第10章專用移動(dòng)通信系統(tǒng)

第10章

專用移動(dòng)通信系統(tǒng)概述從概念上來講，移動(dòng)通信的涵蓋范圍是很廣的，移動(dòng)通信系統(tǒng)也是多種多樣的，既有我們非常熟悉的公用蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，又有應(yīng)用于特定群體、特定區(qū)域的專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，如集群通信系統(tǒng)、無中心移動(dòng)通信系統(tǒng)、衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)等。本章我們主要討論集群通信系統(tǒng)、衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)和應(yīng)急移動(dòng)通信系統(tǒng)。本章內(nèi)容10.0概述10.1集群通信系統(tǒng)10.2衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)10.3應(yīng)急移動(dòng)通信系統(tǒng)“專用”移動(dòng)通信的含義

“專用”是一個(gè)相對(duì)概念專用（Dedicated）vs公用（Public）；公用（有時(shí)也叫商用）:一般指由電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供大眾電信服務(wù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)；專用:一般指限制使用范圍和使用規(guī)模的無線移動(dòng)通信系統(tǒng)。

最早的無線移動(dòng)通信系統(tǒng)都是“專用”系統(tǒng)；越來越多的“專用系統(tǒng)”發(fā)展成公用（商用）系統(tǒng)，至少它具備這個(gè)實(shí)力；公用系統(tǒng)加以限制或改造，可成為某種“專用”系統(tǒng)。

概述公網(wǎng)：公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)（PLMN）。專網(wǎng)：集群通信系統(tǒng)、無中心無線通信系統(tǒng)、無線對(duì)講系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、專用無線接入系統(tǒng)、專用衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)等。集群移動(dòng)通信系統(tǒng)、衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的許多設(shè)計(jì)方案，除了業(yè)務(wù)受眾沒有公用陸地蜂窩網(wǎng)龐大，從業(yè)務(wù)能力上講完全可擴(kuò)展為“公網(wǎng)”。概述10.010.1集群通信系統(tǒng)隨著移動(dòng)通信的發(fā)展，移動(dòng)用戶數(shù)量迅速增多，頻率資源越來越緊張，各國(guó)在采取數(shù)字化、高效的頻率復(fù)用、開發(fā)新頻段等措施之外，還研究如何從體制上著手，用進(jìn)一步提高頻率利用率、擴(kuò)大系統(tǒng)容量的方法來緩解頻率資源緊張與移動(dòng)通信高速發(fā)展之間的矛盾。20世紀(jì)70年代末在專用移動(dòng)通信領(lǐng)域生了集群移動(dòng)通信系統(tǒng)，它是一種采用智能化頻率管理技術(shù)，專門用于日常生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)管理，以及處理緊急或突發(fā)事件的最有效的先進(jìn)無線指揮調(diào)度通信系統(tǒng)。10.1集群通信系統(tǒng)10.1.1集群通信的基本概念10.1.2集群通信的技術(shù)特點(diǎn)10.1.3集群系統(tǒng)的分類10.1.4集群方式10.1.5集群通信的主要功能10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)10.1.1集群通信的基本概念傳統(tǒng)的專用移動(dòng)通信在移動(dòng)通信領(lǐng)域占有相當(dāng)大的分量，主要應(yīng)用于某些行業(yè)或部門內(nèi)，如警察、部隊(duì)、廠礦、交通運(yùn)輸?shù)?，以調(diào)度指揮通信為主。從其發(fā)展過程來看，它從一對(duì)一單對(duì)對(duì)講開始，到單信道一呼百應(yīng)，以及進(jìn)一步發(fā)展到選呼系統(tǒng)，后來發(fā)展成多信道自動(dòng)撥號(hào)系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)在于信道是“專有”的。也就是說通話過程中用戶使用的頻率是始終被占有的，一旦用戶選擇了某信道，那么它的通話就一直在這一信道上，直至通話結(jié)束；如果可用信道已被其他用戶占有，則它就無法獲得空閑信道，從而出現(xiàn)阻塞。由此可見，傳統(tǒng)的專用移動(dòng)通信系統(tǒng)頻率利用率低，從而導(dǎo)致通信質(zhì)量也低。10.1.1集群通信的基本概念“集群”是從英文Trunking意譯過來的，其本意為干線或中繼，為與有線電話中的中繼區(qū)別開來，將其翻譯成集群。

