 kbit/s高清晰視頻直播移動通信。Inmarsat-4衛(wèi)星支持所有Inmarsat業(yè)務(wù)和寬帶全球區(qū)域網(wǎng)(BGAN)新業(yè)務(wù),后者包含因特網(wǎng)、內(nèi)部網(wǎng)、視頻點播、視頻會議等接入業(yè)務(wù)[7]。

Inmarsat在2010年8月與波音公司簽約,由其制造3顆第五代衛(wèi)星Inmarsat-5,構(gòu)建下一代全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)Global Xpress,為60cm的VSAT終端提供下行50Mbit/s、上行5Mbit/s的高速數(shù)據(jù)傳輸。每顆Inmarsat-5衛(wèi)星有效載荷有89個Ka頻段的點波束,獨立于現(xiàn)有的L頻段衛(wèi)星提供移動或固定的通信服務(wù)。Global Xpress系統(tǒng)計劃在2014年完成部署。

2.1.2 亞洲蜂窩衛(wèi)星(ACeS)系統(tǒng)

亞洲蜂窩衛(wèi)星(ACeS)系統(tǒng)是由印度尼西亞等國家建立起來的區(qū)域性個人衛(wèi)星移動通信系統(tǒng),覆蓋東亞、東南亞和南亞地區(qū),它的覆蓋面積超過了2.848×107km2,覆蓋區(qū)國家總?cè)丝诩s為 30億。ACeS系統(tǒng)能夠向地面上固定式、移動式、便攜式和手持式等各類用戶終端提供雙模(衛(wèi)星-GSM900)的話音、傳真、低速數(shù)據(jù)、因特網(wǎng)服務(wù)以及區(qū)域性漫游等項業(yè)務(wù)[5,8]。

ACeS系統(tǒng)利用一顆Garuda衛(wèi)星完成覆蓋。Garuda衛(wèi)星重4500kg,功率為14 kW,設(shè)計壽命12年,服務(wù)區(qū)覆蓋整個亞洲。Garuda星上裝有兩副12 m直徑的L頻段收發(fā)大天線,共有140個點波束,覆蓋我國約為45個點波束,其等效全向輻射功率強度高達73 dBW。該星可同時提供11000條電話信道,用戶總?cè)萘靠蛇_200萬,可在星上進行話路的路由和交換。

2006年9月,ACeS與 Inmarsat達成合作,通過ACeS的Garuda 1衛(wèi)星和Inmarsat的Inmarsat-4系列衛(wèi)星提供全球衛(wèi)星移動通信服務(wù)。

2.1.3 瑟拉亞衛(wèi)星(Thuraya)系統(tǒng)

Thuraya系統(tǒng)是一個由總部設(shè)在阿聯(lián)酋阿布扎比的Thuraya衛(wèi)星通信公司建立的區(qū)域性靜止衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。Thuraya系統(tǒng)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)覆蓋包括歐洲、北非、中非、南非大部、中東、中亞、南亞等110個國家和地區(qū),約涵蓋全球1/3的區(qū)域,可以為23億人口提供衛(wèi)星移動通信服務(wù)。Thuraya系統(tǒng)終端整合了衛(wèi)星、GSM、GPS 3種功能,向用戶提供語音、短信、數(shù)據(jù)(上網(wǎng))、傳真、GPS定位業(yè)務(wù)。Thuraya衛(wèi)星發(fā)射重量5250kg,在軌重量3200kg,太陽能電池提供11～13 kW的功率,星上載有12.25 m口徑衛(wèi)星天線,可以產(chǎn)生250～300個波束,提供和GSM 兼容的移動電話業(yè)務(wù)。移動衛(wèi)星終端包括手持、車載和固定終端等。Thuraya總共可提供13750條信道,信道帶寬27.7 kHz,調(diào)制方式為π/4-QPSK,多址方式為FDMA/TDMA,信道比特速率46.8 kbit/s,可以為終端提供2.4/4.8/9.6 kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率[5]。

最近幾年Thuraya業(yè)務(wù)發(fā)展順利。2007年,Thuraya推出衛(wèi)星/GSM雙模移動電話Thuraya SG-2520;2008年1月,Thuraya-3衛(wèi)星升空,進一步擴展了在亞洲和澳大利亞的覆蓋;2009年,Thuraya推出號稱世界上最堅固的衛(wèi)星電話Thuraya XT.

