全球星系統(tǒng)技術(shù)介紹(Globalsar)

全球星系統(tǒng)技術(shù)介紹(Globalsar)
[摘要]簡要介紹了全球星系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)、系統(tǒng)組成、頻率計(jì)劃、太地面公網(wǎng)技術(shù)體制、
衛(wèi)星發(fā)射狀況及業(yè)務(wù)開通計(jì)劃。
關(guān)鍵詞：全球星頻率計(jì)劃技術(shù)體制
1系統(tǒng)概述
    全球星系統(tǒng)是由美國勞拉公司（Loral Cor－poration）和高通公司（Qualcomm）倡
導(dǎo)發(fā)起的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，全球星有限合伙公司除發(fā)起的兩家公司外還有： Airtouch、
Alcatel、Alenia、China Telecom、Dacom、Daimler-Benz Aerospac－e、France Telec
om。Hyundai、Vodafone、Elascom。
    全球星系統(tǒng)用48顆繞地球運(yùn)行的低軌道衛(wèi)星在全球范圍（不包括南北極）向用戶提供
無縫隙覆蓋的、低價的衛(wèi)星移動通信業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)包括話音、傳真、數(shù)據(jù)、短信息、定位等
。用戶可使用雙模式手持機(jī)，雙模式手持機(jī)既可工作在地面蜂窩通信模式（即目前手持機(jī)
的工作模式），也可工作在衛(wèi)星通信模式（在地面蜂窩網(wǎng)覆蓋不到的地方）。這樣，用戶
一機(jī)在手，可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)任何地點(diǎn)、任何個人在任何時間與任何人以任何方式通信，
即所謂的全球個人通信。
    全球星系統(tǒng)采用低軌衛(wèi)星通信技術(shù)和CD－MA技術(shù)，能確保良好的話音質(zhì)量，增加通話
的保密性和安全性，且用戶感覺不到時延。連貫的多重覆蓋和路徑分集接收使全球星系統(tǒng)
在有可能產(chǎn)生信號遮擋的地區(qū)提供不間斷服務(wù)。
    全球星系統(tǒng)是一種非迂回網(wǎng)絡(luò)，它對當(dāng)前現(xiàn)存系統(tǒng)的本地、長途、公用和專用電信網(wǎng)
絡(luò)是一種延伸、補(bǔ)充和加強(qiáng)，而不是與它們競爭。
    全球星系統(tǒng)沒有星際鏈路，無需星上處理，從而大大降低了系統(tǒng)投資費(fèi)用，而且避免
了許多技術(shù)風(fēng)險。當(dāng)然，星體設(shè)計(jì)的簡單使得系統(tǒng)必須建很多關(guān)口站，在全球需建1O0至
150座。2系統(tǒng)組成
    全球星系統(tǒng)組成如圖1所示，主要由三部分組成：空間段、地面段、用戶段。
2.1空間段
    由 48顆衛(wèi)星加8顆備份星組成。這些衛(wèi)星分布在8個傾角為52度的圓形軌道平面上，每
個軌道平面6顆衛(wèi)星，另有1 顆備用星。軌道高度約為1414km，傳輸時延和處理時延小于
300ms，因此，用戶感覺不到時延。整個系統(tǒng)的覆蓋區(qū)為南北緯70度以內(nèi)的地區(qū)。各個服務(wù)
區(qū)總是被2～4顆衛(wèi)星覆蓋，用戶可隨時接入該系統(tǒng)。每顆衛(wèi)星能夠與用戶保持17min的連通，
然后通過軟切換轉(zhuǎn)到另一顆衛(wèi)星，用戶感覺不到切換。衛(wèi)星采用三軸穩(wěn)定，軌道周期為114
min，壽命為7.5年，星體重量約450kg。每顆衛(wèi)星輸出功率約為1000W，有16個點(diǎn)波束，2800
個雙工話音信道或數(shù)據(jù)信道，總共有268800信道。話音傳輸速率有2.4／4.8／9.6kbps三種，
