全球星：全球連接的解決方案

１　系統(tǒng)構(gòu)想

　　第三代移動通信提出的目標(biāo)之一是提供全球無縫覆
蓋。利用現(xiàn)有地面通信資源實現(xiàn)這一目標(biāo)顯然是不現(xiàn)實的，只靠衛(wèi)星系統(tǒng)本身提供全球業(yè)務(wù)，因其
容量有限也是不現(xiàn)實的。全球星系統(tǒng)的設(shè)想就是與現(xiàn)有的蜂窩或個人通信業(yè)務(wù)系統(tǒng)相結(jié)合，提供一
種合理的和經(jīng)濟(jì)實惠的全球覆蓋的選擇。

　　全球星是一低軌全球移動個人通信衛(wèi)星（ＧＭＰＣＳ）系統(tǒng)，將于１９９
９年９月開始在全球范圍內(nèi)，提供新一代移動衛(wèi)星個人通信業(yè)務(wù)包括話音、數(shù)據(jù)、傳真、尋呼和定
位。由于全球星在設(shè)計之初就把借助現(xiàn)有地面通信設(shè)施做為一個出發(fā)點，因而整個系統(tǒng)的設(shè)計有以
下幾個特點：

　�。ǎ保� 尊重各國通信主權(quán)。所有呼叫包括國際呼叫，都將通過各國或各
地區(qū)關(guān)口站接入當(dāng)?shù)貥I(yè)務(wù)提供商的現(xiàn)有地面網(wǎng)絡(luò)，而不是跨躍或擺脫現(xiàn)有地面通信設(shè)施。其結(jié)果一
是擴(kuò)大了各國業(yè)務(wù)提供商的業(yè)務(wù)范圍和收入，二是各國管理當(dāng)局可以按需要實行通信管理和控制。


　　（２） 系統(tǒng)要做到低價格、高質(zhì)量�？臻g采用成熟而簡單的衛(wèi)星技術(shù)，
使得衛(wèi)星體積小，造價低，發(fā)射費用也低，這樣就可降低整個系統(tǒng)的成本。而地面采用現(xiàn)有最先進(jìn)
的通信技術(shù)和數(shù)字技術(shù)，這樣把最復(fù)雜的技術(shù)放在地面一是可減少技術(shù)上的風(fēng)險，二是易于整個系
統(tǒng)的維護(hù)和升級。

　�。ǎ常� 全球星強(qiáng)調(diào)了做為地面網(wǎng)絡(luò)的延伸和補(bǔ)充。系統(tǒng)的設(shè)計者們認(rèn)為
在當(dāng)前各國通信發(fā)展中的一個難點是解決沒有通信設(shè)施或通信不發(fā)達(dá)地區(qū)的通信問題。這些地區(qū)往
往是人口稀少，地形復(fù)雜的農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)，使用傳統(tǒng)的有線和無線技術(shù)在這些地區(qū)建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)
很不經(jīng)濟(jì)。全球星的設(shè)計者們設(shè)想利用低軌衛(wèi)星向這些地區(qū)提供一種經(jīng)濟(jì)實惠的無線連接方式。

２　系統(tǒng)介紹

２．１　空間

　　全球星將發(fā)射５２顆低軌衛(wèi)星，其中有４８顆工作衛(wèi)星，４顆備用星。星
系由８個軌道平面組成，每個平面上６顆星。軌道高度

１ ４１４ ｋｍ，傾角５２度，衛(wèi)星繞軌一周時間為１１４ ｍｉｎ，每顆衛(wèi)
星在關(guān)口站視線范圍內(nèi)的時間大約為１７ ｍｉｎ。

　　衛(wèi)星使用三軸穩(wěn)定，由一個梯形主體部分、兩個展開式太陽能陣列和一個
位于懸桿上的展開式磁強(qiáng)儀組成。梯形的設(shè)計便于用一臺運載火箭同時發(fā)射多顆衛(wèi)星。與許多地球
同步衛(wèi)星不同，全球星衛(wèi)星的天線是不能展開的。衛(wèi)星重約４５０
ｋｇ，保持正常運行要求１ １００ Ｗ的功率。第一代星座中設(shè)計的衛(wèi)星滿運
行壽命不少于７．５年。

