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未來的電信網(wǎng)，將是一個包括地下的光纜，地面的微波和蜂窩移動通信，地面以上空間的低軌道衛(wèi)星通信、中軌道衛(wèi)星通信及靜止軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成的一個混合體系。它們之間既可以單獨(dú)組成通信系統(tǒng)，又可以在不同系統(tǒng)之間構(gòu)成互連互通，達(dá)到真正縫隙的、全球移動的、能夠提供各種帶寬和多種業(yè)務(wù)的綜合通信網(wǎng)。
Teledesic----空中的光纖網(wǎng)
目前信息高速公路的建設(shè)速度緩慢，主要原因是把光纖鋪設(shè)到家庭或辦公室的工程量太大，費(fèi)用過高，工期也長。例如在美國用光纖連接從家庭到大容量通信網(wǎng)的費(fèi)用為2000美元，把光纖鋪到美國每個家庭總費(fèi)用需要2000億美元。而且在農(nóng)村或邊遠(yuǎn)地區(qū)更有困難。但若使用衛(wèi)星通信手段，每個家庭的連接費(fèi)用僅為幾百美元。采用衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可以加速信息高速成公路的建成。
上述“全球星”和“銥”星系統(tǒng)現(xiàn)用的C、Ku頻段通信帶寬較窄，與寬帶光纖通信接口時會成為“瓶頸”，不能滿足信息高速公路的要求。而Teledesic低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)由于采用Ka頻段轉(zhuǎn)發(fā)器、高性能大容量計算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，是一種寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可以實現(xiàn)名副其實的“空間高速公路”。
Teledesic原計劃在地球上空建立一個由840顆衛(wèi)星組成的低軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，改為由288顆衛(wèi)星（包括備用）組成，為288顆衛(wèi)星將使任何人在地球的任何地點(diǎn)通過因特網(wǎng)進(jìn)行費(fèi)用低廉的圖像和聲音的交流。這個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)將把高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和全球電話會議、無線尋呼、傳真和語言通信結(jié)合起來，是第一個能處理各種通信方式的衛(wèi)星系統(tǒng)。這些通信方式包括語音呼叫、瀏覽互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，圖像和交互式多媒體。采用點(diǎn)心盤那么大的碟形天線，不僅可以為任何城鎮(zhèn)，村莊或個人提供電話和電子函件服務(wù)，而且可以在世界上任何地方的因特網(wǎng)上為他們提供雙向視頻交流。
撥號的方式與使用便攜式移動電話的方式大致相同。
接通以后，Teledesic就像互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的包交換網(wǎng)絡(luò)一樣，談話或數(shù)據(jù)流被分解成小信息包，然后以光速傳過衛(wèi)星群。在另一端重新組合起來以后，向下傳到地球。
這一計劃的關(guān)鍵是服務(wù)于“任何地方”。當(dāng)今，光纜已經(jīng)沿著所有大洋的洋底把聲音、圖像和文本數(shù)據(jù)從一個大洲傳到另一大洲。電話網(wǎng)絡(luò)和蜂窩系統(tǒng)已把地球上人口最稠密的地區(qū)聯(lián)系了起來，而且蜂窩通信發(fā)射塔也越來越多地在偏遠(yuǎn)地區(qū)建立起來，即使如此，全球被并入通信網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)仍然不到陸地面積的1/5。約占世界人中半數(shù)的30億，生活在那些每100個居民擁有不到一條電話線路的國家里。Teledesic可以使大洋中的最小鳥嶼和沙漠中的村莊，享受到與大城市相同的通信服務(wù)，它猶如在全世界布下了一個光纖網(wǎng)，或者像在地球外層空間建立了一個通信公司。
