衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)SIMT-2000結合方案的研究

衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)SIMT-2000結合方案的研究
    摘要：本文對衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)與IMT－2000的結合進行了探討和研究，提出了三個
層次的結合方案，列出了亟待解決的關鍵技術。
    關鍵詞：IMT－2000衛(wèi)星移動通信第三代移動通信系統(tǒng)
1概述
    第三代移動通信系統(tǒng)（MIT－2000）是國際電信聯(lián)盟（ITU）提出的工作在2GHz頻段
的、預期在2002年左右投入商用的系統(tǒng)。從1996年開始，各國對IMT－2000的研究逐漸進
入實質階段，并已投入大量的人力、物力進行研究和開發(fā)，預計在今年底將完成IMT－2
000的無線電技術規(guī)范，明年底完成所有信令。我國對IMT－2000也進行了深入的研究，
并在“九五”后期課題中安排了重大課題對此專門進行研究和開發(fā)。
    衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)作為第三代移動通信系統(tǒng)的重要組成部分，其地位和作用已無庸
置疑。因此IMT－2000明確規(guī)定了要支持衛(wèi)星通信環(huán)境，并聲明它是一個綜合的衛(wèi)星／地
面通信網(wǎng)絡，可以共同協(xié)作滿足全球范圍內不同用戶密度地域的廣泛業(yè)務需求，在所提
供的業(yè)務上也相互補充，并且實現(xiàn)起來更經(jīng)濟。在一個綜合網(wǎng)絡中，衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)
的特有優(yōu)勢在于：
    （1）可以實現(xiàn)全球完整、連續(xù)的覆蓋。
    （2）可以作為地面蜂窩網(wǎng)業(yè)務覆蓋區(qū)域的擴展。
    （3）固有的動態(tài)信道分配技術可以解決突發(fā)的呼叫擁塞問題。
    （4）固有的抗毀性可以在地震洪水等特殊場合起到不可取代的應急通信作用。
    （5）系統(tǒng)的建立對于軍民結合、平戰(zhàn)結合、滿足軍事通信特殊需要等具有戰(zhàn)略意義。
    所以，對衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)如何與IMT－2000中的地面通信部分相結合進行研究，以
及盡快制定綜合的衛(wèi)星／地面移動通信系統(tǒng)的有關框架和標準顯得十分必要。
2衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)與IMT－2000相
    結合的方案
    從目前的發(fā)展來看。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)絡基礎為參考制定比較現(xiàn)實的過渡方法。從市場方面看，第二代移
動通信系統(tǒng)可以滿足移動用戶話音和中、低速數(shù)據(jù)業(yè)務的需求，第三代移動通信系統(tǒng)的
發(fā)展，其顯著標志為高速率，支持廣泛的業(yè)務（大部分應是目前尚未定義的），它的運
營市場，至少在建成初期應集中在高速多媒體業(yè)務和分組數(shù)據(jù)業(yè)務，與第二代移動通信
系統(tǒng)互相補充而非立即取代�？梢姀牡诙�代移動通信系統(tǒng)向IMT－2000的過渡應是一個長
期共存、不斷演進的過程。考慮到這些因素，對于衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)和IMT－2000的結合，
也應是一個分階段、分層次的長期過程。ITU－R關于地面和衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的綜合建
議M.1182中對綜合的衛(wèi)星/地面移動通信系統(tǒng)定義了五個層次的綜合，分別為：地理綜合、
業(yè)務綜合、網(wǎng)絡綜合、設備綜合和系統(tǒng)綜合。ITU－R關于IMT－2000中衛(wèi)星部分的框架結
構建議M.1167中，針對不同層次、階段的綜合情況，定義了三種具體的綜合網(wǎng)絡結構，
分別為：（1）衛(wèi)星段自成系統(tǒng)的結構；（2）綜合的IMT－2000網(wǎng)絡結構；（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，對于綜合的衛(wèi)星／地面移動通信系
統(tǒng)，總體思路應該是以IMT－2000建議為藍本，立足已有系統(tǒng)，著眼即將建設系統(tǒng)，設計
和構思新一代系統(tǒng)，制定全面、發(fā)展、經(jīng)濟可行的技術方案。
    針對我國國情，具體來看，對于一個綜合的衛(wèi)星／地面移動通信系統(tǒng)，可以分為以
下三個階段或層次來進行：
2.1衛(wèi)星網(wǎng)相對獨立的技術方案
    對于現(xiàn)存的靜止軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可以采用衛(wèi)星網(wǎng)相對獨立的思路，衛(wèi)星網(wǎng)從所
用頻段、系統(tǒng)結構、多址方式、無線電接口、終端類型乃至提供業(yè)務都可與地面網(wǎng)不同，
對于這種自成系統(tǒng)的衛(wèi)星網(wǎng)與地面網(wǎng)絡的互聯(lián)可以采取兩種方式。在第一種方式中，衛(wèi)
星網(wǎng)通過關口站和地面PSTN互聯(lián)，再通過這個遍布全球但能力有限的電話網(wǎng)絡與其它網(wǎng)
絡互聯(lián)。在第二中方式中，衛(wèi)星網(wǎng)絡通過一個或多個關口站接入公共的數(shù)字骨干網(wǎng)絡，
