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卫星移动通信系统SIMT-2000结合方案的研究

2/14/2005来源:移动通信人气:6483

卫星移动通信系统SIMT-2000结合方案的研究 摘要:本文对卫星移动通信系统与IMT-2000的结合进行了探讨和研究,提出了三个 层次的结合方案,列出了亟待解决的关键技术。 关键词:IMT-2000卫星移动通信第三代移动通信系统 1概述 第三代移动通信系统(MIT-2000)是国际电信联盟(ITU)提出的工作在2GHz频段 的、预期在2002年左右投入商用的系统。从1996年开始,各国对IMT-2000的研究逐渐进 入实质阶段,并已投入大量的人力、物力进行研究和开发,预计在今年底将完成IMT-2 000的无线电技术规范,明年底完成所有信令。我国对IMT-2000也进行了深入的研究, 并在“九五”后期课题中安排了重大课题对此专门进行研究和开发。 卫星移动通信系统作为第三代移动通信系统的重要组成部分,其地位和作用已无庸 置疑。因此IMT-2000明确规定了要支持卫星通信环境,并声明它是一个综合的卫星/地 面通信网络,可以共同协作满足全球范围内不同用户密度地域的广泛业务需求,在所提 供的业务上也相互补充,并且实现起来更经济。在一个综合网络中,卫星移动通信系统 的特有优势在于: (1)可以实现全球完整、连续的覆盖。 (2)可以作为地面蜂窝网业务覆盖区域的扩展。 (3)固有的动态信道分配技术可以解决突发的呼叫拥塞问题。 (4)固有的抗毁性可以在地震洪水等特殊场合起到不可取代的应急通信作用。 (5)系统的建立对于军民结合、平战结合、满足军事通信特殊需要等具有战略意义。 所以,对卫星移动通信系统如何与IMT-2000中的地面通信部分相结合进行研究,以 及尽快制定综合的卫星/地面移动通信系统的有关框架和标准显得十分必要。 2卫星移动通信系统与IMT-2000相 结合的方案 从目前的发展来看。IMT-2000已经改变了原有的“一统”概念,而注意到以各地区 的现有第二代系统网络基础为参考制定比较现实的过渡方法。从市场方面看,第二代移 动通信系统可以满足移动用户话音和中、低速数据业务的需求,第三代移动通信系统的 发展,其显著标志为高速率,支持广泛的业务(大部分应是目前尚未定义的),它的运 营市场,至少在建成初期应集中在高速多媒体业务和分组数据业务,与第二代移动通信 系统互相补充而非立即取代。可见从第二代移动通信系统向IMT-2000的过渡应是一个长 期共存、不断演进的过程。考虑到这些因素,对于卫星移动通信系统和IMT-2000的结合, 也应是一个分阶段、分层次的长期过程。ITU-R关于地面和卫星移动通信系统的综合建 议M.1182中对综合的卫星/地面移动通信系统定义了五个层次的综合,分别为:地理综合、 业务综合、网络综合、设备综合和系统综合。ITU-R关于IMT-2000中卫星部分的框架结 构建议M.1167中,针对不同层次、阶段的综合情况,定义了三种具体的综合网络结构, 分别为:(1)卫星段自成系统的结构;(2)综合的IMT-2000网络结构;(3)卫星段 作为地面固定网(有线网和蜂窝网)的延伸。因此,对于综合的卫星/地面移动通信系 统,总体思路应该是以IMT-2000建议为蓝本,立足已有系统,着眼即将建设系统,设计 和构思新一代系统,制定全面、发展、经济可行的技术方案。 针对我国国情,具体来看,对于一个综合的卫星/地面移动通信系统,可以分为以 下三个阶段或层次来进行: 2.1卫星网相对独立的技术方案 对于现存的静止轨道卫星通信系统,可以采用卫星网相对独立的思路,卫星网从所 用频段、系统结构、多址方式、无线电接口、终端类型乃至提供业务都可与地面网不同, 对于这种自成系统的卫星网与地面网络的互联可以采取两种方式。在第一种方式中,卫 星网通过关口站和地面PSTN互联,再通过这个遍布全球但能力有限的电话网络与其它网 络互联。在第二中方式中,卫星网络通过一个或多个关口站接入公共的数字骨干网络, 经过不同类型的接口,与地面PSTN、非IMT-2000地面移动通信网及其它IMT-2000网络 互联,两种方式层次上均为地理综合。 第一种方式中,只需在卫星网侧研制必要的设备,建设最为简单,但由于受到PSTN 网的限制,综合网络所能承载的公共业务非常有限,只包括话音和低速数据(话带数据 方式)。