Teledesic的運(yùn)轉(zhuǎn)及特點(diǎn)可要概括為以下幾方面。
Teledesic的288顆衛(wèi)星分布在覆蓋地球的由21條平行軌道組成的網(wǎng)上。由于衛(wèi)星在空中運(yùn)行速度太快，一顆衛(wèi)星只能在空中運(yùn)行速度太快，一顆衛(wèi)星只能在一名用戶的服務(wù)區(qū)內(nèi)停留很短的時間。當(dāng)用戶接通時，信號就直接傳送到Teledesic系統(tǒng)中離用戶最近的一顆衛(wèi)星上。當(dāng)這顆衛(wèi)星離開該用戶的服務(wù)區(qū)時，就把與用戶的聯(lián)系交給經(jīng)過該服務(wù)區(qū)的下一顆衛(wèi)星。這種通信信號不能穿過建筑物或樹林，它們必須近乎垂直向上地，至少與地平線形成40度角向衛(wèi)星傳送。
例如辦公室、家里、船上或沙漠中。但接通過程中，用戶必須靜止不動。這是因為衛(wèi)星在空中運(yùn)行速度太快。
Teledesic系統(tǒng)能自己解決出現(xiàn)的故障。如果一顆衛(wèi)星出了故障，其他衛(wèi)星上的計算機(jī)就會重新配置，繞過出問題的衛(wèi)星而維持正常工作。衛(wèi)星群中偏離軌道的衛(wèi)星可以通過從助推器發(fā)射特氧隆顆粒來推動。
Celestri----未來的全球?qū)拵ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
這是摩托羅拉公司利用自己的優(yōu)勢，依靠一系列先進(jìn)的通信衛(wèi)星，地面站和用戶居所設(shè)備，而設(shè)計的一個全球?qū)拵ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)。Celestri實際上將為世界上所有人口集中的地區(qū)提供進(jìn)入寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的接入系統(tǒng)。
Celestri是由9顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星和63顆低地球軌道（LEO）衛(wèi)星集群組成的混合系統(tǒng)。
9顆ＧＥＯ衛(wèi)星可覆蓋地球全部地區(qū)。被設(shè)計成用來提供高數(shù)據(jù)率傳輸，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）已經(jīng)批準(zhǔn)了9顆GEO衛(wèi)星中的4顆，它們將覆蓋北美、中美和南美洲。其他5顆將用來覆蓋歐洲、非洲、澳洲和太平洋地區(qū)。這些GEO衛(wèi)星的工作頻率是20GHz至30GHzKa頻段。它們是以低軌道設(shè)計為基礎(chǔ)的，包括相同的衛(wèi)星公用艙（或平臺），可以20Mbps的速率下載信息，專門用來為世界上任何角落的任何人提供地區(qū)性廣播、多頻道視頻廣播以及數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。
63顆低軌道衛(wèi)星群，分布在1400公里上空的7個傾斜軌道平面上，每個軌道平面上有9顆衛(wèi)星。這些衛(wèi)星也工作在20GHz至30GHzKa頻段。用以提供實時交互式和多媒體應(yīng)用。當(dāng)為終端用戶提供桌面視頻會議和電子商貿(mào)業(yè)務(wù)時，允許有與光纖一樣的延時。為了提供可靠的聯(lián)接，每顆LEO衛(wèi)星有6個光跨接鏈路（一個向前、一個向后、兩個向左、兩個向右）用來與鄰近的衛(wèi)星進(jìn)行通信。這樣就可以達(dá)到堅實、可靠而且高彈性的全天無縫網(wǎng)絡(luò)。每一個跨接鏈路可以4.5Gbps的速率傳輸信息，整個Celestri系統(tǒng)的總?cè)萘繑?shù)為80Gps。
Celestri系統(tǒng)將在一系列結(jié)合了GEO和LEO衛(wèi)星功能的先進(jìn)終端設(shè)備中運(yùn)用一個獨(dú)特的控制算法。系統(tǒng)在40GHz至50GHz Ｖ頻段運(yùn)行。提供的業(yè)務(wù)包括：交互電視、家庭購物、軟件分銷、電子圖書、證券價格發(fā)布以及拍賣等。