2.1.4 SkyTerra(原MSAT)

SkyTerra公司,原稱 MSV(Mobile Satellite Ventures),2010年7月,SkyTerra又改名為LightSquared。MSV原來通過MSAT-1和MSAT-2兩顆GEO衛(wèi)星提供衛(wèi)星移動電話服務(wù)。2010年11月,委托波音公司制造的SkyTerra 1衛(wèi)星成功發(fā)射,該衛(wèi)星使用波音的702HP平臺,重5360kg,設(shè)計壽命15年。

LightSquared利用SkyTerra 1衛(wèi)星構(gòu)建SkyTerra系統(tǒng),該系統(tǒng)通過結(jié)合衛(wèi)星和地面技術(shù),在全美國范圍內(nèi)提供4G-LTE無線寬帶網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)有的支持WiFi的設(shè)備,如 PC、筆記本等,可以通過數(shù)據(jù)卡、嵌入式Modem、路由器等連接到LightSquared LTE衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。LightSquared預(yù)計到2012年即可在智能電話和其它一些新型的下一代設(shè)備上提供其新的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù),其SkyTerra2衛(wèi)星計劃在2011年發(fā)射。

另外,值得一提的是MSV在2001年9.11事件之后提出的ATC技術(shù)[9]。ATC全稱為Ancillary Terrestrial Component,即輔助地面組件,通過ATC技術(shù)的應(yīng)用,可以實現(xiàn)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)的無縫集成,用戶在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)之間可以實現(xiàn)透明地轉(zhuǎn)換。ATC基站和GEO衛(wèi)星復(fù)用同一頻段,并且采用幾乎相同的空中接口形式,手持機只需要采用單模式即可(主要指射頻和基帶部分單模式)。

2.1.5 TerraStar

TerreStar公司在2009年7月成功發(fā)射大容量專用靜止軌道移動通信衛(wèi)星TerraStar-1,可與WCDMA、CDMA2000或者LTE等多種新技術(shù)體制結(jié)合開發(fā)終端。TerraStar-1提供下一代全IP衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),覆蓋范圍包括美國、波多黎各和美國維爾京群島,可提供語音和數(shù)據(jù)服務(wù)。TerraStar-1用戶鏈路天線直徑達18 m,采用2 GHz的S頻段頻率,衛(wèi)星重6900kg,支持與地面蜂窩網(wǎng)中同樣大小的手持機通信。

2010年10月,TerreStar Corporation宣布其控股子公司 TerreStar Networks重組。2010年11月,由AT&T提供的TerreStar GENUS蜂窩/衛(wèi)星雙模智能電話投入使用,該終端設(shè)計輕便,使用內(nèi)置天線,可利用TerreStar-1衛(wèi)星提供的網(wǎng)絡(luò)覆蓋提供衛(wèi)星移動通信服務(wù)(包括語音、數(shù)據(jù)、短消息業(yè)務(wù))。

2.2 中軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)

中軌衛(wèi)星移動系統(tǒng)中最廣為人知的是Odyssey系統(tǒng)和ICO系統(tǒng),另外歐空局也曾設(shè)計了一個MAGSS-14系統(tǒng)。但由于一些商業(yè)原因,它們均已被取消或到目前仍未成功運行。新的O3b中軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)則試圖在提供衛(wèi)星寬帶接入的基礎(chǔ)上提供語音通信服務(wù)。

2.2.1 Odyssey系統(tǒng)

Odyssey(奧德賽)系統(tǒng)是由TRW公司推出的中軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)[10]。Odyssey系統(tǒng)可以作為現(xiàn)存陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)的補充和擴展,支持動態(tài)、可靠、自動、用戶透明的服務(wù)。系統(tǒng)最主要的用戶終端是手持機。系統(tǒng)可以提供各種業(yè)務(wù),包括語音、傳真、數(shù)據(jù)、尋呼、報文、定位等。手持機的數(shù)據(jù)速率可以達到2.4 kbit/s,還可以提供4.8～19.2 kbit/s的數(shù)據(jù)速率。因與ICO系統(tǒng)之間商業(yè)上的原因,Odyssey系統(tǒng)已于1997年12月被取消,而TRW則成為ICO的大股東。