為克服單信道移動(dòng)通信系統(tǒng)容量小、頻率利用率低的缺點(diǎn)，人們將有線電話中的中繼線概念應(yīng)用到移動(dòng)通信之中。10.1.1集群通信基本概念早先的無線集群就是一個(gè)多信道共用的中繼系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的所有用戶自動(dòng)動(dòng)態(tài)地共享系統(tǒng)所有的信道。10.1.1集群通信基本概念隨著移動(dòng)通信的發(fā)展，集群的概念也隨之?dāng)U展。從廣義上說，集群通信是指在中心控制單元的控制下，全部自動(dòng)地、動(dòng)態(tài)地、最優(yōu)地將系統(tǒng)資源指配給系統(tǒng)內(nèi)全部用戶使用，最大限度地利用系統(tǒng)內(nèi)的頻譜資源和其他資源的系統(tǒng)。系統(tǒng)采取集中管理、共享頻率資源和覆蓋區(qū)、共同承擔(dān)建網(wǎng)費(fèi)用的方式，是一種向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的多用途、高效能而又廉價(jià)的先進(jìn)的無線指揮調(diào)度通信系統(tǒng)，成為專用移動(dòng)通信網(wǎng)的發(fā)展方向。正由于它是一種高效的無線指揮調(diào)度系統(tǒng)，在一些社會(huì)經(jīng)濟(jì)、工農(nóng)業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家的企事業(yè)、工礦、油田、交通運(yùn)輸、警察以及軍隊(duì)等部門對(duì)它的需求十分迫切，因而得到了長(zhǎng)足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。10.1.2集群通信的技術(shù)特點(diǎn)集群通信網(wǎng)是對(duì)公用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的補(bǔ)充，同常規(guī)的對(duì)講系統(tǒng)和公用蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)相比有許多不同之處，表10-1與表10-2列出了它們的主要不同點(diǎn)。特性常規(guī)對(duì)講系統(tǒng)集群系統(tǒng)頻率利用率信道固定分配方式，不能有效地利用現(xiàn)有的頻率資源，頻率利用率不高。信道動(dòng)態(tài)分配，可以有效地利用現(xiàn)有的頻率資源，頻率利用率高。服務(wù)質(zhì)量信道之間不能平均負(fù)擔(dān)話務(wù)量，呼損率高，服務(wù)質(zhì)量較差?？蓪⒃拕?wù)量平均、自動(dòng)地分配給不同的信道，增加了系統(tǒng)和用戶容量，降低呼損率，提高服務(wù)質(zhì)量。通話的保密性系統(tǒng)是一個(gè)大組，被指定到同一信道上的系統(tǒng)內(nèi)成員之間的通話缺乏保密性，一個(gè)用戶講話其他用戶都能聽到。能提供一個(gè)用戶與另一個(gè)用戶私線通話的功能，系統(tǒng)內(nèi)的成員之間通話具有保密性。容錯(cuò)能力設(shè)備如果出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)就不能正常工作使用，系統(tǒng)沒有任何容錯(cuò)功能?；驹O(shè)備萬一出現(xiàn)故障，系統(tǒng)還能繼續(xù)提供集群或常規(guī)服務(wù)，通話不會(huì)中斷。10.1.2集群通信的技術(shù)特點(diǎn)表10-1集群系統(tǒng)與常規(guī)對(duì)講系統(tǒng)的區(qū)別特性蜂窩系統(tǒng)集群系統(tǒng)應(yīng)用需求向社會(huì)大眾提供打電話的服務(wù)。實(shí)現(xiàn)有線、無線互通。滿足政府、警察、水利和電力等各行業(yè)(部門)指揮調(diào)度的要求。工作方式以全雙工為主以半雙工為主系統(tǒng)功能不能實(shí)現(xiàn)無線調(diào)度、系統(tǒng)內(nèi)用戶級(jí)別相同、無優(yōu)先級(jí)等區(qū)別。能較好且高智能化地實(shí)現(xiàn)群呼、組呼、強(qiáng)插、優(yōu)先級(jí)、通話限時(shí)等各種無線調(diào)度和指揮的功能。工作頻率主要在800、900MHz頻段范圍內(nèi)。在150、350、450和800MHz頻段范圍內(nèi)。區(qū)域覆蓋方式通常采用小區(qū)制方式，小區(qū)覆蓋半徑一般約為2～15km，組網(wǎng)方式復(fù)雜，使用設(shè)備多。一般采用大區(qū)制覆蓋方式，覆蓋半徑約20～80km，基站數(shù)目遠(yuǎn)小于蜂窩系統(tǒng)，建網(wǎng)費(fèi)用較低。10.1.2集群通信的技術(shù)特點(diǎn)表10-2集群系統(tǒng)與蜂窩系統(tǒng)的區(qū)別10.1.2集群通信的技術(shù)特點(diǎn)集群通信的主要特點(diǎn)具體可歸納為以下幾點(diǎn)：（1）共用頻率：將原來分配給不同單位或部門的少量專用頻率集中管理，供大家一起使用，提高了頻率利用率。采用傳輸集群（或稱發(fā)射集群）技術(shù)更進(jìn)一步提高了頻率利用率。（2）共用設(shè)施：由于頻率共用，就有可能將原來各單位或部門分建的控制中心和基站臺(tái)等設(shè)施集中起來共同使用、統(tǒng)一管理。（3）共享覆蓋區(qū)：可將原來各單位或部門鄰接覆蓋的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來，從而形成更大的覆蓋區(qū)域。（4）共享通信業(yè)務(wù)：除可進(jìn)行正常的通信業(yè)務(wù)外，還可有組織地發(fā)布一些共同關(guān)心的信息，如氣象預(yù)報(bào)、交通信息等。10.1.2集群通信的技術(shù)特點(diǎn)（5）改善服務(wù)：共同建網(wǎng)，信道利用可調(diào)劑余缺。共同建網(wǎng)時(shí)總信道數(shù)所能支持的總用戶數(shù)，要比分散建網(wǎng)時(shí)分散到各網(wǎng)的信道所能支持的用戶總和要大得多，因此能降低阻塞、改善服務(wù)質(zhì)量；集中建網(wǎng)還能加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)，因而可以提高服務(wù)等級(jí)，增強(qiáng)系統(tǒng)功能。（6）共同分擔(dān)費(fèi)用：共同建網(wǎng)肯定比各自建網(wǎng)費(fèi)用要低，機(jī)房、電源、天線塔和饋線等都可共用，有線中繼線的申請(qǐng)開設(shè)和統(tǒng)一管理也較方便，管理、值班維護(hù)人員也可相應(yīng)減少，從而節(jié)省建設(shè)與使用成本。此外，集群通信還具有功能齊全、方式靈活的調(diào)度指揮功能，并可與有線網(wǎng)互聯(lián)。10.1.3集群系統(tǒng)的分類(1)按信令方式分有共路信令方式和隨路信令方式之分。(2)按話音信號(hào)的類型分有模擬集群和數(shù)字集群兩種。(3)按通話占用信道方式分有信息集群(亦稱消息集群)和傳輸集群之分。(4)按控制方式分有集中控制方式和分散控制方式兩種。(5)按覆蓋區(qū)域分有單區(qū)單中心制和多區(qū)多中心制之分。集群系統(tǒng)在世界各國(guó)的大力發(fā)展和廣泛使用，以及其標(biāo)準(zhǔn)化工作的滯后，造成了集群通信系統(tǒng)的種類繁多，通常有以下幾種分類方式：10.1.3集群系統(tǒng)的分類單區(qū)單中心制是集群系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，它在整個(gè)服務(wù)區(qū)域內(nèi)設(shè)立一個(gè)控制中心和一個(gè)或多個(gè)基站，多個(gè)基站區(qū)組合形成整個(gè)服務(wù)區(qū)。各基站通過無線或有線傳輸鏈路連接到控制中心，控制中心通過中繼線或用戶線與市話端局或用戶小交換機(jī)連接，調(diào)度臺(tái)通過有線或無線方式與控制中心相連。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和用戶要求，可增設(shè)系統(tǒng)中心操作臺(tái)、系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備以及計(jì)費(fèi)管理終端和打印設(shè)備等。