Celestri的地面系統(tǒng)分為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營控制中心（NOCC）、分布式虛擬網(wǎng)絡(luò)部分（DVNS）及雙向替能終端產(chǎn)品和系統(tǒng)（CPE）三部分。
網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營控制中心將形成衛(wèi)星系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營者之間的初級聯(lián)系。NOCC負(fù)責(zé)整個Celestri網(wǎng)絡(luò)的管理，包括：網(wǎng)絡(luò)容量的指配、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、安全、計帳和故障排除等。
分布式虛擬網(wǎng)絡(luò)部分與NOCC相連。這使得業(yè)務(wù)分銷商可以獨(dú)立管理，可以對Celestri全球網(wǎng)絡(luò)的各部分進(jìn)行加密，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)、名錄及連結(jié)管理業(yè)務(wù)。其中包括電話監(jiān)聽和給終端用戶開賬單。
雙向智能終端產(chǎn)品和系統(tǒng)（CPE）又被稱為用戶居所設(shè)備。它使得用戶可以進(jìn)入Celestri網(wǎng)，摩托羅拉公司將提供5種主要類型的設(shè)備。其容量范圍從64kbps至155Mbps。這5種類型設(shè)備是：
1）將CelestriDVNS與公共載體、因特網(wǎng)和主要廣播中心相連的載體網(wǎng)關(guān)；
2）連接用戶高容量數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)到Celestri網(wǎng)的寬帶數(shù)據(jù)傳送終端；
3）提供Celestri系統(tǒng)進(jìn)入多個居民區(qū)、商業(yè)大樓、旅館、學(xué)校和大學(xué)的多租戶服務(wù)器；
4）支持接入LANS、計算機(jī)、本地電信設(shè)備等用戶分布式信息環(huán)境的信息服務(wù)器；
5）將家庭和諸如個人電腦、電話、電視機(jī)等小的商業(yè)設(shè)備連接至Celestri網(wǎng)的直接通信終端。
Celestri系統(tǒng)被設(shè)計成可以與公共交接電話網(wǎng)、私營公司網(wǎng)、因特網(wǎng)協(xié)議（IP）以及異步傳送模式（ATM）無縫連接。天線系統(tǒng)將與每一類CPE的需的功率和數(shù)據(jù)率相匹配。
在家里，個人和家庭可獲得一個可接通世界范圍信息的菜單，內(nèi)容包括教育、娛樂和一系列為增加知識而設(shè)計的業(yè)務(wù)。
鑒于摩托羅拉擁有已被證明的成熟技術(shù)和豐富經(jīng)驗，人們相信Celestri將會成為一個更有效的全球?qū)拵ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
SkyBridge----天橋系統(tǒng)
SkyBridge（天橋）衛(wèi)星系統(tǒng)，同由華盛頓的天橋公司正在開發(fā)的一項低軌道衛(wèi)星計劃。這一計劃的創(chuàng)始者為阿爾卡特和美國衛(wèi)星專業(yè)戶勞拉公司及日本東芝公司。另外還有5家合作者，包括日本三菱、夏普及加拿大和法國的幾家公司。
SkyBridge系統(tǒng)由64顆低軌道衛(wèi)星組成，現(xiàn)已發(fā)射32顆，計劃于2001年底投入使用，整個計劃耗資39億美元。
SkyBridge的64顆衛(wèi)星在近地軌道上可以用戶地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)的同樣方式重復(fù)利用頻譜，用一系列較小的覆蓋取代一顆大的地球同步衛(wèi)星的覆蓋。每一顆衛(wèi)星將“照亮”一個3千公里半徑的區(qū)域，在每個區(qū)域內(nèi)可以與45個可偏向的“點(diǎn)波束”對準(zhǔn)，每個“點(diǎn)波束”與系統(tǒng)地面站網(wǎng)關(guān)的覆蓋區(qū)域相對應(yīng)。衛(wèi)星信號往返上下插入的延時僅為20毫秒。因此，SkyBridge系統(tǒng)不僅克服了同步衛(wèi)星的延時，也能夠用蜂窩式頻譜重復(fù)使用技術(shù)提供大量的帶寬。