2.2.2 ICO系統(tǒng)

ICO(Intermediate Circular Orbit)全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)[11]是由ICO全球通信有限公司經(jīng)營的。ICO系統(tǒng)由空間段和地面段組?？臻g段是位于中圓軌道的12顆星,地面段稱為ICONET。ICO系統(tǒng)與現(xiàn)有地面固定和移動通信網(wǎng)相聯(lián),構(gòu)一個完整的天地結(jié)合的系統(tǒng),利多模手機或其它終端實現(xiàn)隨時隨地的通信。ICO系統(tǒng)的空間段由 12顆處在中等軌道高度(MEO)上的衛(wèi)星組成,其中10顆是主用衛(wèi)星,另2顆為在軌備用衛(wèi)星。系統(tǒng)采用傾斜圓軌道,軌道高度為10390km,軌道傾角45°,所有衛(wèi)星分布在相互垂直的2根軌道面上,每根軌道面有1顆備份衛(wèi)星。ICO衛(wèi)星發(fā)射重量2600kg,設(shè)計壽命約12年。衛(wèi)星使用了砷化鎵太陽能電池,能在衛(wèi)星壽命末期提供超過8700W的功率。每顆衛(wèi)星可提供4500條信道。ICO衛(wèi)星采用了獨立的用戶鏈路收發(fā)天線。兩副天線安裝在ICO衛(wèi)星星體上,其口徑超過2 m,并采用了數(shù)字波束形成技術(shù)。每副用戶鏈路天線由127個輻射單元組成,用于產(chǎn)生163個收或發(fā)點波束。每個ICO點波束將為用戶鏈路提供最小8 dB、平均超過10dB的鏈路余量。

由于銥系統(tǒng)的影響,ICO全球通信公司在2000年2月18日申請破產(chǎn)保護,5月3日美國破產(chǎn)法庭批準ICO全球通信公司的重組計劃,Craig McCaw同意向新ICO全球通信公司注資12億美元,5月17日正式成立新ICO全球通信公司,繼續(xù)ICO項目。由于負責衛(wèi)星制造的Boeing公司沒能按期交付衛(wèi)星,截至2010年底,ICO系統(tǒng)只有一顆衛(wèi)星在軌(2001年6月發(fā)射升空)。

2008年4月,ICO公司發(fā)射了一顆GEO衛(wèi)星“ICO-G1”,提供衛(wèi)星移動通信服務(wù),該星有可能替代一直未成功投入運行的中軌ICO系統(tǒng)。

2.2.3 MAGSS-14系統(tǒng)

MAGSS-14(Medium Altitude Global Satellite System)是設(shè)計支持手持機和移動終端語音通信的中軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)[12],由歐空局開發(fā)。MAGSS-14系統(tǒng)的空間段包括14顆中軌道衛(wèi)星組成的星座,這種設(shè)計非常利于系統(tǒng)的階梯型升級,并可完成全球覆蓋,系統(tǒng)在 L頻段上實現(xiàn)與用戶終端的通信。目前該系統(tǒng)仍未成功部署。

2.2.4 O3b

O3b是一個新的中軌衛(wèi)星通信系統(tǒng),通過衛(wèi)星提供寬帶網(wǎng)絡(luò)接入,可提供語音通信和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),由O3b網(wǎng)絡(luò)公司開發(fā)。O3b網(wǎng)絡(luò)公司是由互聯(lián)網(wǎng)巨頭Google、媒體巨頭馬隆(John Malone)旗下的海外有線電視運營商Liberty Global和匯豐銀行等組織在2007年聯(lián)合組建的一家互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)公司。

O3b在亞洲、非洲、拉丁美洲和中東等地區(qū)超過150個國家提供衛(wèi)星通信服務(wù),為電信運營商和ISP提供一個光纖速率的衛(wèi)星骨干網(wǎng)絡(luò)。O3b將成為世界上第一個使用MEO衛(wèi)星的超低延遲、Ka頻段、擁有光纖速率的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。O3b衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器具有GEO衛(wèi)星系統(tǒng)3～4倍的容量,這使得用戶可以享受類似光纖接入的網(wǎng)絡(luò)帶寬。由于使用MEO衛(wèi)星,使得網(wǎng)絡(luò)往返時延僅約100ms。

