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小低轨道卫星移动系统

归档日期:07-06       文本归类:低轨道      文章编辑:爱尚语录

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  低轨道(LEO)卫星通信系统按照系统的业务特点,又可分为:提供低速数据、短信息业务的小LEO系统(L-LEO)(用户链路频率在1GHz以下)和提供语音业务的大LEO系统(B-LEO)(用户链路频率在1GHz以上)。

  L-LEO系统提出于1990年,并且在1992年的世界无线电行政会议(WARC-92)上为L-LEO系统分配了下列工作频段:137~138MHz(下行)、400.15~401.00MHz(下行)、148.00~150.05MHz(上行)。较典型的L-LEO系统有ORBCOMM、VITASAT、LEO ONE、E-SAT等。

  从技术角度来看,L-LEO系统和B-LEO系统都能够用于短信息通信。但是L-LEO系统是专门针对短信息通信而设计的,它的卫星有效载荷、卫星网络管理系统以及用户终端设备同B-LEO系统相比要简单得多,它的系统投资、运营费用、终端设备价格也比B-LEO系统低得多,因而对于那些有大范围、多终端、短信息需求的用户(如:环境监测、管线监控、车辆船只监控等),L-LEO系统是一个更经济、更有效的通信手段。

  ORBCOMM系统是由美国Orbital Sciences公司和加拿大Teleglobe公司共同提出的,是目前世界上惟一投入商业运营的L-LEO系统。ORBCOMM系统是一个采用分组交换方式的、全球覆盖的、双向短信息通信系统。ORBCOMM系统提供4类基本业务:数据报告、报文、全球数据报和指令。ORBCOMM系统1998年11月投入商用。它在中国地区的业务由上海星通信息技术有限责任公司经营管理。

  ORBCOMM系统的卫星星座由A、B、C、D、E、F、G共7个轨道平面组成,共48颗小卫星(其中7颗为备用星),卫星重量43kg,卫星寿命4年,每颗卫星覆盖区域的直径约为5 400km。目前已经完成6个平面35颗卫星的发射,A、B、C 3个轨道平面的倾角为45°,间隔120°,轨道高度835km,每个平面上有6颗卫星。D平面为赤道轨道,轨道高度1 000km,有6颗卫星。E平面的倾角为70°,F平面的倾角为108°,轨道高度均为780km,每个平面有2颗卫星。为了加强南北纬25°~55°之间的覆盖,系统增加了G平面,G平面的倾角为45°,与A平面的间隔为20°,轨道高度825km,有7颗卫星。

  ORBCOMM系统的网络管理中心设在美国弗吉尼亚州,NCC通过遥测监控、系统指令和任务系统分析,负责对ORBCOMM空间系统进行管理,保证卫星系统的正常运作。同时它也是美国国内的网关控制中心,负责管理美国国内的通信业务。

  网关站的主要任务是负责指定服务区域内的用户业务管理,ORBCOMM系统内的所有通信都必须通过某个网关站进行,同时网关站也是ORBCOMM系统与外部的接口,用户可以通过公共电话网、公共数据网或专用数据网接入ORBCOMM系统。网关站包括一个网关控制中心(GCC)和至少一个网关地球站(GES)。

  GCC是网关站的核心,它有两个主要的子系统:网关报文交换系统(GMSS)和网络管理系统(NMS)。GMSS的功能包括报文处理、路由选择、规程转换、以及对外部网络能提供SMTP接口和X.25接口,网关站用户可以通过公用或专用数据网、租用线、异步拨号方式、Internet等接入。NMS的功能是对网关站各组成设备进行监控,包括监控网关站内各系统和设备是否正常、监测网关站内硬件的物理性能、监测报文处理流量、监测GES与GMSS的相应连接状态等。

  GES的作用是为网关站和卫星星座之间提供无线通信链路。GES并不一定同网关控制中心处于同一地理位置,GES站址选择的原则是取得最佳的服务区域覆盖和最小的电磁干扰,GES和GCC之间由专用线路连接起来。

  用户终端分移动式和固定式。用户终端的作用是将用户信息发送给服务区域上空的卫星,然后通过卫星发送给服务区域网关站;同时它也接收网关站通过卫星发送给用户的信息。通常用户终端带有GPS接收机,具有定位功能。

  ORBCOMM系统中,卫星同网关地球站之间的通信为TDMA方式,每个GES的上下行链路各占用一个TDMA时隙,每颗卫星最多可以同时与16个GES通信。卫星同用户终端的下行链路通信采用FDMA方式,总共设置12个下行信道,每个信道可复用4次,每颗卫星使用一个信道。卫星同用户终端的上行链路通信采用FDMA/TDMA方式,共有6个信道,NCC可以根据需要将这些信道设置为随机接入信道或预分配信道。卫星信道和工作频段见下表1。

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