SkyBridge設(shè)計中的關(guān)鍵部分是它應(yīng)用了眾所周知的地球靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)采用的Ku頻段工作。這種設(shè)計能滿足電信運(yùn)營者寬帶接入的需求�？蓪⒂脩舻臄�(shù)據(jù)直接返回到地面站網(wǎng)關(guān)，并進(jìn)入運(yùn)營者的網(wǎng)絡(luò)。其他系統(tǒng)設(shè)計在Ka頻段內(nèi)工作，所以地面站設(shè)備開發(fā)中必須滿足這些頻段工作的特殊需要。每個用戶都將通過一系列不同的終端選擇連接起來，到達(dá)一個單一的地方連接網(wǎng)關(guān)。當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入軌道范圍時，網(wǎng)關(guān)通過調(diào)節(jié)不同衛(wèi)星點(diǎn)波束的使用，管理由350公里半徑區(qū)域內(nèi)的用戶產(chǎn)生的全部通信量，并通過按需提供分配帶寬來與各種不同的數(shù)據(jù)率有效的匹配，它采用的異步傳輸模式（ATM）可以處理所有不同類型的數(shù)據(jù)流量，統(tǒng)一不同類型的通信量，例如，對于視頻點(diǎn)播這樣的高帶寬住宅區(qū)的應(yīng)用，由于到過的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)大于發(fā)送數(shù)據(jù)，顯示出極不對稱。因此，該系統(tǒng)可以給用戶提供16kbps至60mbps的下行業(yè)務(wù)，并提供16kbps至2mbps的回傳路徑，以達(dá)到合理按需分配帶寬的目的。
整個系統(tǒng)的容量為144Gbps。可支持1500萬至2000萬個多媒體用戶。每一個350公里的服務(wù)區(qū)可以使用2.5Gbps。由網(wǎng)關(guān)接入子系統(tǒng)，子系統(tǒng)可有4副直徑在2.5米至4.5米的天線，用于跟蹤衛(wèi)星。子系統(tǒng)有一個切換和路由系統(tǒng)，以通過IP（因特網(wǎng)協(xié)議）提供與地面網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系，并通過其他接口到達(dá)窄帶，寬帶切換網(wǎng)絡(luò)和租用線路。居民用戶的終端天線直徑大約50厘米，可以60Gbps的速率接收數(shù)據(jù)，并以2Mbps的速率回傳數(shù)據(jù)。團(tuán)體用戶終端天線直徑約100厘米。并可容納更高的數(shù)據(jù)流量。
SkyBridge系統(tǒng)將在提供寬帶接入方面的一個重要特點(diǎn)是特別適應(yīng)世界上那些尚未開發(fā)接入設(shè)施的地區(qū)，或因地理條件給發(fā)展地面設(shè)施帶來困難的地區(qū)。尤其是在亞洲，大部分人口居住沒有很好開發(fā)的地區(qū)。這些地區(qū)的人們隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，也渴望先進(jìn)通信設(shè)施能日漸增長。
Spaceway（太空之路）中軌道衛(wèi)星系統(tǒng)
Spaceway（太空之路）系統(tǒng)是一個中軌道寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)。它是由休斯通訊公司投資30億美元籌建的。期望到2003年提供全球服務(wù)。
Spaceway系統(tǒng)將要覆蓋地球上的四個區(qū)域：北美洲；亞太地區(qū)、拉丁美洲；歐洲、非洲和中東。每個地區(qū)由地球同步軌道（GEO）和中地球軌道（MEO）衛(wèi)星共同服務(wù)。
Spaceway系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu)。第一種叫做Spaceway EXP(SE)。它是一個由8顆在地球同步軌道運(yùn)行的衛(wèi)星組成的系統(tǒng)。可以提供高數(shù)據(jù)率傳送業(yè)務(wù)。由于SE將“按需提供”寬帶，避免了專用頻道的需求，從而降低了用戶的業(yè)務(wù)費(fèi)用。第二種叫做Spaceway NGSO(S-NGSO)。它是一個由20顆在非地球同步軌道運(yùn)行的衛(wèi)星組成的系統(tǒng)。S-NGSO衛(wèi)星群分布在離地面高度為10352公里的4個圓形軌道平面上，每個平面上有5顆衛(wèi)星，它可以處理交互式寬帶多媒體通信業(yè)務(wù)。