O3b衛(wèi)星星座計劃在2012年部署,將首先發(fā)射8顆衛(wèi)星組成第一階段的星座,以后將擴展至16顆衛(wèi)星。

2.3 低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)

自20世紀90年代以來,低軌衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)廣受關(guān)注,世界各國研發(fā)了多個低軌衛(wèi)星移動通信系統(tǒng),而2000年銥星系統(tǒng)的破產(chǎn),導(dǎo)致這股熱潮迅速降溫。幾個典型的低軌衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)包括Iridium、Globalstar、Orbcomm、Teledesic等 ,目前成功運行的只有Iridium、Globalstar、Orbcomm這3個系統(tǒng)。

2.3.1 Iridium

銥系統(tǒng)是由66顆低軌衛(wèi)星組成的低軌衛(wèi)星全球移動通信系統(tǒng),1998年11月開始商業(yè)運營,2000年3月破產(chǎn),2001年新的銥衛(wèi)星公司成立,并重新提供通信服務(wù)。該系統(tǒng)全球覆蓋包含兩極地區(qū),星上轉(zhuǎn)發(fā)器采用先進的處理和交換技術(shù),多點波束天線,且有星際鏈路,是最先進的低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng);其星際鏈路和饋線鏈路為Ka頻段,用戶鏈路為L頻段,它提供電話、傳真、數(shù)據(jù)和尋呼等業(yè)務(wù)。用戶終端有單模、雙模和三模手機,車載機和固定終端[7]。新的銥星公司成立后,由于得到政府的扶持和美國軍方的大訂單,目前運轉(zhuǎn)良好。

目前銥衛(wèi)星公司正在積極開發(fā)其新的“NEXT”衛(wèi)星星座計劃[13]。NEXT是一個對第二代衛(wèi)星星座的大膽構(gòu)想。NEXT沿用現(xiàn)有的Iridium星座結(jié)構(gòu),完成對整個地球的100%的覆蓋。設(shè)計81顆衛(wèi)星(66顆代替現(xiàn)有星座,6顆在軌備份,9顆地面?zhèn)浞?。NEXT將大大提升現(xiàn)有的Iridium移動通信服務(wù)(更高的數(shù)據(jù)速率、更強的服務(wù)和設(shè)備,可利用IP技術(shù)的優(yōu)勢,并與現(xiàn)有設(shè)備后向兼容)。NEXT還可以為商家、政府、科研機構(gòu)等提供在衛(wèi)星上放置傳感器載荷的服務(wù),可實現(xiàn)對地球表面和大氣的7×24小時的實時監(jiān)控。NEXT預(yù)計在2017年完成部署。

2.3.2 Globalstar

全球星系統(tǒng)是由48顆低軌衛(wèi)星組成的全球衛(wèi)星移動通信系統(tǒng),1999年開始商業(yè)運營。衛(wèi)星采用透明轉(zhuǎn)發(fā)器、多波束天線,用戶鏈路和饋線鏈路同為VHF頻段,向用戶提供尋呼、傳真、短數(shù)據(jù)和定位等業(yè)務(wù)。用戶終端有手機、車載、機載、船載等移動終端,以及半固定和固定終端[7]。

進入21世紀之后,Globalstar的業(yè)務(wù)發(fā)展不太理想,不過2009年,Globalstar成功獲得法國出口信貸機構(gòu)Coface的融資,這將對其以后業(yè)務(wù)發(fā)展提供充足的資金動力。

2.3.3 Orbcomm

軌道通信系統(tǒng)(Orbcomm)是美國Orbcomm公司和加拿大Teleglobe公司聯(lián)合經(jīng)營的LEO衛(wèi)星移動通信系統(tǒng),該系統(tǒng)通過29顆低軌衛(wèi)星組成的全球衛(wèi)星移動通信網(wǎng)絡(luò)為用戶提供衛(wèi)星移動通信業(yè)務(wù),1997年開始商業(yè)運營。衛(wèi)星采用處理轉(zhuǎn)發(fā)器、單波束天線,終端為單模手機和尋呼機。