其結(jié)構(gòu)如圖10-1所示。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)適用于一個(gè)地區(qū)內(nèi)一個(gè)或多個(gè)單位（或部門）自主建設(shè)自成系統(tǒng)的集群移動(dòng)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)單位或部門內(nèi)部的指揮調(diào)度通信。10.1.3集群系統(tǒng)的分類圖10-1集群系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)（單區(qū)、單點(diǎn)、單中心）10.1.3集群系統(tǒng)的分類為擴(kuò)大集群網(wǎng)的覆蓋，單區(qū)制集群系統(tǒng)可相互連成多區(qū)多中心的區(qū)域網(wǎng)。區(qū)域網(wǎng)由區(qū)域控制中心、本地控制中心、多基站組成而覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)。各本地控制中心通過有線或無線傳輸鏈路連接至區(qū)域控制中心，由區(qū)域控制器進(jìn)行管理，如右圖所示。10.1.3集群系統(tǒng)的分類本地控制中心主要處理所管轄基站區(qū)內(nèi)和越區(qū)至本基站區(qū)內(nèi)集群用戶的業(yè)務(wù)。至于越區(qū)用戶識(shí)別碼的登記、控制頻道分配、有線或無線用戶尋找越區(qū)用戶的業(yè)務(wù)，也就是位置登記、轉(zhuǎn)賬呼叫、越區(qū)頻道轉(zhuǎn)移的漫游業(yè)務(wù)等，將由區(qū)域控制中心處理。這樣就形成了二級(jí)管理的區(qū)域網(wǎng)。根據(jù)業(yè)務(wù)需要，還可以設(shè)立更高級(jí)的控制管理中心，將其與區(qū)域中心相連接，也可以通過有線或無線傳輸通道，處理各下屬區(qū)域間用戶登記、呼叫建立、控制管理等，從而對(duì)區(qū)域控制中心進(jìn)行控制、管理以及監(jiān)控。10.1.4集群方式眾多的無線用戶共享有限的無線信道，必然涉及無線信道的分配問題。常規(guī)的系統(tǒng)在用戶的一次通話過程中，為通信雙方分配一個(gè)固定的無線信道，即使在通話間歇信道也始終被占用，直至其通信完畢。為進(jìn)一步提高信道的利用率，集群系統(tǒng)采用了全新的信道動(dòng)態(tài)分配技術(shù)，這正是“集群”的含義和精髓所在，其分配無線信道的技術(shù)方法有：信息集群傳輸集群準(zhǔn)傳輸集群1.信息集群又稱為消息集群，就是常規(guī)多信道共用系統(tǒng)分配無線信道的方法。它在整個(gè)調(diào)度通話期間，給通信雙方固定分配一條無線信道。從移動(dòng)臺(tái)松開PTT（PushtoTalk，按講）鍵開始，中繼站（基站）要經(jīng)過6~10s的“脫離”時(shí)間才能完成信息集群。如果在脫離時(shí)間內(nèi)移動(dòng)臺(tái)或調(diào)度員再次啟動(dòng)另外的信息傳輸，則仍保持原先的信道分配。很顯然，這種技術(shù)信道利用率低，因?yàn)樵谕ㄔ捚陂g即使沒有信息傳輸仍然占用信道，并且在每個(gè)信息結(jié)束后的6~10s“超時(shí)”內(nèi)信道仍然被占用，但其通信的完整性較好。圖10-3示出了其工作過程。1.信息集群圖10-3信息集群工作過程2.傳輸集群又稱為發(fā)射集群。通話過程中，集群用戶按下PTT鍵向基站發(fā)出信道分配請(qǐng)求，基站集群控制器為之分配信道，通信雙方在此信道上通信；當(dāng)用戶釋放PTT鍵時(shí)，向基站發(fā)送一個(gè)確定而可靠的“傳輸結(jié)束”信令，這個(gè)信令用來指示該信道可以被再分配使用?；炯嚎刂破鹘拥皆撔帕钪笫栈匦诺啦⒃撔诺婪峙浣o其他提出申請(qǐng)的用戶使用。通信雙方中的任一方再次按下PTT鍵時(shí)由系統(tǒng)再次分配信道，其工作過程如圖10-4所示。2.傳輸集群圖10-4傳輸集群工作過程2.傳輸集群在該通信方式下，通話雙方每次按下PTT鍵所分配到的信道是隨機(jī)的，因此一次完整的通話過程可能要分幾次在幾個(gè)不同的信道上完成，這就有利于通話的保密。同時(shí)，在傳輸集群方式中不會(huì)出現(xiàn)由于通話暫停而仍然占用信道、浪費(fèi)信道使用的現(xiàn)象，從而提高了信道利用率。

但這種方式在系統(tǒng)繁忙時(shí)可能存在由于PTT鍵釋放、占用的通話信道被分給其他用戶使用，而在該通信用戶再次按下PTT鍵時(shí)由于系統(tǒng)無空閑信道可分配，而造成通信的不完整或延遲的現(xiàn)象。3.準(zhǔn)傳輸集群為解決在系統(tǒng)非常繁忙時(shí)傳輸集群存在的用戶消息延遲或不完整的問題，出現(xiàn)了傳輸集群方式的改進(jìn)型，稱為“準(zhǔn)傳輸集群”，圖10-5示出了其工作過程。準(zhǔn)傳輸集群兼顧消息集群和傳輸集群的優(yōu)點(diǎn)，它在用戶釋放PTT鍵后并不立即發(fā)出“傳輸結(jié)束”信令，而是繼續(xù)保持0.5~1s，若在此期間通話中的某一方再次按下PTT鍵，則此信道會(huì)繼續(xù)被占用，否則信道被釋放。這樣就可以減少系統(tǒng)非常繁忙時(shí)傳輸集群存在的用戶消息延遲或不完整的可能性，同時(shí)由于保持時(shí)間較短，因此信道的利用率也較高。3.準(zhǔn)傳輸集群圖10-5準(zhǔn)傳輸集群工作過程（1）系統(tǒng)的通信功能

