衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)SIMT-2000結(jié)合方案的研究

衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)SIMT-2000結(jié)合方案的研究
    摘要：本文對(duì)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)與IMT－2000的結(jié)合進(jìn)行了探討和研究，提出了三個(gè)
層次的結(jié)合方案，列出了亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。
    關(guān)鍵詞：IMT－2000衛(wèi)星移動(dòng)通信第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)
1概述
    第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（MIT－2000）是國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）提出的工作在2GHz頻段
的、預(yù)期在2002年左右投入商用的系統(tǒng)。從1996年開(kāi)始，各國(guó)對(duì)IMT－2000的研究逐漸進(jìn)
入實(shí)質(zhì)階段，并已投入大量的人力、物力進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，預(yù)計(jì)在今年底將完成IMT－2
000的無(wú)線電技術(shù)規(guī)范，明年底完成所有信令。我國(guó)對(duì)IMT－2000也進(jìn)行了深入的研究，
并在“九五”后期課題中安排了重大課題對(duì)此專門進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。
    衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)作為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要組成部分，其地位和作用已無(wú)庸
置疑。因此IMT－2000明確規(guī)定了要支持衛(wèi)星通信環(huán)境，并聲明它是一個(gè)綜合的衛(wèi)星／地
面通信網(wǎng)絡(luò)，可以共同協(xié)作滿足全球范圍內(nèi)不同用戶密度地域的廣泛業(yè)務(wù)需求，在所提
供的業(yè)務(wù)上也相互補(bǔ)充，并且實(shí)現(xiàn)起來(lái)更經(jīng)濟(jì)。在一個(gè)綜合網(wǎng)絡(luò)中，衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)
的特有優(yōu)勢(shì)在于：
    （1）可以實(shí)現(xiàn)全球完整、連續(xù)的覆蓋。
    （2）可以作為地面蜂窩網(wǎng)業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域的擴(kuò)展。
    （3）固有的動(dòng)態(tài)信道分配技術(shù)可以解決突發(fā)的呼叫擁塞問(wèn)題。
    （4）固有的抗毀性可以在地震洪水等特殊場(chǎng)合起到不可取代的應(yīng)急通信作用。
    （5）系統(tǒng)的建立對(duì)于軍民結(jié)合、平戰(zhàn)結(jié)合、滿足軍事通信特殊需要等具有戰(zhàn)略意義。
    所以，對(duì)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)如何與IMT－2000中的地面通信部分相結(jié)合進(jìn)行研究，以
及盡快制定綜合的衛(wèi)星／地面移動(dòng)通信系統(tǒng)的有關(guān)框架和標(biāo)準(zhǔn)顯得十分必要。
2衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)與IMT－2000相
    結(jié)合的方案
    從目前的發(fā)展來(lái)看。IMT－2000已經(jīng)改變了原有的“一統(tǒng)”概念，而注意到以各地區(qū)
的現(xiàn)有第二代系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)為參考制定比較現(xiàn)實(shí)的過(guò)渡方法。從市場(chǎng)方面看，第二代移
動(dòng)通信系統(tǒng)可以滿足移動(dòng)用戶話音和中、低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的
發(fā)展，其顯著標(biāo)志為高速率，支持廣泛的業(yè)務(wù)（大部分應(yīng)是目前尚未定義的），它的運(yùn)
營(yíng)市場(chǎng)，至少在建成初期應(yīng)集中在高速多媒體業(yè)務(wù)和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，與第二代移動(dòng)通信
系統(tǒng)互相補(bǔ)充而非立即取代�？梢�(jiàn)從第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)向IMT－2000的過(guò)渡應(yīng)是一個(gè)長(zhǎng)
期共存、不斷演進(jìn)的過(guò)程�？紤]到這些因素，對(duì)于衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)和IMT－2000的結(jié)合，
也應(yīng)是一個(gè)分階段、分層次的長(zhǎng)期過(guò)程。ITU－R關(guān)于地面和衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的綜合建
議M.1182中對(duì)綜合的衛(wèi)星/地面移動(dòng)通信系統(tǒng)定義了五個(gè)層次的綜合，分別為：地理綜合、