目前,Orbcomm利用其低軌衛(wèi)星提供低速、低成本、近乎實時的雙向數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。其特有的以M2M(Machine to Machine)為中心的網(wǎng)絡(luò)以較低的成本實現(xiàn)用戶設(shè)備的低速連接,包括“衛(wèi)星M2M”、“地面M2M”和“雙模式M2M”,可以利用衛(wèi)星和地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)資產(chǎn)跟蹤、管理和遙控。

2009年9月,Orbcomm公司與Space Exploration Technologies(SpaceX)公司聯(lián)合聲明,將發(fā)射18顆第2代衛(wèi)星,計劃發(fā)射時間在2010年至2014年之間。

2.3.4 Teledesic

Teledesic系統(tǒng)是由Teledesic公司(1990年6月成立)發(fā)展的低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng),它通過低軌衛(wèi)星為地面衛(wèi)星終端提供Internet接入服務(wù),同時在網(wǎng)絡(luò)接入的基礎(chǔ)上可實現(xiàn)語音移動通信。Teledesic系統(tǒng)由Craig McCaw和Bill Gates投資建設(shè),并首先獲得了非GEO衛(wèi)星服務(wù)的Ka頻段的分配。Teledesic系統(tǒng)最初的目標是利用900多顆低軌衛(wèi)星提供接近光纖質(zhì)量的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù),并與地面光纖網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無縫集成。由于銥星系統(tǒng)失敗的影響,Teledesic系統(tǒng)已降低了其系統(tǒng)原計劃的規(guī)模和復(fù)雜度,且該系統(tǒng)至今尚未成功部署。

縱觀近幾年GEO、MEO、LEO衛(wèi)星移動通信的發(fā)展可以看出,GEO衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的發(fā)展可以說非常成功,其中 Inmarsat的發(fā)展又是最好的。而MEO和LEO衛(wèi)星移動通信的發(fā)展相對不是很好。MEO和LEO衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)要獲得更好發(fā)展需要尋找新的發(fā)展思路,如O3b通過使用Ka提供寬帶接入,而Orbcomm則定位到低數(shù)據(jù)率、低延遲的數(shù)據(jù)服務(wù)。衛(wèi)星移動通信的投入很大,必須找準定位,才能在與其它通信技術(shù)的競爭中順利發(fā)展。

3 衛(wèi)星移動通信的發(fā)展趨勢

未來衛(wèi)星移動通信發(fā)展的總趨勢是:從便攜式用戶終端向手持式用戶終端擴展;從單一的話音業(yè)務(wù)向多種業(yè)務(wù)發(fā)展;從窄帶業(yè)務(wù)向?qū)拵I(yè)務(wù)發(fā)展;從單獨組網(wǎng)到多網(wǎng)互連發(fā)展。這里的多網(wǎng)互連即借助地面通信網(wǎng)的優(yōu)勢,實現(xiàn)與地面通信網(wǎng)的互連互通和在多制式網(wǎng)絡(luò)中的相互漫游,最后與地面通信網(wǎng)絡(luò)組成無縫隙覆蓋全球的個人通信系統(tǒng)。屆時,任何個人可在任何地點、任何時間與任何對象(人或計算機)互通任何信息(語言、圖像、文字和數(shù)據(jù)等),它將標志著真正的個人通信時代的到來。

(1)衛(wèi)星移動通信與衛(wèi)星固定、衛(wèi)星直播融合。衛(wèi)星固定通信業(yè)務(wù)和衛(wèi)星直接廣播業(yè)務(wù)用戶終端進一步小型化和可移動性,與衛(wèi)星移動通信業(yè)務(wù)用戶終端的區(qū)別將逐漸縮小;衛(wèi)星固定通信、衛(wèi)星移動通信、衛(wèi)星直接廣播3種業(yè)務(wù)都在往寬帶多媒體通信業(yè)務(wù)方向發(fā)展[1]。這3種業(yè)務(wù)正在走向融合。