在第二 种方式中,首先要定义明确的网络间接 口,ITU-R有关建议中定义了卫星网与其它IMT-2000网络或非IMT-2000网络的A、B、C 三种类型的接口。由于采用了公共的数字骨干网络,综合网络的业务能力和可扩展性能 都较第一种方式强,更值得研究和探讨。两种方式中,由于卫星网段相对独立,因而无 法进行任何设备或功能模块(包括网络基础设施和终端设备)的共用,用户可使用双模 终端通过人工登记的方式实现漫游。 2.2基于网络综合的方案 对于近期设计的系统(MEO、LEO),可以采用网络综合的思路,实现的关键在于将 卫星段的卫星移动交换中心(SMSC)与地面段(蜂窝网)的移动交换中心互联,卫星系 统的固定站链路具有全波束,移动终端链路采用点波束。MSC(移动交换中心)负责提 供移动网的交换功能,为非网内呼叫建立链路以及与PSTN接口。田(基站)主要负责分 配无线信道资源,并完成对无线链路控制及维护。VLR(访问位置寄存器)存储当前在 本辖区内活动的移动终端的位置信息,是一个不断更新的动态数据库。HLR(归属位置 寄存器)是用于移动用户管理的数据库,记录用户的呼叫路由和计费等信息。FES(固 定地球站)控制相应的卫星点波束内的通信,在功能上相当于地面蜂窝系统的一个BS和 MSC(在地面蜂窝中可能是一个MSC服务若干个BS)。为实现网间的漫游和切换,必须保 证FES和MSC在较高层次互联,以GSM系统为例,FES与MSC应在GSM七号信令MAP,(移动 应用部分)的同一平面内互联。通过采用一致的移动性管理和协议,可以实现单一终端 的全球自动漫游(非人工)和切换(一般不支持通话过程中卫星网向地面网的切换)。 在这种方式中,卫星段和地面段由于具有不同的特点,一般采用不同的无线电接口, 这样终端一般还是双模,但网络基础设施(MSC,SMSC及BS)可有很大程度的一致性, 设备类似,功能模块可以复用,从而可以大幅降低成本(移动网中网络基础设施投资比 重很大)。综合网络与其他网络的互通,仍可参照ITU-RM.1167建议中关于网间互联的 B类和C类接口。 2.3基于智能多模式终端的综合方案 对于远期设计的系统,可以在网络综合的基础上,尽可能实现更高层次的综合(设 备综合或系统综合),实现的关键在于研制智能多模式终端,具体目标为尽量实现终端 中基带模式乃至射频模块的共用,要求该终端能够程控选择信源编解码方式、信道编解 码方式、分组长度和格式、调制解调方式、多址类型、射频单元参数、分集和均衡的方 式等等。具体的实现将受到无线接口的进税和硬件技术(包括芯片技术和软件无线电技 术)的制约,因此应是一个渐进的过程。最终希望达到的目标是无论对卫星段还是地面 段,用一个智能的多模式终端就可实现全球漫游和通信。 在这种综合方式中,基本可以达到ITU-R中描述的技术综合甚至系统综合的层次, 这时不仅是两个网段的网络基础设施,包括终端在内的大部分设施都将有全球统一的标 准可循,具有全球市场的通信产业带来的是力量集中的研究开发,标准功能模块的集成 化、芯片化,标准部件的全球大规模生产以至标准化的产品,标准化的产品意味着先进 的技术和低廉的价格,从更高的角度来看,必将会大大推动整个通信产业的迅速发展。 3尚需进一步研究的关键技术 要具体实现这些结合方案,有许多关键技术亟待研究和解决,大致可以分为以下几 个方面: (1)对总体结构的设计和构想,包括星座方案、覆盖分析、业务分析、多址方式等; (2)呼叫处理过程和路由技术; (3)全网的信令和通信协议; (4)网络接口; (5)终端定位过程及移动管理;仰信道分析、编码、调制、均衡; (7)两系统切换处理等。 4结束语 由于各个方面的原因,目前我国的电信技术和产业与发达国家还存在很大的差距, IMT-2000的提出为我国电信产业的腾飞和电信技术的发展提供了跨世纪的机遇和挑战, 积极地参与和进行此方面的研究将有助于我国缩小与发达国家的差距,保证民族产业在 第三代移动通信的巨大市场中占有一席之地。从近来世界政治、军事局势来看,研制并 展开一个覆盖全球的中(低)轨道卫星移动通信系统已成为当务之急,对综合的卫星/ 地面移动通信系统的研究也迫在眉睫,我们一定要抓住机遇,积极研究,明确我国的发 展方向,提出一些符合国际电联文本要求的、有中国特色的标准建议,反映我国的通信 要求,维护我国的利益。