CDMA空中移動(dòng)通信技術(shù)探討

CDMA空中移動(dòng)通信技術(shù)探討

1引言近年來，移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)成為當(dāng)今世界發(fā)展最快，市場(chǎng)潛力最大、前景最誘人的兩大業(yè)務(wù)，二者結(jié)合的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)正逐漸滲透到人們生活和工作的各個(gè)領(lǐng)域?？罩幸苿?dòng)通信，即主要面對(duì)運(yùn)行中的機(jī)艙中的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)始終是一片空白。其主要原因在于兩個(gè)方面，一是覆蓋方式的選擇，二是低于移動(dòng)電話對(duì)飛機(jī)的導(dǎo)航、通信及操縱系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的擔(dān)憂。而從用戶需求的角度而言，空中乘客對(duì)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的無縫覆蓋需求迫切。商務(wù)人士期望能在飛機(jī)上實(shí)時(shí)處理郵件，撥打電話；旅游人群期望旅途中與家人保持聯(lián)絡(luò)，并利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)打發(fā)無聊的旅途時(shí)光。對(duì)運(yùn)營商而言，解決機(jī)艙內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題是將提升核心競爭能力，打造差異化運(yùn)營的一個(gè)重要機(jī)遇，而且用戶針對(duì)性強(qiáng)，營銷價(jià)值大。2干擾分析從干擾的角度而言，飛機(jī)飛行過程中利用機(jī)載無線電導(dǎo)航設(shè)備與地面導(dǎo)航臺(tái)保持實(shí)時(shí)聯(lián)系，控制飛行航線。能見度低時(shí)，飛機(jī)啟用儀表著陸系統(tǒng)進(jìn)行降落，即利用跑道上的盲降臺(tái)向飛機(jī)發(fā)射電磁波信號(hào)，以確定跑道位置。而手機(jī)不僅在撥打或接聽過程中會(huì)發(fā)射電磁波信號(hào)，在待機(jī)狀態(tài)下也在不停地和地面基站聯(lián)系。手機(jī)在搜索過程中，雖然每次發(fā)射信號(hào)的時(shí)間很短，但具有很強(qiáng)的連續(xù)性。該信號(hào)對(duì)飛機(jī)內(nèi)的導(dǎo)航系統(tǒng)造成嚴(yán)重干擾。因此，信號(hào)的封閉性以及低功率在空中移動(dòng)通信中非常重要，就目前的移動(dòng)通信技術(shù)而言，CDMA技術(shù)與GSM相比，具有輻射功率低、話音質(zhì)量高、保密性強(qiáng)等特點(diǎn)，更適合用于機(jī)艙的復(fù)雜電磁環(huán)境內(nèi)。本文以機(jī)艙內(nèi)無線覆蓋為目標(biāo)，以不對(duì)飛機(jī)導(dǎo)航、通信等設(shè)備造成干擾為前提，介紹基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)以及陸地衛(wèi)星聯(lián)合通信系統(tǒng)兩種覆蓋模式。3基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示：該通信系統(tǒng)可分為五部分：用戶段、飛機(jī)段、空間段、地面段及陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。(1)用戶段機(jī)艙內(nèi)裝有一個(gè)小型的艙內(nèi)CDMA微蜂窩基站，該基站使用標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩通信技術(shù)，旅客手機(jī)只與機(jī)艙內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò)建立連接，相當(dāng)于在機(jī)艙內(nèi)模擬一個(gè)本地移動(dòng)網(wǎng)，手機(jī)只需很低的發(fā)射功率，不會(huì)對(duì)飛機(jī)的導(dǎo)航及通信系統(tǒng)等造成干擾。(2)飛機(jī)段飛機(jī)上裝有專用的機(jī)載衛(wèi)星通信設(shè)備，旅客用手機(jī)撥打電話、收發(fā)信息和電腦聯(lián)網(wǎng)的通訊信號(hào)將通過機(jī)載衛(wèi)星通訊設(shè)備傳輸?shù)絿H通訊衛(wèi)星，而不會(huì)試圖連接地面網(wǎng)絡(luò)。(3)空間段圖1基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)架構(gòu)圖圖2陸地衛(wèi)星聯(lián)合通信系統(tǒng)架構(gòu)圖國際通訊衛(wèi)星負(fù)責(zé)接收并轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)載通信設(shè)備和地面衛(wèi)星站無線信號(hào)，實(shí)現(xiàn)空對(duì)地及地對(duì)空信號(hào)傳輸。(4)地面段民航飛機(jī)上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流可匯聚到衛(wèi)星通信的地面關(guān)口站。(5)陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)新建移動(dòng)核心網(wǎng)，通過專線與地面關(guān)口站連接，實(shí)現(xiàn)空中與地面的網(wǎng)絡(luò)連接。4陸地衛(wèi)星聯(lián)合通信系統(tǒng)基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)艙內(nèi)與陸地間的語音及數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，但由于要通過衛(wèi)星鏈路實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸，通信費(fèi)用高昂，推廣難度稍大。如果能夠使用地面基站對(duì)飛機(jī)航道進(jìn)行覆蓋，相對(duì)于乘客而言，通信費(fèi)用將大大降低，對(duì)于運(yùn)營商而言將更大程度上打開“空中市場(chǎng)”，實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的無縫覆蓋。基于以上思路，本節(jié)將闡述陸地衛(wèi)星聯(lián)合通信系統(tǒng)，陸地衛(wèi)星聯(lián)合通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示：該系統(tǒng)包括三部分：陸地部分，海洋部分和陸地——海洋交叉部分。(1)陸地部分陸地部分采用室外宏基站方式覆蓋航道。與傳統(tǒng)的覆蓋方式不同的是，用于航道覆蓋的天線輻射方向向上，且天線的主瓣波束窄，以達(dá)到更遠(yuǎn)的航道覆蓋距離。機(jī)艙內(nèi)安裝微基站，用于接收機(jī)艙內(nèi)的無線信號(hào)，保持與地面基站的通信。(2)海洋部分海洋部分采用基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)。(3)陸地—海洋交叉部分當(dāng)飛機(jī)位于陸地覆蓋邊緣時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)該能夠無縫切換到衛(wèi)星通信系統(tǒng)，目前的基站通信系統(tǒng)不支持該切換，可以考慮在機(jī)艙內(nèi)微基站側(cè)增加該功能，功能流程如圖3所示：5結(jié)束語目前國內(nèi)航空公司并未引入“空中移動(dòng)通信業(yè)務(wù)”，主要原因是基于運(yùn)營場(chǎng)景的特殊性和旅客的安全性考慮，因此其政策準(zhǔn)入也將非常復(fù)雜，這也將是方案實(shí)施中需要著重考慮的內(nèi)容：(1)工信部：機(jī)載專用移動(dòng)通信基站設(shè)備的入網(wǎng)許可與報(bào)備監(jiān)管，目前未有此類設(shè)備入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；(2)民航總局：負(fù)責(zé)民用機(jī)載通信，對(duì)空中移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的影響力較大，后期將會(huì)負(fù)責(zé)相關(guān)政策規(guī)范的出臺(tái)；(3)飛機(jī)制造商：國外飛機(jī)制造商已經(jīng)具備在設(shè)計(jì)上、技術(shù)上實(shí)現(xiàn)空中移動(dòng)通信相關(guān)設(shè)備的裝載部署能力與經(jīng)驗(yàn)，但改造與認(rèn)證的成本過