(2)衛(wèi)星移動通信與地面移動通信網(wǎng)絡(luò)進一步融合。除了地面移動通信運營商通過發(fā)射衛(wèi)星補充其網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍外,原有的衛(wèi)星移動通信運營商也試圖通過新技術(shù)完成對地面網(wǎng)絡(luò)的覆蓋,通過向用戶提供綜合解決方案與現(xiàn)有的地面移動通信運營商爭奪地面用戶。隨著衛(wèi)星通信容量的擴大和單用戶成本的降低、衛(wèi)星技術(shù)與地面技術(shù)的結(jié)合越來越普遍,衛(wèi)星通信正在成為個人通信的另一種選擇,未來各種智能電話將可在衛(wèi)星和地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)中無縫地自由轉(zhuǎn)換。

(3)衛(wèi)星移動通信與衛(wèi)星寬帶網(wǎng)結(jié)合,寬帶移動無疑是MSS未來的發(fā)展趨勢[13]。通過衛(wèi)星移動通信網(wǎng)絡(luò)提供寬帶接入服務(wù),或者通過衛(wèi)星寬帶接入網(wǎng)絡(luò)提供語音通信服務(wù),都是目前正在發(fā)展的一種趨勢。如Inmarsat-4就在其衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提供了寬帶全球域網(wǎng)絡(luò)(BGAN)服務(wù),可為用戶終端提供高達492 kbit/s的網(wǎng)絡(luò)接入數(shù)據(jù)速率,提供因特網(wǎng)、內(nèi)部網(wǎng)、視頻點播、視頻會議等接入業(yè)務(wù)[14,15]。而諸如O3b、Teledesic等衛(wèi)星通信系統(tǒng),則試圖在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)接入的基礎(chǔ)上為用戶提供通話服務(wù)。

(4)衛(wèi)星移動通信與衛(wèi)星定位服務(wù)相結(jié)合。目前衛(wèi)星移動通信與衛(wèi)星定位兩者都獲得了很好的發(fā)展,而兩者之間服務(wù)的結(jié)合也成為一種新的趨勢。多個衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)終端可支持基于GPS的衛(wèi)星定位服務(wù),而我國的“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)更是在提供導(dǎo)航定位服務(wù)的同時可提供短報文通信服務(wù)。隨著衛(wèi)星定位的應(yīng)用越來越廣泛,衛(wèi)星定位服務(wù)與衛(wèi)星移動通信相結(jié)合也將越來越普遍。

(5)終端小型化、綜合化和智能化。終端將更廣泛地采用超大規(guī)模的專用集成電路(VLSI和ASIC)和數(shù)字信號處理技術(shù)DSP)使衛(wèi)星通信終端從單一的以數(shù)據(jù)為主或話音為主發(fā)展為數(shù)話兼容的混合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更進一步發(fā)展為話音、數(shù)據(jù)、圖文、電視兼容的綜合業(yè)務(wù)終端[2]。

(6)高頻段、星上處理、星際鏈路的使用。為了滿足日益增加的帶寬需求的高速數(shù)據(jù)處理需求,使用高頻段(如Ka或更高頻段)已成為一種趨勢,而為了減少通信時延和滿足大容量通信的要求,星上路由、交換和星際鏈路等作為更高效的處理方式,也將得到更廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)束語

在衛(wèi)星通信迅速發(fā)展的形勢下,衛(wèi)星移動通信發(fā)展動態(tài)值得關(guān)注,對比GEO、MEO和LEO 3類衛(wèi)星移動通信的最新發(fā)展情況可發(fā)現(xiàn),GEO類衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)發(fā)展是最好的,MEO和LEO類系統(tǒng)則發(fā)展不太理想。作為實現(xiàn)個人通信不可或缺的手段,衛(wèi)星移動通信正在往融合、多元業(yè)務(wù)、寬帶、星上處理等方向發(fā)展。在找準定位的基礎(chǔ)上,衛(wèi)星移動通信具有廣闊的發(fā)展空間。衛(wèi)星移動通信在我國具有較大的市場需求,借鑒國外發(fā)展經(jīng)驗和教訓(xùn),努力發(fā)展我國自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)是我國衛(wèi)星通信事業(yè)近期的一項重要任務(wù)。

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