經(jīng)過不同類型的接口，與地面PSTN、非IMT－2000地面移動通信網(wǎng)及其它IMT－2000網(wǎng)絡
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)側研制必要的設備，建設最為簡單，但由于受到PSTN
網(wǎng)的限制，綜合網(wǎng)絡所能承載的公共業(yè)務非常有限，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)絡間接
口，ITU－R有關建議中定義了衛(wèi)星網(wǎng)與其它IMT－2000網(wǎng)絡或非IMT－2000網(wǎng)絡的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，綜合網(wǎng)絡的業(yè)務能力和可擴展性能
都較第一種方式強，更值得研究和探討。兩種方式中，由于衛(wèi)星網(wǎng)段相對獨立，因而無
法進行任何設備或功能模塊（包括網(wǎng)絡基礎設施和終端設備）的共用，用戶可使用雙模
終端通過人工登記的方式實現(xiàn)漫游。
2.2基于網(wǎng)絡綜合的方案
    對于近期設計的系統(tǒng)（MEO、LEO），可以采用網(wǎng)絡綜合的思路，實現(xiàn)的關鍵在于將
衛(wèi)星段的衛(wèi)星移動交換中心（SMSC）與地面段（蜂窩網(wǎng)）的移動交換中心互聯(lián)，衛(wèi)星系
統(tǒng)的固定站鏈路具有全波束，移動終端鏈路采用點波束。MSC（移動交換中心）負責提
供移動網(wǎng)的交換功能，為非網(wǎng)內呼叫建立鏈路以及與PSTN接口。田（基站）主要負責分
配無線信道資源，并完成對無線鏈路控制及維護。VLR（訪問位置寄存器）存儲當前在
本轄區(qū)內活動的移動終端的位置信息，是一個不斷更新的動態(tài)數(shù)據(jù)庫。HLR（歸屬位置
寄存器）是用于移動用戶管理的數(shù)據(jù)庫，記錄用戶的呼叫路由和計費等信息。FES（固
定地球站）控制相應的衛(wèi)星點波束內的通信，在功能上相當于地面蜂窩系統(tǒng)的一個BS和
MSC（在地面蜂窩中可能是一個MSC服務若干個BS）。為實現(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應在GSM七號信令MAP，（移動
應用部分）的同一平面內互聯(lián)。通過采用一致的移動性管理和協(xié)議，可以實現(xiàn)單一終端
的全球自動漫游（非人工）和切換（一般不支持通話過程中衛(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，一般采用不同的無線電接口，
這樣終端一般還是雙模，但網(wǎng)絡基礎設施（MSC，SMSC及BS）可有很大程度的一致性，
設備類似，功能模塊可以復用，從而可以大幅降低成本（移動網(wǎng)中網(wǎng)絡基礎設施投資比
重很大）。綜合網(wǎng)絡與其他網(wǎng)絡的互通，仍可參照ITU－RM.1167建議中關于網(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
    對于遠期設計的系統(tǒng)，可以在網(wǎng)絡綜合的基礎上，盡可能實現(xiàn)更高層次的綜合（設
備綜合或系統(tǒng)綜合），實現(xiàn)的關鍵在于研制智能多模式終端，具體目標為盡量實現(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、分組長度和格式、調制解調方式、多址類型、射頻單元參數(shù)、分集和均衡的方
式等等。具體的實現(xiàn)將受到無線接口的進稅和硬件技術（包括芯片技術和軟件無線電技
術）的制約，因此應是一個漸進的過程。最終希望達到的目標是無論對衛(wèi)星段還是地面
段，用一個智能的多模式終端就可實現(xiàn)全球漫游和通信。
    在這種綜合方式中，基本可以達到ITU－R中描述的技術綜合甚至系統(tǒng)綜合的層次，
這時不僅是兩個網(wǎng)段的網(wǎng)絡基礎設施，包括終端在內的大部分設施都將有全球統(tǒng)一的標
準可循，具有全球市場的通信產(chǎn)業(yè)帶來的是力量集中的研究開發(fā)，標準功能模塊的集成
化、芯片化，標準部件的全球大規(guī)模生產(chǎn)以至標準化的產(chǎn)品，標準化的產(chǎn)品意味著先進
的技術和低廉的價格，從更高的角度來看，必將會大大推動整個通信產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。
3尚需進一步研究的關鍵技術
    要具體實現(xiàn)這些結合方案，有許多關鍵技術亟待研究和解決，大致可以分為以下幾
個方面：
    （1）對總體結構的設計和構想，包括星座方案、覆蓋分析、業(yè)務分析、多址方式等；
    （2）呼叫處理過程和路由技術；
    （3）全網(wǎng)的信令和通信協(xié)議；
    （4）網(wǎng)絡接口；
    （5）終端定位過程及移動管理；仰信道分析、編碼、調制、均衡；
    （7）兩系統(tǒng)切換處理等。
4結束語
    由于各個方面的原因，目前我國的電信技術和產(chǎn)業(yè)與發(fā)達國家還存在很大的差距，
IMT－2000的提出為我國電信產(chǎn)業(yè)的騰飛和電信技術的發(fā)展提供了跨世紀的機遇和挑戰(zhàn)，
積極地參與和進行此方面的研究將有助于我國縮小與發(fā)達國家的差距，保證民族產(chǎn)業(yè)在
第三代移動通信的巨大市場中占有一席之地。從近來世界政治、軍事局勢來看，研制并
展開一個覆蓋全球的中（低）軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)已成為當務之急，對綜合的衛(wèi)星／
地面移動通信系統(tǒng)的研究也迫在眉睫，我們一定要抓住機遇，積極研究，明確我國的發(fā)
展方向，提出一些符合國際電聯(lián)文本要求的、有中國特色的標準建議，反映我國的通信
要求，維護我國的利益。