卫星移动通信系统的各种分类方式
卫星移动通信系统的分类可按其应用来分,也可以按他们所采用的技术手段来分。
(1)按应用分类
可分为海事卫星移动系统(MMSS)、航空卫星移动系统(AMSS)和陆地卫星移动系统(LMSS)。海事卫星移动系统主要用于改善海上救援工作,提高船舶使用的效率和管理水平,增强海上通信业务和无线定位能力。航空卫星移动系统主要用于飞机和地面之间为机组人员和乘客提高话音和数据通信。陆地卫星移动系统主要用于为行驶的车辆提供通信。
(2)按轨道分类
通信卫星的运行轨道有两种。一种是低或中高轨道。在这种轨道上运行的卫星相对于地面是运动的。它能够用于通信的时间短,卫星天线覆盖的区域也小,并且地面天线还必须随时跟踪卫星。另一种轨道是高达三万六千公里的同步定点轨道,即在赤道平面内的圆形轨道,卫星的运行周期与地球自转一圈的时间相同,在地面上看这种卫星好似静止不动,称为同步定点卫星。它的特点是覆盖照射面大,三颗卫星就可以覆盖地球的几乎全部面积,可以进行二十四小时的全天候通信。
(3)按频率分类
按照该卫星所使用的频率范围将卫星划分为L波段卫星,Ka波段卫星等等。
(4)按服务区域分类
随着航天技术日新月异的发展,通信卫星的种类也越来越多。按服务区域划分,有全球、区域和国内通信卫星。顾名思义,全球通信卫星是指服务区域遍布全球的通信卫星,这常常需要很多卫星组网形成。而区域卫星仅仅为某一个区域的通信服务。而国内卫星范围则更窄,仅限于国内使用,其实各种分类方式都是想将卫星的某一特性更强地体现出来,以便人们更好地区分各种卫星。
移动通信系统按轨道分类
(1)卫星不动(同步轨道卫星)
目前已经广泛应用的Inmarsat以及正积极开发中的AMSC(美国),CELSAT(美国),MSS(加拿大)、Mobilesat(澳大利亚)等移动通信系统均属于这种情况。这些系统已经实现到车,船和飞机等移动体上的通信,实现到手机的通信指日可待。
(2)卫星动(非同步轨道卫星),终端不动
它是通过非同步轨道卫星实现到较大终端(例如移动通信网的基站)的通信,而以后再连接到手持机的用户。Calling(美国)系统大体上属于这种情况。移动用户通过关口站上的卫星进行通信也基本属于这种情况。
(3)卫星动(非同步轨道卫星),终端也动
当前提出来的大量中、低轨道系统(如:铱星系统、全球星系统、奥迪赛系统)均属于这种情况,他们的特征就是做到终端手持化,实现了卫星通信适应未来个人移动通信的需求。
就卫星在空间运行的轨道形状来说,有圆轨道和椭圆轨道。此外,卫星轨道与地球赤道可以构成不同的夹角(称为倾角),倾角等于零的称为赤道轨道;倾角等于90°的称为极轨道;倾角在0°~90°之间的称为倾斜轨道。圆轨道又可以按其高度分为3种:低轨道(LEO)(距地面数百公里至5000KM,运行周期为2~4小时);中轨道(MEO)(距地面5000~20000KM,运行周期4~12小时);高(同步)轨道(GEO)(距地面35800KM,运行周期24小时),它又称为静止轨道。
由此,卫星移动通信系统基本上可以分为高、中、低三种。铱星系统(Iridium) 和全球星系统(Globalstar)是LEO系统发展最快的范例。奥迪赛系统(Odyssey)、InmarsatP-21是MEO系统的范例。Inmarsat系统、氚(Tritium)系统、亚洲卫星移动通信系统(ASMTS)(该系统是美国休斯公司建议我国发展的)是GEO系统的范例。
其网络基本上与固定业务卫星系统相同。这三种系统都要用手持机进行个人通信。他们除了具有语音通信功能外,还应具有传送数据、传真、寻呼、静态图像和定位等功能。这3种不同轨道系统用手持机进行个人通信, 各有优劣。
其性能表如下表所示:
项目 | 低轨道 | 中轨道 | 高轨道 |
轨道高度 | 700~1200km | 8000~13000km | 35800km |
波束数 | 6~48 | 19~150 | 58~200 |
天线直径 | 约1米 | 约2米 | 8米以上 |
卫星信道数 | 500~1500 | 1000~4000 | 3000~8000 |
射频功率 | 50~200W | 200~600W | 600~900W |
卫星成本合计 | 高 | 低 | 中 |
卫星寿命 | 3~7年 | 12~15年 | 12~15年 |
地面站投资 | 高 | 低 | 中 |
高仰视角时间率 | 低 | 高 | 中 |
卫星可视化通过实践 | 短(10~12min) | 中(约90min) | 长 |
使用 | 复杂 | 普通 | 容易 |
卫星切换 | 频繁 | 频度小 | 无 |
地面网连接 | 差 | 好 | 容易 |
轨道展开时间 | 慢 | 普通 | 快 |
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