主要包括調(diào)度通信、常規(guī)通信兩大業(yè)務(wù)功能。

（2）系統(tǒng)控制與管理功能主要包括動(dòng)態(tài)重組、用戶入網(wǎng)控制、虛擬專網(wǎng)等功能，以及計(jì)費(fèi)、監(jiān)視和報(bào)警等常規(guī)功能。（3）系統(tǒng)診斷和可靠性功能主要包括系統(tǒng)自診斷、發(fā)射機(jī)故障關(guān)閉、接收機(jī)遇擾關(guān)閉、備用控制信道、備份中央控制器、故障弱化、脫網(wǎng)直通等功能。10.1.5集群通信的主要功能10.1.5集群通信的主要功能具體功能包括：①自動(dòng)重?fù)埽阂苿?dòng)臺(tái)在第一次撥號(hào)失敗釋放PTT后，會(huì)在幾秒鐘內(nèi)再次自動(dòng)發(fā)出呼叫請(qǐng)求，直到呼叫成功。②繁忙排隊(duì)/自動(dòng)回叫：當(dāng)全部話務(wù)信道都被占用，移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的呼叫申請(qǐng)將被自動(dòng)排入等候隊(duì)列，一旦有空閑話務(wù)信道可用時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)回叫等候隊(duì)列中最前的用戶，該用戶即可占用該空閑話務(wù)信道進(jìn)行通信。③組呼：在集群系統(tǒng)中無線用戶都被分配到一個(gè)或多個(gè)指定通話組中，組內(nèi)用戶間的通信稱為組呼。通過移動(dòng)臺(tái)上的選擇鍵可選不同的通話組，然后按下PTT，即可無需撥號(hào)而直接向通話組內(nèi)所有用戶發(fā)話。10.1.5集群通信的主要功能④動(dòng)態(tài)重組：可以根據(jù)需要將原來不屬于同一通話組的用戶臨時(shí)編入一個(gè)新的通話組中。⑤通播：通播是指一個(gè)用戶利用一個(gè)信道同時(shí)與一個(gè)大組中的各個(gè)通話組中的所有成員進(jìn)行通話。⑥系統(tǒng)呼叫：系統(tǒng)呼叫類似于通播，是對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)所有用戶的呼叫。⑦私線通話：調(diào)度臺(tái)或移動(dòng)臺(tái)可以有選擇地呼叫另一個(gè)移動(dòng)臺(tái)而進(jìn)行一對(duì)一的通話，系統(tǒng)內(nèi)其他用戶無法收聽它們間的通話。10.1.5集群通信的主要功能⑧多級(jí)優(yōu)先：集群系統(tǒng)還提供緊急呼叫、戰(zhàn)術(shù)性優(yōu)先、指令優(yōu)先、操作性優(yōu)先等多級(jí)優(yōu)先功能，以便在系統(tǒng)繁忙時(shí)，重要的用戶優(yōu)先得到系統(tǒng)服務(wù)。不同優(yōu)先級(jí)的用戶可以有不同的通話限時(shí)。優(yōu)先級(jí)的分配可由系統(tǒng)管理員通過系統(tǒng)管理終端加以控制，通常緊急呼叫總是具有最高優(yōu)先權(quán)。⑨電話互聯(lián)：無線用戶與有線電話用戶之間可進(jìn)行半雙工或全雙工通信。⑩故障弱化：當(dāng)某個(gè)集群信道出現(xiàn)故障時(shí)可自動(dòng)關(guān)閉該信道或恢復(fù)到常規(guī)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。此外，集群系統(tǒng)還有脫網(wǎng)工作、管理與計(jì)費(fèi)、監(jiān)視和報(bào)警等功能。組呼/單呼通信流程10.1.5集群通信的主要功能10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)1.集群通信系統(tǒng)的數(shù)字化

典型的模擬集群通信系統(tǒng)①NOKIA公司的450MHzACTIONET；②美國(guó)優(yōu)利電（UNIDEN）公司的F.A.S.T系統(tǒng)；③美國(guó)摩托羅拉（MOTOROLA）公司的智慧網(wǎng)（SMARTNET）系統(tǒng)；④基于英國(guó)MPT1327信令標(biāo)準(zhǔn)的集群系統(tǒng)。其中MPT1327信令規(guī)約以其開放性、完善的功能、靈活的架構(gòu)、可靠的性能、較豐富的業(yè)務(wù)等特點(diǎn)，推出后很快為世界各國(guó)的集群系統(tǒng)設(shè)備廠商所采用，成為全球范圍內(nèi)應(yīng)用最廣的模擬集群系統(tǒng)事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)也將它作為我國(guó)模擬集群系統(tǒng)的推薦標(biāo)準(zhǔn)。10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)模擬集群通信系統(tǒng)的眾多體制并存使得不同系統(tǒng)間無法兼容，難以互連互通。由于標(biāo)準(zhǔn)完備性的不足，即使是采用MPT1327標(biāo)準(zhǔn)的不同廠商的系統(tǒng)，也難以實(shí)現(xiàn)其相互間的互聯(lián)與漫游通信，這就限制了其進(jìn)一步的發(fā)展與應(yīng)用。

同時(shí)，同模擬蜂窩系統(tǒng)一樣，模擬集群系統(tǒng)自身存在的容量小、頻率利用率低、干擾嚴(yán)重、保密性差、業(yè)務(wù)種類少等一系列不足，也決定了其最終必將被數(shù)字集群所取代。