數(shù)據(jù)傳輸速率為7.2kbps（持續(xù)流量）。衛(wèi)星采用碼分多址方式（CDMA），碼元帶寬為1.23
MHZ。衛(wèi)星定位精度最高可達(dá)300m。衛(wèi)星制造商為美國勞拉公司。
2．2地面段
    該段包括全球星控制中心（NCC）和關(guān)口站（GW）。全球星系統(tǒng)的一主一備NCC自責(zé)管
理全球星系統(tǒng)的地面接續(xù)，即管理關(guān)口站、數(shù)據(jù)網(wǎng)，并監(jiān)視48顆衛(wèi)星的運(yùn)行情況。NCC包括
地面操作控制中心（GOCC）、衛(wèi)星操作控制中心（SOCC）和發(fā)射控制設(shè)施(TCF）。
    GOCC是管理全球星系統(tǒng)的地面單元，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，分配信道使用資源，管理用戶計(jì)
費(fèi)帳單。SOCC管理和控制衛(wèi)星發(fā)射的工作以及通過無線電通信了解衛(wèi)星在軌道上的工作情
況，控制衛(wèi)星的軌道操作。
    關(guān)口站（GW）是指設(shè)置在全球各地的地面站，每一個關(guān)口站可與3顆衛(wèi)星通信，它承擔(dān)
轉(zhuǎn)接全球星系統(tǒng)和地面公網(wǎng)（PSTN／PLMN）的任務(wù)。它把來自不同衛(wèi)星或同一衛(wèi)星的不同
數(shù)據(jù)流信號組合在一起，以提供無縫隙的覆蓋。它把衛(wèi)星網(wǎng)和地面公網(wǎng)連接起來，每一個
用戶終端可通過一顆或幾顆衛(wèi)星（利用CDMA的分集接收技術(shù)）和一個關(guān)口站實(shí)現(xiàn)與全球任
何地區(qū)的通信。關(guān)口站包括射頻分系統(tǒng)、CDMA分系統(tǒng)、管理分系統(tǒng)、交換分系統(tǒng)（包括GSM 
MSC和IS41 MSC）、遙測控制單元（TCU，只有承擔(dān)衛(wèi)星測控功能的4個預(yù)生產(chǎn)關(guān)口站才有此
單元人全球星數(shù)據(jù)網(wǎng)（GDN）把GW、GOCC。SOCC連接起來。
    全球星關(guān)口站的起始跟蹤仰角為10度，其最大覆蓋半徑為2000km，在中國建三個關(guān)口
站即可覆蓋全國。三個關(guān)口站的最佳建站地址為北京、廣州、蘭州。關(guān)口站的空中信道最
少為80條，最大為1000條；用戶容量最小為1萬，最大為10萬，三個關(guān)口站最終可容納30萬
用戶。全球星關(guān)口站的系統(tǒng)集成商為高通公司。
2.3用戶段
    該段指的是使用全球星系統(tǒng)業(yè)務(wù)的用戶終端設(shè)備，包括手持式、車載式和固定式。手
持式終端有三種模式：全球星單模，全球星／GSM雙模、全球星／CDMA／AMPS三模。手持機(jī)
包括兩個主要部件：SIM卡／SM卡及無線電話機(jī)；車載終端包括一個手持機(jī)和一個卡式適配
器；固定終端包括射頻單元（RFU）、連接設(shè)備和電話機(jī)，它有住宅電話、付費(fèi)電話和模擬
中繼三種。用戶終端可提供話音、數(shù)據(jù)（7.2kbps）、三類傳真、定位、短信息等業(yè)務(wù)。
    用戶終端生產(chǎn)商包括美國的高通、瑞典的愛立信（Ericsson）、意大利的Telital。前
者生產(chǎn)基于CDMA的產(chǎn)品，后兩者生產(chǎn)基于GSM的產(chǎn)品。手機(jī)尺寸略大于現(xiàn)有地面蜂窩手機(jī)，
通話時間和待機(jī)時間與現(xiàn)有地面蜂窩手機(jī)相當(dāng)。
3  頻率計(jì)劃
3.1  頻率計(jì)劃及衛(wèi)星波束配置
    全球星系統(tǒng)饋線鏈路使用C頻段，關(guān)口站到衛(wèi)星上行鏈路使用5091～5250MHz，衛(wèi)星到
關(guān)口站下行鏈路使用6875～7055MHz。