業(yè)務(wù)綜合、網(wǎng)絡(luò)綜合、設(shè)備綜合和系統(tǒng)綜合。ITU－R關(guān)于IMT－2000中衛(wèi)星部分的框架結(jié)
構(gòu)建議M.1167中，針對(duì)不同層次、階段的綜合情況，定義了三種具體的綜合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，
分別為：（1）衛(wèi)星段自成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；（2）綜合的IMT－2000網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；（3）衛(wèi)星段
作為地面固定網(wǎng)（有線網(wǎng)和蜂窩網(wǎng)）的延伸。因此，對(duì)于綜合的衛(wèi)星／地面移動(dòng)通信系
統(tǒng)，總體思路應(yīng)該是以IMT－2000建議為藍(lán)本，立足已有系統(tǒng)，著眼即將建設(shè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)
和構(gòu)思新一代系統(tǒng)，制定全面、發(fā)展、經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)方案。
    針對(duì)我國(guó)國(guó)情，具體來(lái)看，對(duì)于一個(gè)綜合的衛(wèi)星／地面移動(dòng)通信系統(tǒng)，可以分為以
下三個(gè)階段或?qū)哟蝸?lái)進(jìn)行：
2.1衛(wèi)星網(wǎng)相對(duì)獨(dú)立的技術(shù)方案
    對(duì)于現(xiàn)存的靜止軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可以采用衛(wèi)星網(wǎng)相對(duì)獨(dú)立的思路，衛(wèi)星網(wǎng)從所
用頻段、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、多址方式、無(wú)線電接口、終端類型乃至提供業(yè)務(wù)都可與地面網(wǎng)不同，
對(duì)于這種自成系統(tǒng)的衛(wèi)星網(wǎng)與地面網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)可以采取兩種方式。在第一種方式中，衛(wèi)
星網(wǎng)通過(guò)關(guān)口站和地面PSTN互聯(lián)，再通過(guò)這個(gè)遍布全球但能力有限的電話網(wǎng)絡(luò)與其它網(wǎng)
絡(luò)互聯(lián)。在第二中方式中，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)關(guān)口站接入公共的數(shù)字骨干網(wǎng)絡(luò)，
經(jīng)過(guò)不同類型的接口，與地面PSTN、非IMT－2000地面移動(dòng)通信網(wǎng)及其它IMT－2000網(wǎng)絡(luò)
互聯(lián)，兩種方式層次上均為地理綜合。
    第一種方式中，只需在衛(wèi)星網(wǎng)側(cè)研制必要的設(shè)備，建設(shè)最為簡(jiǎn)單，但由于受到PSTN
網(wǎng)的限制，綜合網(wǎng)絡(luò)所能承載的公共業(yè)務(wù)非常有限，只包括話音和低速數(shù)據(jù)（話帶數(shù)據(jù)
方式）。在第二
種方式中，首先要定義明確的網(wǎng)絡(luò)間接
口，ITU－R有關(guān)建議中定義了衛(wèi)星網(wǎng)與其它IMT－2000網(wǎng)絡(luò)或非IMT－2000網(wǎng)絡(luò)的A、B、C
三種類型的接口。由于采用了公共的數(shù)字骨干網(wǎng)絡(luò)，綜合網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)能力和可擴(kuò)展性能
都較第一種方式強(qiáng)，更值得研究和探討。兩種方式中，由于衛(wèi)星網(wǎng)段相對(duì)獨(dú)立，因而無(wú)
法進(jìn)行任何設(shè)備或功能模塊（包括網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和終端設(shè)備）的共用，用戶可使用雙模
終端通過(guò)人工登記的方式實(shí)現(xiàn)漫游。
2.2基于網(wǎng)絡(luò)綜合的方案
    對(duì)于近期設(shè)計(jì)的系統(tǒng)（MEO、LEO），可以采用網(wǎng)絡(luò)綜合的思路，實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于將
衛(wèi)星段的衛(wèi)星移動(dòng)交換中心（SMSC）與地面段（蜂窩網(wǎng)）的移動(dòng)交換中心互聯(lián)，衛(wèi)星系
統(tǒng)的固定站鏈路具有全波束，移動(dòng)終端鏈路采用點(diǎn)波束。MSC（移動(dòng)交換中心）負(fù)責(zé)提
供移動(dòng)網(wǎng)的交換功能，為非網(wǎng)內(nèi)呼叫建立鏈路以及與PSTN接口。田（基站）主要負(fù)責(zé)分
配無(wú)線信道資源，并完成對(duì)無(wú)線鏈路控制及維護(hù)。VLR（訪問(wèn)位置寄存器）存儲(chǔ)當(dāng)前在
本轄區(qū)內(nèi)活動(dòng)的移動(dòng)終端的位置信息，是一個(gè)不斷更新的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。HLR（歸屬位置
寄存器）是用于移動(dòng)用戶管理的數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄用戶的呼叫路由和計(jì)費(fèi)等信息。FES（固
定地球站）控制相應(yīng)的衛(wèi)星點(diǎn)波束內(nèi)的通信，在功能上相當(dāng)于地面蜂窩系統(tǒng)的一個(gè)BS和
MSC（在地面蜂窩中可能是一個(gè)MSC服務(wù)若干個(gè)BS）。為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間的漫游和切換，必須保