模擬集群通信系統(tǒng)的不足10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)同蜂窩系統(tǒng)的數(shù)字化一樣，集群通信數(shù)字化不僅提高了頻譜利用率、大大增加了信道數(shù)和系統(tǒng)容量、改善了通信質(zhì)量，而且數(shù)字集群系統(tǒng)也更容易滿足多區(qū)聯(lián)網(wǎng)漫游通信、保密通信、業(yè)務(wù)多樣化等需求。要實(shí)現(xiàn)集群通信系統(tǒng)的數(shù)字化，必須①解決數(shù)字話音編碼、數(shù)字調(diào)制、多址、抗衰落等主要關(guān)鍵技術(shù)；②解決漫游問題；③提供更多業(yè)務(wù)（比如數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）；④改善操作、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)管理功能。數(shù)字化的典型范例：①M(fèi)OTOROLA的iDEN系統(tǒng)；②歐洲的TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)。數(shù)字化的內(nèi)容10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)2.數(shù)字集群通信體制標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字集群系統(tǒng)必須克服模擬集群系統(tǒng)存在的不足，具體體現(xiàn)在它必須要能組成集群通信共網(wǎng)，要能在很有限的頻率資源下為大量用戶服務(wù)，要能滿足構(gòu)成大區(qū)域、多基站網(wǎng)的需求，要具有自動(dòng)位置登記、漫游、切換功能。當(dāng)然，數(shù)字系統(tǒng)本身的優(yōu)點(diǎn)更是不言而喻的。為做好數(shù)字集群系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，國(guó)際電聯(lián)曾推薦了一些數(shù)字集群通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，主要有：①北美的APCO-25標(biāo)準(zhǔn)；②歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）推薦的TETRA；③MOTOROLA的iDEN；④以色列的FHMA（跳頻多址）；⑤愛立信的EDACS／PRISM；⑥日本的數(shù)字MCA系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)IDRA；⑦法國(guó)的TETRAPOL標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)等。10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)根據(jù)我國(guó)專用和共用數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)的使用需求，在參考國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，2000年12月28日信息產(chǎn)業(yè)部正式批準(zhǔn)和發(fā)布了中華人民共和國(guó)電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ST/T11228-2000《數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)體制》。在此推薦性標(biāo)準(zhǔn)中確定了兩種體制，即TETRA（體制A）和iDEN（體制B），都?xì)w為一種推薦性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。體制A面向?qū)Ｓ谜{(diào)度和共用集群通信網(wǎng)，體制B主要適用于共用集群通信網(wǎng)。2004年公安部頒布了以TETRA為核心的公安數(shù)字集群系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，為了促進(jìn)民族集群產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，信息產(chǎn)業(yè)部針對(duì)國(guó)內(nèi)基于CDMA和GSM技術(shù)研發(fā)的數(shù)字集群系統(tǒng)發(fā)布了兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：YDC030-2004《基于GSM技術(shù)的數(shù)字集群系統(tǒng)總體技術(shù)要求》和YDC031-2004《基于CDMA技術(shù)的數(shù)字集群系統(tǒng)總體技術(shù)要求》。10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)3.數(shù)字集群系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)方式

數(shù)字集群系統(tǒng)的組網(wǎng)運(yùn)營(yíng)方式分為共網(wǎng)和專網(wǎng)兩種。

集群共網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的最佳解決方式是采用虛擬專用網(wǎng)（VPN）技術(shù)。通過虛擬專用網(wǎng)功能，可以實(shí)現(xiàn)功能要求和系統(tǒng)概念相距甚遠(yuǎn)的多個(gè)單位（或組織機(jī)構(gòu)）共用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，各個(gè)組織機(jī)構(gòu)無需自行購置基站、交換機(jī)和傳輸設(shè)備，只需配置相應(yīng)的調(diào)度臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)，即可建立自己的虛擬專用網(wǎng)，并在自己的虛擬專網(wǎng)中獨(dú)立工作，享受不同需求的業(yè)務(wù)和不同優(yōu)先級(jí)的服務(wù)，如同在傳統(tǒng)的專業(yè)網(wǎng)中工作一樣。10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)同時(shí)，系統(tǒng)還允許用戶機(jī)構(gòu)管理自己內(nèi)部的通信組，具有共用頻率、共用信道、共享覆蓋區(qū)、共享通信業(yè)務(wù)等特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)資源和頻率資源利用率高，同時(shí)由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)，可以向用戶提供更為專業(yè)的服務(wù)，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本，并有利于各個(gè)集團(tuán)和部門之間的通信，做到協(xié)同配合。因此它特別適合在一個(gè)地區(qū)（如一個(gè)省、一個(gè)流域等）建立一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)，為各種集團(tuán)用戶（當(dāng)然也可以是單個(gè)用戶）提供服務(wù)。

集群共網(wǎng)是集群通信未來的發(fā)展方向。當(dāng)然，有些專網(wǎng)是集群共網(wǎng)不能替代的，對(duì)一些通話質(zhì)量和優(yōu)先級(jí)要求很高的部門來說，集群共網(wǎng)可能難以滿足要求，或者是需要付出很高的網(wǎng)絡(luò)成本。因此在促進(jìn)集群共網(wǎng)發(fā)展時(shí)，也不能忽視專網(wǎng)的發(fā)展。10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)4.典型數(shù)字集群系統(tǒng)介紹（1）iDEN數(shù)字集群系統(tǒng)美國(guó)MOTOROLA公司生產(chǎn)的800M數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)稱MIRS，于1994年在美國(guó)洛杉磯問世，在它的產(chǎn)品國(guó)際化后改稱iDEN（增強(qiáng)型數(shù)字網(wǎng)絡(luò)）。它將數(shù)字調(diào)度通信和數(shù)字蜂窩通信綜合在一套系統(tǒng)之中，目前在北美、南美及亞洲十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)投入商業(yè)應(yīng)用，全球用戶已超過2200萬。它采用時(shí)分多址技術(shù)、當(dāng)代最新的VSELP（矢量和激勵(lì)的線性預(yù)測(cè)編碼）技術(shù)、抗干擾能力強(qiáng)的M-16QAM（正交振幅調(diào)制）技術(shù)及越區(qū)跟蹤等技術(shù)，并采用和GSM系統(tǒng)相同的雙工通話結(jié)構(gòu)以及特殊的頻率復(fù)用方式，能在25kHz的信道帶寬內(nèi)容納6個(gè)話音信道。10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)多種先進(jìn)技術(shù)，再加上頻率復(fù)用技術(shù)和蜂窩組網(wǎng)技術(shù)，從而使得有限頻點(diǎn)的集群通信網(wǎng)具有大容量、大覆蓋區(qū)、高保密和高通話清晰度的特點(diǎn)，系統(tǒng)具有蜂窩無線電話、指揮調(diào)度、分組數(shù)據(jù)傳輸及短消息等服務(wù)功能。