    全球星系統(tǒng)用戶鏈路使用L、S頻段，用戶終端到衛(wèi)星上行鏈路使用1610～1626.5MHZ，
衛(wèi)星到用戶終端下行鏈路使用2483.5～25OOMHz。
    衛(wèi)星L頻段和S頻段天線均由16個波束組成，其波束配置如圖3所示。
    L頻段和S頻段的頻道間隔為1.23MHZ，具體劃分如圖4所示。
3．2  頻率許可
    全球星系統(tǒng)于1991年向國際電聯(lián)申請了所需使用的頻率。在1992年世界無線電行政大
會（WARC92）上將原分配給衛(wèi)星無線電測定業(yè)務(wù)（RDSS）主用的頻率重新分配給衛(wèi)星移動
業(yè)務(wù)（MSS）主用，RDSS退為次用。國際電聯(lián)（ITU）分別在1994年11月8日和1997年6月10
日的頻率周報(bào)上公布了全球星系統(tǒng)申請的業(yè)務(wù)鏈路頻率和饋線鏈路頻率。
    由于有3～4個以美國為首的MSS系統(tǒng)均使用1610～1626.45MHz，美國FCC對這16.5MHz
的頻率作了如下劃分：采用CDMA體制的系統(tǒng)共享1610～1621.35MHZ，采用TDMA體制的系統(tǒng)
（即銥系統(tǒng)）使用1621.35～1626.5MHz。
    中國國家無委在1998年9月給在中國運(yùn)營全球星系統(tǒng)的運(yùn)營商發(fā)了全球星系統(tǒng)試驗(yàn)許
可證。
4入地面會同技術(shù)體制
4.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
4.1.1全球星網(wǎng)與  PSTN／PLMN的連接
    為了覆蓋全國，全球星網(wǎng)在北京、廣州、蘭州分別設(shè)置三個關(guān)口站。每個關(guān)口站應(yīng)包
括GSM MSC、IS41 MSC，并具有支持 GSM／MAP的HLR和支持IS41的HLR。
    全球星關(guān)口站通過PSTN的關(guān)口局與PSTN相連，通過PLMN的關(guān)口局與PLMN（包括GSM和
CDMA）相連。
4.1.2信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)
    全球星關(guān)口站的GSM／MSC／VLR、IS41／MSC／VLR、 GSM／HLR、 IS41／HLR等均為信
令點(diǎn)（SP）。每個SP點(diǎn)分別連接到PLMN的兩個HSTP或LSTP。關(guān)口站應(yīng)具有信令轉(zhuǎn)接（STP）
功能。
    對于MSc/VLR，HLR在信令網(wǎng)中采用GT尋址。SPC采用24bits編碼，遵循我國七號信令網(wǎng)
的信令點(diǎn)統(tǒng)一編碼。
4．2編號、撥號
4．2．IMSISDN號碼
    此號碼就是常說的“用戶號碼”，即全球星用戶作被叫時，主叫用戶所需撥的號碼。
其號碼結(jié)構(gòu)為：     
    CC：國家碼，我國為86。
    NDC＋ SN為國內(nèi)有效移動用戶號碼，是11位數(shù)字的等長號碼（我國從1999年7月22日
統(tǒng)一將數(shù)字移動用戶號碼升為11位）：
    N1N2N3N4H1H2H3ABCD
    其中網(wǎng)絡(luò)號碼 NDC（N1 N2 N3 N4)采用1349；
    HLR識別號H1H2H3，H1H2分配如下表所示，H3由關(guān)口站運(yùn)營者自行分配。
4．2．2撥號
    全球星用戶撥固定用戶或TACS用戶：OXYZPQRABCD
    全球星用戶撥GSM用戶或CDMA用戶：13SOH1H2H3ABCD，S=0－3,5－9
    固定用戶或TACS用戶撥全球星用戶：01349H1H2H3ABCD
    GSM用戶或CDMA用戶撥全球星用戶：1349 H1H2H3ABCD
    全球星用戶撥待服業(yè)務(wù)：OXYZ1XX
4．2．3國際移動用戶識別碼（IMSI）
    為了在無線路徑和整個GSM移動通信網(wǎng)上正確地識別某個移動用戶，就必須給移動用