證FES和MSC在較高層次互聯(lián)，以GSM系統(tǒng)為例，F(xiàn)ES與MSC應(yīng)在GSM七號(hào)信令MAP，（移動(dòng)
應(yīng)用部分）的同一平面內(nèi)互聯(lián)。通過(guò)采用一致的移動(dòng)性管理和協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)單一終端
的全球自動(dòng)漫游（非人工）和切換（一般不支持通話過(guò)程中衛(wèi)星網(wǎng)向地面網(wǎng)的切換）。
    在這種方式中，衛(wèi)星段和地面段由于具有不同的特點(diǎn)，一般采用不同的無(wú)線電接口，
這樣終端一般還是雙模，但網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（MSC，SMSC及BS）可有很大程度的一致性，
設(shè)備類似，功能模塊可以復(fù)用，從而可以大幅降低成本（移動(dòng)網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施投資比
重很大）。綜合網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)的互通，仍可參照ITU－RM.1167建議中關(guān)于網(wǎng)間互聯(lián)的
B類和C類接口。
2.3基于智能多模式終端的綜合方案
    對(duì)于遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以在網(wǎng)絡(luò)綜合的基礎(chǔ)上，盡可能實(shí)現(xiàn)更高層次的綜合（設(shè)
備綜合或系統(tǒng)綜合），實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于研制智能多模式終端，具體目標(biāo)為盡量實(shí)現(xiàn)終端
中基帶模式乃至射頻模塊的共用，要求該終端能夠程控選擇信源編解碼方式、信道編解
碼方式、分組長(zhǎng)度和格式、調(diào)制解調(diào)方式、多址類型、射頻單元參數(shù)、分集和均衡的方
式等等。具體的實(shí)現(xiàn)將受到無(wú)線接口的進(jìn)稅和硬件技術(shù)（包括芯片技術(shù)和軟件無(wú)線電技
術(shù)）的制約，因此應(yīng)是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程。最終希望達(dá)到的目標(biāo)是無(wú)論對(duì)衛(wèi)星段還是地面
段，用一個(gè)智能的多模式終端就可實(shí)現(xiàn)全球漫游和通信。
    在這種綜合方式中，基本可以達(dá)到ITU－R中描述的技術(shù)綜合甚至系統(tǒng)綜合的層次，
這時(shí)不僅是兩個(gè)網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，包括終端在內(nèi)的大部分設(shè)施都將有全球統(tǒng)一的標(biāo)
準(zhǔn)可循，具有全球市場(chǎng)的通信產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的是力量集中的研究開(kāi)發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)功能模塊的集成
化、芯片化，標(biāo)準(zhǔn)部件的全球大規(guī)模生產(chǎn)以至標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品意味著先進(jìn)
的技術(shù)和低廉的價(jià)格，從更高的角度來(lái)看，必將會(huì)大大推動(dòng)整個(gè)通信產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。
3尚需進(jìn)一步研究的關(guān)鍵技術(shù)
    要具體實(shí)現(xiàn)這些結(jié)合方案，有許多關(guān)鍵技術(shù)亟待研究和解決，大致可以分為以下幾
個(gè)方面：
    （1）對(duì)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和構(gòu)想，包括星座方案、覆蓋分析、業(yè)務(wù)分析、多址方式等；
    （2）呼叫處理過(guò)程和路由技術(shù)；
    （3）全網(wǎng)的信令和通信協(xié)議；
    （4）網(wǎng)絡(luò)接口；
    （5）終端定位過(guò)程及移動(dòng)管理；仰信道分析、編碼、調(diào)制、均衡；
    （7）兩系統(tǒng)切換處理等。
4結(jié)束語(yǔ)
    由于各個(gè)方面的原因，目前我國(guó)的電信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在很大的差距，
IMT－2000的提出為我國(guó)電信產(chǎn)業(yè)的騰飛和電信技術(shù)的發(fā)展提供了跨世紀(jì)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，
積極地參與和進(jìn)行此方面的研究將有助于我國(guó)縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，保證民族產(chǎn)業(yè)在
第三代移動(dòng)通信的巨大市場(chǎng)中占有一席之地。從近來(lái)世界政治、軍事局勢(shì)來(lái)看，研制并
展開(kāi)一個(gè)覆蓋全球的中（低）軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)已成為當(dāng)務(wù)之急，對(duì)綜合的衛(wèi)星／
地面移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究也迫在眉睫，我們一定要抓住機(jī)遇，積極研究，明確我國(guó)的發(fā)
展方向，提出一些符合國(guó)際電聯(lián)文本要求的、有中國(guó)特色的標(biāo)準(zhǔn)建議，反映我國(guó)的通信
要求，維護(hù)我國(guó)的利益。