與模擬集群相比其性能更可靠，覆蓋更廣闊，業(yè)務(wù)更多樣，特別對(duì)傳輸數(shù)據(jù)更有利，費(fèi)用更低廉，保密性更強(qiáng)。它不僅方便、快捷，可實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的私密通話，也可實(shí)現(xiàn)在一個(gè)群組中各種方式的調(diào)度通信。1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備iDEN的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)十分相似，如圖10-6所示。iDEN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備圖10-6iDEN系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)iDEN系統(tǒng)中的其主要設(shè)備有移動(dòng)交換中心MSC、訪問位置寄存器VLR、原籍位置寄存器HLR、短消息服務(wù)中心SMS-SC、網(wǎng)間互聯(lián)功能IWF、調(diào)度應(yīng)用處理器DAP、快速分組交換MPS、話音編碼器XCDR、基站控制器BSC、增強(qiáng)型基站收發(fā)信系統(tǒng)EBTS、移動(dòng)臺(tái)MS、數(shù)字交叉連接系統(tǒng)DACS、操作維護(hù)中心OMC等。MSC是一種GSM型的電話交換機(jī)，是公用電話網(wǎng)PSTN與iDEN系統(tǒng)之間的一個(gè)接口。IWF負(fù)責(zé)匹配iDEN系統(tǒng)與PSTN間的數(shù)據(jù)速率，用于支持移動(dòng)臺(tái)數(shù)據(jù)和傳真業(yè)務(wù)。DAP控制調(diào)度呼叫分配和路由接續(xù)。MPS處理所有的調(diào)度服務(wù)功能。DACS提供填充和修整功能，以便進(jìn)行干線傳輸?shù)目捎媒M合帶寬的管理，取代了獨(dú)立的多路復(fù)用器和人工交叉連接。多址方式：TDMA/FDMA信道寬度：25kHz每信道時(shí)隙數(shù)：6或3適用頻段：800MHz和1.5GHz頻帶寬度：15MHz收發(fā)雙工間隔：45MHz調(diào)制方式：M-16QAM話音編碼4.8kbps的VSELP聲碼器信道檢錯(cuò)編碼：循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC信道糾錯(cuò)編碼：多碼率格形前向糾錯(cuò)碼調(diào)制信道比特率：64kbps10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)2）系統(tǒng)的技術(shù)特性3）系統(tǒng)的業(yè)務(wù)能力業(yè)務(wù)調(diào)度能力單呼、群呼、選擇群呼、空中編程、PTT-ID、呼叫指示、自動(dòng)登記和漫游等。電話互連業(yè)務(wù)位置更新、鑒權(quán)、漫游、過網(wǎng)（切換）、來電顯示、呼叫建立、緊急呼叫、中繼傳送、外部撥號(hào)、數(shù)據(jù)呼叫、附加業(yè)務(wù)等。短消息業(yè)務(wù) 短消息、語音信箱。電路交換數(shù)據(jù)/傳真業(yè)務(wù)10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)（2）TETRA系統(tǒng)陸上集群無線電（TETRA）是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）1995年制定公布的新一代數(shù)字集群系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，提供集群、非集群方式通信，具有話音、電路數(shù)據(jù)、短數(shù)據(jù)信息、分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的直接模式（移動(dòng)臺(tái)對(duì)移動(dòng)臺(tái)）通信，并支持多種附加業(yè)務(wù)，其中大部分為TETRA所獨(dú)有。TETRA系統(tǒng)具有兼容性好、開放性好、頻譜利用率高和保密功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是目前國(guó)際上制定得最周密、開放性好、技術(shù)最先進(jìn)、參與生產(chǎn)廠商最多的數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)，為專業(yè)移動(dòng)通信創(chuàng)建了一個(gè)真正充滿競(jìng)爭(zhēng)力的、開放的全球市場(chǎng)，已成立的TETRAMoU聯(lián)合體已遍及歐、亞、美洲共有70多個(gè)成員，并在歐、亞、美洲的一些國(guó)家建網(wǎng)運(yùn)營(yíng)。TETRA是一種基于TDMA無線系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及一系列已定義的開放接口、呼叫服務(wù)和協(xié)議的系統(tǒng)。它不僅提供了直接的一對(duì)一數(shù)字全雙工蜂窩移動(dòng)電話服務(wù)，還可以提供信息服務(wù)、綜合數(shù)據(jù)服務(wù)以及擁有一對(duì)多組（群）、隊(duì)調(diào)度功能的卓越的集團(tuán)通信功能。TETRA可看成是TETRA話音+數(shù)據(jù)(V+D)、TETRA分組數(shù)據(jù)優(yōu)化(PDO)和TETRA直接模式通信(DMO)3個(gè)普通標(biāo)準(zhǔn)的集合，所研制的設(shè)備可以包含上述一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能，也可以根據(jù)用戶的需求對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行變通處理，從而使TETRA更加靈活、功能也更強(qiáng)。①話音+數(shù)據(jù)模式（V+D）。電路交換模式，25KHz信道能同時(shí)支持話音、數(shù)據(jù)和圖像的通信，數(shù)據(jù)速率可達(dá)28.8kbps。②分組（包）交換數(shù)據(jù)優(yōu)化模式（PDO）。使用25KHz信道，主要面向?qū)拵?、高速?shù)據(jù)傳輸，其有效數(shù)據(jù)傳輸率最高可達(dá)36kbps。③直通模式（DMO）。是一種移動(dòng)臺(tái)無需通過系統(tǒng)就可以直接進(jìn)行端對(duì)端通信的脫網(wǎng)工作模式。業(yè)務(wù)包括組（群）呼、私密呼叫和短消息傳遞、電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)1）TETRA的工作模式集群模式中轉(zhuǎn)模式直通模式10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)①空中接口

工作頻段 150~900MHz信道間隔25kHz調(diào)制方式調(diào)制信道比特率36kbps語音編碼速率4.8kbpsACELP接入方式TDMA（4個(gè)時(shí)隙）用戶數(shù)據(jù)速率7.2kbps(每時(shí)隙)數(shù)據(jù)速率可變范圍2.4kbps～28.8kbps接入?yún)f(xié)議時(shí)隙ALOHA②集群方式

TETRA標(biāo)準(zhǔn)支持消息集群、傳輸集群和準(zhǔn)傳輸集群3種集群方式。10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)2）TETRA系統(tǒng)技術(shù)體制③網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