戶分配一個特定的識別碼。這個識別碼稱為國際移動用戶識別碼（IMSI），用于GSM移動
通信網(wǎng)所有信令中，存儲在客戶識別模塊（SIM）。HLR、VLR中。
IMSI號碼結(jié)構(gòu)為：
    MCC一移動國際號碼，由3位數(shù)字組成，唯一地識別移動用戶所屬的國家。我國為460。
    MNC= 移動網(wǎng)號，由2位數(shù)字組成，用于識別移動用戶所屬的移動網(wǎng)。信息產(chǎn)業(yè)部給
全球星分配的是04。
    MSIN= 移動用戶識別碼，由等長的10位數(shù)字組成。全球星為49 H1H2H3ABCDE。
4．2．4移動用戶漫游號碼（MSRN）
    當(dāng)移動用戶作被叫時，為了進(jìn)行路由選擇，MSC／VLR臨時給移動用戶分配一個號碼，
即移動用戶漫游號碼MSRN它是NDC后第一位為0的用戶號碼，即13490M1M2M3ABC。M1M2M3
為MSC號碼，M1M2 的分配同H1H2。的分配。
4．3路由計(jì)劃
4．3．1優(yōu)先權(quán)
    單模用戶僅可接入全球星網(wǎng)。多模用戶既可接入全球星網(wǎng)又可接入地面移動通信網(wǎng)。
    采用多模移動終端時，用戶可以選擇自動接入方式或手動接入方式。在自動接入方式
下，可優(yōu)先接入地面網(wǎng)，當(dāng)用戶所處地沒有地面網(wǎng)或地面網(wǎng)無信道可用時，可自動接入衛(wèi)
星網(wǎng)。在手動接入方式下，移動用戶可以自選優(yōu)先接入地面網(wǎng)或全球星網(wǎng)。
4．3．2路由選擇原則
    固定用戶或PLMN用戶呼叫全球星用戶，接續(xù)到就近的全球星關(guān)口站查詢路由進(jìn)行接續(xù)
。全球星用戶呼叫固定用戶，就近進(jìn)入固定網(wǎng)，由固定網(wǎng)進(jìn)行接續(xù)。全球星用戶呼叫PLMN
用戶，就近進(jìn)入PLMN網(wǎng)，由PLMN網(wǎng)進(jìn)行接續(xù)。
4.4接續(xù)過程
    全球星單模用戶的接續(xù)過程與全球星多模用戶沒有漫游出全球星網(wǎng)的接續(xù)過程相同。
    全球星用戶漫游到PLMN網(wǎng)中，作主叫的接續(xù)過程同PLMN用戶作主叫的接續(xù)過程。
    以下是接續(xù)過程舉例：
A、全球星用戶呼叫固定用戶或TACS用戶，撥OXYZPQRABCD：如果全球星用戶位置更新在
全球星網(wǎng)中，全球星關(guān)口站GS／ GW將呼叫接續(xù)到 PSTN關(guān)口局，由 PSTN關(guān)口局分析XYZ在
PSTN網(wǎng)中接續(xù)。
B、固定用戶或TACS用戶呼叫全球星用戶，撥o1349H1H2H3ABCD：Ls將呼叫通過PsTN關(guān)口局
接續(xù)到就近的全球星關(guān)口站GS／GW1，關(guān)口站分析H1H2H3。號碼，到相應(yīng)的HLR查詢移動用
戶的路由清思，根據(jù)用戶的不問位置進(jìn)行接續(xù)。
    （1）如果被叫用戶位置更新在GS／GW1，直接尋呼該用戶完全相應(yīng)的接續(xù)。
    （2）如果被叫用戶位置更新在GS／GW2，通過專用直達(dá)線路將呼叫接續(xù)到服務(wù)GS／GW2。
    （3）如果被叫用戶漫游到PLMN網(wǎng)中，則將呼叫接續(xù)到PLMN關(guān)口局。
C、全球星用戶呼叫全球星用戶，撥
1349H1H2H3ABCD：始發(fā) GS／GW1在全球星網(wǎng)中查詢用戶的路由信息。根據(jù)用戶的不同位置
進(jìn)行接續(xù)。
    （1）主被叫用戶在同一關(guān)口站，接續(xù)在該關(guān)口站完成。
    （2）主被叫用戶不在同一關(guān)口站，在全球星網(wǎng)中查詢路由，通過直達(dá)線路將呼叫接續(xù)
到服務(wù) GS／GW2。
    （3）若被叫用戶漫游到PLMN網(wǎng)中，將呼叫接續(xù)到就近的PLMN關(guān)口局，在PLMN網(wǎng)中接續(xù)。