Spaceway系統(tǒng)使用Ka頻段在20Ghz至30Ghz頻率間運(yùn)作。用于太空至地球的傳送的頻估為18-8GHz至19.3GHz，用于地球至太空的傳送頻段為28.6GHz至29.1GHz。
Spaceway系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是使用多點(diǎn)波束來提供到達(dá)被稱作超小孔徑終端（USAT）的交互式語音、數(shù)據(jù)以及視頻服務(wù)業(yè)務(wù)。可提供高達(dá)6Mbps的上行速率，超小孔徑終端的直徑約為66厘米。用60GHz頻率在衛(wèi)星間鏈路傳送衛(wèi)星之間的信息流。在衛(wèi)星上處理與切換的播出信號將依靠一個虛擬格式網(wǎng)絡(luò)，這一網(wǎng)絡(luò)連接VSAT與USAT以，而不需要地面中心。通過點(diǎn)波束技術(shù)和雙重可重復(fù)使用Ka頻段20GHz至30GHz這段頻譜達(dá)20次。用戶使用USAT就能夠與私營和公共網(wǎng)絡(luò)相連，無論這些網(wǎng)絡(luò)是內(nèi)部網(wǎng)、廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)，還是ＡＴＭ主干網(wǎng)或ＰＳＴＮ。對于小用戶終端，天線即使小到直徑為32厘米，也可以提供高達(dá)2Mbps的數(shù)據(jù)率。對于天線直徑為52厘米的大終端，將可提供高達(dá)10Mbps的數(shù)據(jù)率，當(dāng)終端天線達(dá)到2米時，將可提供高達(dá)155Mbps的雙向數(shù)據(jù)率。
Spaceway以完善現(xiàn)有的地面寬帶方案，并通過本地接入寬帶網(wǎng)絡(luò)來按需提供帶寬。其主要市場是中小型商和，處于不具有寬帶連接地區(qū)的遙遠(yuǎn)分支機(jī)構(gòu)，以及在家辦公的工作人員。由于商業(yè)需求的變化，特別是隨著因特網(wǎng)應(yīng)用的增長，更多的信息量實際上都是寬帶和多媒體的。如果你是不停地將大量的數(shù)據(jù)從Ａ點(diǎn)傳送到Ｂ點(diǎn)，那還是敷設(shè)光纖線路比較合算。然而，對于那些偶爾需要使用寬帶通路，并且需要說用就用的急務(wù)客戶來說，Spaceway的使用費(fèi)用可以比地面接入網(wǎng)更低。另一方面Spaceway系統(tǒng)可以用于發(fā)展中地區(qū)的鄉(xiāng)村電話，以及因特網(wǎng)訪問、電話會議、遠(yuǎn)程教育、電子醫(yī)療和其他交互式數(shù)據(jù)、圖像和視頻業(yè)務(wù)。
衛(wèi)星通信新時代
“銥”星和“全球星”系統(tǒng)雖然可以達(dá)到“全球通”，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的個人移動電話通信，但是由于其速率低，帶寬窄，還滿足不了信息高速公路的要求。在與寬帶光纖通信接口時會形成“瓶頸”。Teledesic、Spaceway這兩種低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)能提供高速率寬帶通信業(yè)務(wù)，能加速建成全球空間信息高速公路，從而實現(xiàn)低成本、高速度、高質(zhì)量的全球計算機(jī)之間的信息交流 。
中低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展，將為人們提供新的通信、信息、娛樂服務(wù)。家中的電視不必通過有線系統(tǒng)就能收到200多個頻道的電視節(jié)目，而且比現(xiàn)在的圖像更清晰，音質(zhì)更悅耳，效果更優(yōu)良。個人電腦也可用衛(wèi)星接因特網(wǎng)，盡情采集所需信息。人們將在地球上的任何地點(diǎn)任何時間相互發(fā)送文本信息，往返世界各地的人們能在任何一個地方任何時間內(nèi)使用手機(jī)打電話，人類社會的思維、工作和生活方式都將發(fā)生巨大的變化。
摘自《衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)》2001.9期