TETRA標(biāo)準(zhǔn)對(duì)無線電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)沒有明確限制，主要取決于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。規(guī)模小的可以是一個(gè)單基站、單信道的系統(tǒng)，大的可以是一個(gè)覆蓋全國(guó)的多區(qū)、多基站聯(lián)網(wǎng)漫游系統(tǒng)。TETRA標(biāo)準(zhǔn)定義了一組（9個(gè)）TETRA網(wǎng)絡(luò)組成模塊之間的接口，用于確保網(wǎng)內(nèi)操作互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)管理，一個(gè)包含系統(tǒng)組成實(shí)體及其相互之間接口的TETRA系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖10-7所示。10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)圖10-7TETRA標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)iDENTETRA頻段800MHz150~900MHz編碼方式VSELPACELP凈編碼速率4.8kbps4.8kbps調(diào)制方式M-16QAMπ/4-DQPSK標(biāo)稱調(diào)制帶寬25kHz25kHz信道比特速率64kbps36kbps適用場(chǎng)合以共網(wǎng)為主以專網(wǎng)為主iDEN與TETRA主要技術(shù)對(duì)比10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)5.數(shù)字集群系統(tǒng)在我國(guó)的應(yīng)用與發(fā)展1999年，福建省數(shù)字集群商用試驗(yàn)網(wǎng)采用MOTOROLA的iDEN系統(tǒng)，共網(wǎng)方式運(yùn)營(yíng)。2002年，中衛(wèi)國(guó)脈上海數(shù)字集群商用網(wǎng)采用MOTOROLA的iDEN系統(tǒng)，共網(wǎng)方式運(yùn)營(yíng)。2000年，香港警用數(shù)字集群通信系統(tǒng)采用諾基亞的TETRA系統(tǒng)，專網(wǎng)方式運(yùn)行。2002年，上海公安局?jǐn)?shù)字集群通信系統(tǒng)采用MOTOROLA的TETRA系統(tǒng)，專網(wǎng)方式運(yùn)行。10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)2002年，廣九鐵路、廣州等眾多城市地鐵數(shù)字集群調(diào)度通信系統(tǒng)采用MOTOROLA、諾基亞等廠家的TETRA系統(tǒng)，專網(wǎng)方式運(yùn)行。2008年，北京數(shù)字集群指揮調(diào)度通信網(wǎng)全國(guó)規(guī)模最大、覆蓋京津與環(huán)渤海地區(qū)，采用諾基亞的TETRA系統(tǒng)，專網(wǎng)方式運(yùn)行。10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)2004年，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)推出，系統(tǒng)逐漸成熟、商用中興基于CDMA技術(shù)的GoTa系統(tǒng)、華為基于GSM技術(shù)的GT800系統(tǒng)。2010年，專業(yè)數(shù)字集群（PDT）標(biāo)準(zhǔn)誕生全面兼容已有的MPT1327體制的模擬集群系統(tǒng)，專網(wǎng)方式運(yùn)行。2009年起，寬帶多媒體集群系統(tǒng)的研究成為研究重點(diǎn)，McWiLL、MiWAVE等系統(tǒng)誕生。

GoTa數(shù)字集群通信系統(tǒng)GoTa（GlobalopenTrunkingarchitecture）：開放式集群架構(gòu)

GoTa系統(tǒng)是中興通訊推出的基于CDMA技術(shù)的數(shù)字集群通信系統(tǒng)，是基于CDMA方式的調(diào)度通信和蜂窩移動(dòng)通信的組合系統(tǒng)，可提供多種共網(wǎng)集群和專業(yè)調(diào)度統(tǒng)一的業(yè)務(wù)模式。

GoTa還提供普通電話互聯(lián)業(yè)務(wù)和支持高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，最高傳輸速率達(dá)153.6kbps；提供多種新的增值業(yè)務(wù)。GoTa系統(tǒng)的產(chǎn)品已在中國(guó)、俄羅斯、泰國(guó)、挪威、加納等國(guó)家正式商用。10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)

GT800是華為公司基于GPRS和GSM技術(shù)開發(fā)的數(shù)字集群系統(tǒng)，它分為兩個(gè)階段：第一階段，以成熟的TDMA技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)TDMA網(wǎng)絡(luò)的信令流程和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化、擴(kuò)展，提供快速呼叫、組呼、動(dòng)態(tài)重組、優(yōu)先級(jí)控制、遙開遙斃、環(huán)境監(jiān)聽、故障弱化、虛擬專網(wǎng)等業(yè)務(wù)特性，滿足共網(wǎng)集群用戶的需求；數(shù)據(jù)傳輸方面的需求采用GPRS網(wǎng)絡(luò)滿足。

第二階段，繼承第一階段的業(yè)務(wù)特性，引入TD-SCDMA技術(shù)提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和更高的系統(tǒng)容量；并提供端到端加密、終端直通等安全、保密方面的業(yè)務(wù)特性，滿足特殊行業(yè)用戶的需求。

GT800數(shù)字集群通信系統(tǒng)10.1.6數(shù)字集群通信系統(tǒng)10.110.2衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)10.2.1低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信10.2.2“銥”系統(tǒng)10.2.3“全球星”系統(tǒng)衛(wèi)星移動(dòng)通信

衛(wèi)星移動(dòng)通信是指車輛、艦船、飛機(jī)及個(gè)人在運(yùn)動(dòng)中利用衛(wèi)星作為中繼器進(jìn)行的無線移動(dòng)通信。

衛(wèi)星移動(dòng)通信特點(diǎn)真正能夠做到全球覆蓋：它在海上、空中和地形復(fù)雜而人口稀疏等區(qū)域?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)通信，是一般陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)所無法比擬的，而且特別適合遠(yuǎn)距離和在多個(gè)國(guó)家之間漫游的服務(wù)；