　　全球星衛(wèi)星結(jié)構(gòu)簡單，造價經(jīng)濟(jì)。衛(wèi)星并非把一個全球星用戶與另一個用
戶直接連接，而是在用戶與關(guān)口站之間進(jìn)行通信傳遞。被叫用戶是通過ＰＳＴＮ與關(guān)口站連接，從
而能夠充分利用低價格的現(xiàn)有地面通信設(shè)施。如果被叫是全球星用戶，也是通過公網(wǎng)連接到被叫方
附近的關(guān)口站后再經(jīng)過衛(wèi)星與被叫接通。

　　全球星衛(wèi)星的心臟部分是安裝在對地層面的通信系統(tǒng)。衛(wèi)星與關(guān)口站之間
的通信使用雙圓極化地球覆蓋天線，頻率為Ｃ波段，上行頻率５
０９１～５ ２５０ ＭＨｚ，下行頻率為６ ８７５～７ ０５５ ＭＨｚ。衛(wèi)
星與用戶終端之間的通信采用１６波束有源相控陣天線，上行頻率為１
６１０．０～１ ６２６．５ＭＨｚ，下行頻率為２ ４８３．５～

２ ５００．０ ＭＨｚ。無論在正向還是反向，１６．５ ＭＨｚ的業(yè)務(wù)鏈路
都復(fù)用在每一個波束中。每個波束中使用１３個１．２３ ＭＨｚ的

ＣＤＭＡ信道。１６個波束之間的功率分配完全是由功率激勵電平（即每個波
束的線路數(shù)量）決定的。

２．２　地面

　　全球星地面部分由關(guān)口站、地面運行控制中心、衛(wèi)星運行控制中心和全球
星數(shù)據(jù)網(wǎng)組成。衛(wèi)星運行控制中心管理全球星衛(wèi)星星系，跟蹤衛(wèi)星，控制軌道，為星系提供遙測、
指令業(yè)務(wù)。

　　地面運行控制中心負(fù)責(zé)計劃和控制關(guān)口站終端對衛(wèi)星的使用，并與衛(wèi)星運
行控制中心協(xié)調(diào)利用衛(wèi)星資源。中心首先規(guī)劃出各關(guān)口站的通信計劃，并控制衛(wèi)星資源在各關(guān)口站
之間的分配。關(guān)口站在所分配的資源范圍內(nèi)處理實時業(yè)務(wù)量。

　　關(guān)口站把全球星衛(wèi)星的無線網(wǎng)絡(luò)與公共地面移動網(wǎng)相連，或直接連入市話
局。從這個意義上講，關(guān)口站是網(wǎng)絡(luò)傳輸和網(wǎng)絡(luò)信令的終端點。關(guān)口站可用標(biāo)準(zhǔn)的Ｔ１／Ｅ１中繼
接入現(xiàn)有公網(wǎng)，支持各種信令協(xié)議。對于ＧＳＭ網(wǎng)，關(guān)口站是一個ＧＳＭ基站子系統(tǒng)。對于ＥＩ
Ａ／ＴＩＡ環(huán)境下的移動交換機(jī)，關(guān)口站成為支持ＩＳ－４１系統(tǒng)間操作標(biāo)準(zhǔn)的移動交換機(jī)。在任
何情況下，全球星與電話局／移動局之間的相互兼容都有保障，用戶也只有一個話費記帳點。關(guān)口
站的設(shè)計采用了靈活的模塊式結(jié)構(gòu)，因而可隨著市場需求進(jìn)行擴(kuò)建。