D、全球星用戶呼叫 PLMN用戶，撥13SOH1H2H3ABCD：全球星關(guān)口站GS／GW將呼叫接續(xù)到就
近的PLMN關(guān)口局，PLMN關(guān)口局在移動網(wǎng)中查詢被叫用戶的路由信息，在PLMN網(wǎng)中選擇路由，
將呼叫接續(xù)到服務(wù)MSC。
E、PLMN用戶呼叫全球星用戶，撥1349H1H2H3ABCD： PLMN／MSC將呼叫接續(xù)到就近的全球星
關(guān)口站GS／GW1，關(guān)口站分析H1H2H3號碼，到相應(yīng)的HLR查詢移動用戶的路由信息，根據(jù)用
戶的不同位置進(jìn)行接續(xù)。
    （1）如果被叫用戶位置更新在GS／GWI，直接尋呼該用戶完成相應(yīng)的接續(xù)。
    （2）如果被叫用戶位置更新在GS／GW2，通過直達(dá)線路將呼叫接續(xù)到GS／GW2。
    （3）如果被叫用戶漫游到PLMN網(wǎng)2中，將呼叫接續(xù)到就近的PLMN2的關(guān)口局。
5進(jìn)展及計(jì)劃
    全球星系統(tǒng)進(jìn)展基本順利，一主一備的GOCC和5OCC運(yùn)轉(zhuǎn)正常，全球關(guān)口站建設(shè)也比較
順利，手機(jī)生產(chǎn)也按照商業(yè)計(jì)劃進(jìn)行，雖然衛(wèi)星發(fā)射受到一定影響，但今年多次成功發(fā)射
已為今年三季度末開通初始業(yè)務(wù)提供了保障。
5.1衛(wèi)星發(fā)射
    全球星系統(tǒng)計(jì)劃由美國、烏克蘭、俄羅斯的火箭發(fā)射衛(wèi)星。全球星在1998年2月和4月
利用美國Delta 2火箭成功地進(jìn)行了兩次發(fā)射，但在1998年9月用烏克蘭Zenit火箭發(fā)射12
顆星失敗，全球星對發(fā)射計(jì)劃作了全面調(diào)整。調(diào)整后計(jì)劃在1999年進(jìn)行11次發(fā)射，發(fā)射44
顆星，2000年～季度再發(fā)射4顆星。今年已成功地進(jìn)行了三次發(fā)射，現(xiàn)有20顆星在軌作測試
運(yùn)行。全球星計(jì)劃在1999年第三季度末業(yè)務(wù)開通時將有至少32顆衛(wèi)星在軌。
5．2關(guān)口站建設(shè)
    全球星系統(tǒng)首批4個帶遙測控制單元（TCU）的預(yù)生產(chǎn)關(guān)口站已全部安裝調(diào)測完畢，與
衛(wèi)星進(jìn)行的各種測試都合格。全球星公司已向Qualcomm公司訂購了38個關(guān)口站，其中北京
關(guān)口站是第一個正式生產(chǎn)的關(guān)口站。
    全球星公司計(jì)劃在1999年第三季度未完成包括中國在內(nèi)的9個國家關(guān)口站的驗(yàn)收并提供
初始業(yè)務(wù)，到1999年底有16個國家的關(guān)口站運(yùn)行，向世界 45％的人口提供業(yè)務(wù)。
    計(jì)劃在中國建造的3個關(guān)口站，北京關(guān)口站建設(shè)進(jìn)展順利，今年6月進(jìn)行全網(wǎng)調(diào)測。廣
州關(guān)口站、蘭州關(guān)口站正加緊建設(shè)，預(yù)計(jì)分別在今年3季度和2000年初具備裝機(jī)條件。
5．3業(yè)務(wù)開通
    1989年9月，全球星在巴黎利用在軌的8顆衛(wèi)星打通了全球星系統(tǒng)的第一個電話，話音
質(zhì)量優(yōu)于現(xiàn)有地面蜂窩網(wǎng)。到目前為止，全球星已與125個國家簽署了服務(wù)供應(yīng)商協(xié)議，已
在32個國家取得全球星衛(wèi)星業(yè)務(wù)許可。因此，全球星雄心勃勃地計(jì)劃在今年三季度末提供
初始業(yè)務(wù)，今年底全面提供業(yè)務(wù)。我國用戶在半年之內(nèi)將能享受到價廉質(zhì)優(yōu)的全球星服務(wù)。