需要衛(wèi)星中繼：衛(wèi)星移動(dòng)通信體制和覆蓋能力與中繼衛(wèi)星星座配置有很大關(guān)系。10.2衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)GEO—GeostationaryEarthOrbit靜止軌道長(zhǎng)延遲(0.24秒)服務(wù)壽命:10–15years最廣泛應(yīng)用的技術(shù)覆蓋區(qū):42%(3satellitestocoverEarth)功率大MEO—MediumEarthOrbit中軌道相對(duì)低的延遲(0.06–0.14秒)服務(wù)壽命:5–15years應(yīng)用少覆蓋區(qū):10%(10satellitestocoverEarth)功率較大LEO—LowEarthOrbit低軌道很低的延遲(0.03秒）服務(wù)壽命:5–10年技術(shù)開始商業(yè)化覆蓋區(qū):1–5%(40–60satellitestocoverEarth)功率小500–1,500km8,000–12,000km20,000km10.2衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)衛(wèi)星軌道分類銥星全球移動(dòng)通信系統(tǒng)星座圖10.2衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)衛(wèi)星星座與對(duì)地覆蓋

最早的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)

1976年，國(guó)際海事衛(wèi)星組織（IMARSAT）組建了IMARSAT-A系統(tǒng)，后又增加IMARSAT-C、IMARSAT-M、IMARSAT-B、INMARSAT-M和IMARSAT-機(jī)載等系統(tǒng)。

其它同步衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)同步衛(wèi)星上設(shè)置多波束天線，像蜂窩網(wǎng)中把小區(qū)分成區(qū)群，把波束分成波束群，實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用，以提高系統(tǒng)容量，美國(guó)休斯公司的Spaceway計(jì)劃、IMARSAT-P計(jì)劃、亞洲蜂窩衛(wèi)星（ACeS）等。10.2衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)

中、低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)

為節(jié)省發(fā)信功率、減少傳輸時(shí)延、減小終端體積、提高覆蓋能力等，1990年前后，興起中、低軌道全球衛(wèi)星移動(dòng)系統(tǒng)研究開發(fā)熱潮，先后推出“銥”系統(tǒng)、“全球星”系統(tǒng)等先進(jìn)設(shè)計(jì)。

IMT-2000也將衛(wèi)星移動(dòng)通信作為3G陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要補(bǔ)充。10.2衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)10.2.1低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信直至個(gè)人通信的目標(biāo)，使地面用戶借助手機(jī)即可實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星移動(dòng)通信，人們把注意力集中于中、低軌道（MEO、LEO）衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)。這類衛(wèi)星軌道低、環(huán)繞周期與地球自轉(zhuǎn)不同步，從地面上看，衛(wèi)星總是移動(dòng)的，如果要求地面上任一地點(diǎn)的上空任一時(shí)刻都有一顆衛(wèi)星出現(xiàn)，就必須設(shè)置多條衛(wèi)星軌道，每條軌道上均有多顆衛(wèi)星有順序地在地球上空運(yùn)行。在衛(wèi)星與衛(wèi)星之間通過星際鏈路互相連接，這樣就構(gòu)成了環(huán)繞地球上空、不斷運(yùn)動(dòng)但能覆蓋全球的衛(wèi)星中繼網(wǎng)絡(luò)。這類衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星軌道高度約數(shù)百到數(shù)千千米，鏈路傳輸損耗相對(duì)較小，因而對(duì)用戶終端的要求有所降低，同時(shí)由于其傳輸時(shí)延較短，在兩個(gè)衛(wèi)星移動(dòng)終端之間可采用雙跳通信，這樣便無需采用復(fù)雜的星上交換處理技術(shù)，降低了通信衛(wèi)星的復(fù)雜性。10.2.1低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)名稱ARIESTELEDESICELLIPSOBOREALISELLIPSOCONCORDLAGLOBALSTARIRIDIUM軌道高度km圓1020圓700橢圓520/7800圓7800圓1414圓765傾角90o98.2o116.5o0o52o86.4o軌道平面數(shù)4213186每平面衛(wèi)星數(shù)124059611總的衛(wèi)星數(shù)488401594866頻率用戶鏈路L/S頻段Ka頻段L/S/C頻段上行L頻段下行S頻段L頻段系統(tǒng)控制鏈路C頻段Ka頻段L/S/C頻段Ka頻段業(yè)務(wù)話音有有有4.8有2.4/4.8/9.6有2.4/4.8數(shù)據(jù)（kbps）2.416~20480.3~9.69.62.4成本/美元＜5億90億6億33億（48顆）57億多址方式CDMA上FDMA下CDMACDMACDMAFDMA/TDMA典型的低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)1.低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信的特點(diǎn)與地面系統(tǒng)比：衛(wèi)星相當(dāng)于基站，波束覆蓋半徑遠(yuǎn)比地面系統(tǒng)大；與靜止軌道系統(tǒng)比：傳輸延遲小，移動(dòng)用戶可使用天線短、功率小、重量輕的手機(jī)；衛(wèi)星繞軌周期短，每幾分鐘就從用戶頭頂飛過；越區(qū)切換倒置：小區(qū)（衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)）穿過用戶產(chǎn)生越區(qū)切換；小區(qū)面積與衛(wèi)星軌道高度有關(guān)，或者說全球覆蓋衛(wèi)星數(shù)量與軌道高度有關(guān)。10.2.1低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信2.低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成10.2.1低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信

最典型低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)之一，美國(guó)摩托羅拉公司提出并開發(fā)。原計(jì)劃設(shè)置7條圓形軌道均勻分布于地球的極地方向，每條軌道上有11顆衛(wèi)星，總共有77顆衛(wèi)星在地球上空運(yùn)行，這和銥原子中有77個(gè)電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn)情況相似，故得名。為與其它低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、節(jié)省投資，MOTOROLA公司最終將該系統(tǒng)改用66顆衛(wèi)星、分6條軌道在地球上空運(yùn)行，但系統(tǒng)命名沿用。10.2.2“銥”系統(tǒng)“銥”系統(tǒng)衛(wèi)星的48個(gè)點(diǎn)波束覆蓋結(jié)構(gòu)

10.2.2“銥”系統(tǒng)

系統(tǒng)特點(diǎn)

“星上處理”+“星際鏈路”技術(shù)，不依賴于現(xiàn)有地面通信網(wǎng)絡(luò)的支持，就可建立全球移動(dòng)個(gè)人通信系統(tǒng)的能力。

采用星際鏈路相連，具有空間交換和路由選