　　全球星數(shù)據(jù)網(wǎng)是各關(guān)口站和系統(tǒng)控制中心之間的連接網(wǎng)。

２．３　用戶

　�。ǎ保� 固定用戶

　　對于快速并有效地把通信鏈路接到“難以達(dá)到”的用戶，而又無須支付使
用傳統(tǒng)線路互連所產(chǎn)生的費用和時間，無線接入提供了一種創(chuàng)新性的解決方法。全球星提出利用其
無線連接的解決方法把世界各邊遠(yuǎn)角落與現(xiàn)有通信網(wǎng)相連。

　　全球星設(shè)想一是利用愛立信和高通為全球星設(shè)計生產(chǎn)的住戶單線向偏遠(yuǎn)地
區(qū)的住戶提供電話業(yè)務(wù)。住戶單線與所有ＲＪ１１型用戶產(chǎn)品兼容，并使用標(biāo)準(zhǔn)的本地?fù)芴栍媱潯?br />天線和電子裝置部分安裝在室外的人造環(huán)境箱內(nèi)；二是利用愛立信和高通公司設(shè)計的全球星單線固
定付費電話裝置把單個付費電話通過全球星衛(wèi)星網(wǎng)接入公共電話交換網(wǎng)，這樣在偏遠(yuǎn)地區(qū)的人們也
可以使用付費電話；三是利用愛立信設(shè)計的全球星模擬中繼接口把單個交換系統(tǒng)，如ＷＬＬ、ＰＡ
ＢＸ等與ＰＳＴＮ網(wǎng)連接。交換系統(tǒng)內(nèi)用戶可以使用傳統(tǒng)的有線、無線或光纖連接。如果需要和交
換系統(tǒng)之外進(jìn)行通信，用戶撥通外線，接入全球星。全球星將把主叫與公共電話局或其他遠(yuǎn)端交換
中心接通。

　�。ǎ玻� 移動用戶

　　通信個人化的趨勢意味著用戶可以使用一部手機(jī)一個號碼在任何時間、任
何地點和任何地點的任何人進(jìn)行通信，同時也意味著對通信低成本的要求。為設(shè)計和生產(chǎn)可在任何
地方使用的低價格便攜式通信機(jī)，全球星選擇了節(jié)約成本、頻率高效的碼分多址無線通信技術(shù)平
臺。其地面鏈路使用ＧＳＭ、ＡＭＰＳ或

ＣＤＭＡ技術(shù)和各種地面移動通信技術(shù)兼容。借助ＣＤＭＡ這一技術(shù)平臺，全
球星用戶可在任何地方使用同一部個人通信機(jī)。在ＧＳＭ地區(qū)，用戶可借助全球星／ＧＳＭ雙模手
持或車載機(jī)，而在ＡＭＰＳ或ＩＳ－９５地區(qū)，用戶可使用全球星／ＩＳ－９５／ＡＭＰＳ三模手
持或車載機(jī)。在沒有地面網(wǎng)的地方，用戶則可使用衛(wèi)星模式。無論何種模式，對用戶而言使用的只
是同一部手機(jī)，同一個號碼，也只有一個話費記帳點。

　　從低價格角度出發(fā)，全球星用戶終端的設(shè)計選擇了地面優(yōu)先。當(dāng)用戶開
機(jī)，手機(jī)自動尋找地面網(wǎng)絡(luò)。在地面模式下，全球星雙模和三模手機(jī)相當(dāng)于一部現(xiàn)有地面模式手
機(jī)。沒找到地面網(wǎng)絡(luò)時，手機(jī)切換到衛(wèi)星模式。

３　結(jié)束語

　　全球星相信把充分利用現(xiàn)有地面通信設(shè)施與新的通
信技術(shù)結(jié)合起來是建立全球通信基礎(chǔ)設(shè)施最現(xiàn)實有效的途徑。在今后幾年人們將能看到不同的衛(wèi)星
系統(tǒng)的出現(xiàn)，提供全球或區(qū)域性移動衛(wèi)星業(yè)務(wù)。人們可以期待在不遠(yuǎn)的將來全球星和其它軌道衛(wèi)星
將做為全球信息基礎(chǔ)設(shè)施的一部分服務(wù)于發(fā)達(dá)和發(fā)展中國家的普通百姓。