簡介:1,衛(wèi)星通信系統(tǒng),衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡單地說就是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站,溝通地面與地面之間的各種通信,它利用其通信距離遠、覆蓋面積大的特點,完成大范圍通信任務;并作為光纖通信的一種補充和備用手段。,2,,衛(wèi)星通信概論,一、衛(wèi)星通信的基本概況二、衛(wèi)星通信發(fā)展的歷史三、我國衛(wèi)星通信發(fā)展史四、衛(wèi)星通信主要特點五、衛(wèi)星通信主要難點六、衛(wèi)星通信應用范圍,3,一、衛(wèi)星通信概述,1、衛(wèi)星通信-概念2、衛(wèi)星通信-可行性3、衛(wèi)星通信-組成衛(wèi)星空間部分衛(wèi)星地球站地面測控站,通信技術在人類歷史中的作用,通信在兩個或多個位置實現(xiàn)信息的傳輸、接收和處理。通信是人類社會的基本需求,每一次通信技術的變革都會對整個社會以及每一個人帶來極大的影響。古代烽火臺、鼓、鳴“金”、書信等近代電報、電話等現(xiàn)代有線通信光纖、電纜。無線通信短波/超短波通信、微波中繼通信、地面移動通信、衛(wèi)星通信。,4,通信技術的目標及限制,終極目標任意時間、任意地點、任意多的節(jié)點完成任意大數(shù)據的交換。通信技術的發(fā)展總是向著這一理想目標靠近,在實現(xiàn)過程中要進行實時性、傳輸距離、傳輸帶寬等各方面的權衡。無線通信是現(xiàn)代通信技術的一個代表,相對于有線通信網來說,具有使用地點靈活,架設簡單,建設成本低等各方面的優(yōu)點。無線通信最大的約束地球是圓的。,5,A點與B點位置足夠遠時,地球將阻擋無線信號的直接傳輸。,通過C點的信號中繼,A點與B點可以完成信號的間接傳輸。C點信號中繼的作用范圍取決于C點轉發(fā)器距離地面的高度。C點轉發(fā)器的高度越高,覆蓋范圍越大。,人類目前能實現(xiàn)的最高轉發(fā)器衛(wèi)星,6,7,8,理論上,三顆同步軌道通信衛(wèi)星就能覆蓋全球。,9,衛(wèi)星通信原理示意圖,10,1、衛(wèi)星通信概念的提出,概念的產生時間1945年10月;人物英國物理學家、空軍雷達軍官克拉克;克拉克設想把中繼站用火箭發(fā)射到赤道上空的靜止軌道上,每隔120度設一個靜止衛(wèi)星這樣不僅能夠實現(xiàn)遠距離通信,甚至能夠實現(xiàn)全球通信。,,,,,,,克拉克設想,把中繼站用火箭發(fā)射到赤道上空的靜止軌道上,每隔120度設一個靜止衛(wèi)星,這樣不僅能夠實現(xiàn)遠距離通信,而且還能夠實現(xiàn)全球通信。,12,,他十分精確的預言,在1969年6月前后,人類將完成登月之壯舉。他還預言了電視電話的誕生。這些幻想和預言,今天都一一實現(xiàn)了。,“空間通信之父”,13,阿波羅登月計劃,起因與時間前蘇聯(lián)宇航員加加林進入太空。時間1961年4月12日乘東方一號宇宙飛船。人類登月成功“阿波羅”11號飛船于1969年7月2021日首次實現(xiàn)人登上月球的理想。此后,美國又相繼6次發(fā)射“阿波羅”號飛船,其中5次成功??偣灿?2名航天員登上月球。,加加林,阿姆斯特朗,14,阿波羅登月計劃,對登月計劃的質疑代表人物著名物理學教授哈姆雷特。質疑內容1、阿波羅登月照片純屬偽造2、阿波羅登月錄像帶在地球上攝制3、月球表面干燥腳印卻非常清晰4、阿波羅計劃進展速度可疑5、對土星五號火箭和登月艙的質疑6、溫度對攝影器材的影響,15,背景1短波通信,短波通信當時遠距離通信尤其是移動通信,主要采用短波,短波通信是利用電離層的反射來實現(xiàn)信息的傳輸。缺點1由于電離層的高度和反射率隨季節(jié)、晝夜而變化,因而短波通信信號不穩(wěn)定。要求使用者具有豐富的經驗才能正常使用。缺點2可用頻段有限,不足30MHZ,且全球共用。,16,短波通信示意圖,17,,,背景2微波中繼接力通信,微波通信由于微波是直線傳輸?shù)?,地面對微波吸收很嚴重,因此每?0到80公里,需要架設很高的鐵塔(80~100米)來建造中繼站,進行逐段接力通信,實現(xiàn)遠距離通信。優(yōu)缺點微波通信較穩(wěn)定、通信容量較大,但隨著遠距的增加費用也成倍加大并且通信效果變差,遠距離通信困難很多。,18,微波中繼通信,19,衛(wèi)星通信,20,2、衛(wèi)星通信的可行性,重要性克拉克的設想發(fā)表后,受到了各國科學家的重視,尤其是二戰(zhàn)后火箭技術已經達到了一定的水平,紛紛開展了衛(wèi)星技術的研究??尚行?957年10月,前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星,證實了上述理論的可行性。,21,2、衛(wèi)星通信的可行性,二戰(zhàn)后期的V2火箭設計者德國科學家馮布勞恩性能指標長135米,重13噸,載荷1噸,射程322千米。投入使用1944年9月,目標倫敦。馮布勞恩美國第一顆衛(wèi)星的發(fā)射成功,以及第一艘載人登月飛船“阿波羅11號”登上月球作出突出貢獻,而航天飛機的研制也是自他手中開始。,22,2、衛(wèi)星通信的可行性,實現(xiàn)衛(wèi)星通信的兩個條件1、運載工具具有足夠推力和精度的多級火箭。2、人造衛(wèi)星集電子、機械、控制等多學科綜合能力。3、具備能力的國家前蘇聯(lián)、美國、法國、日本、中國、印度(英國、以色列、伊朗)朝鮮,23,監(jiān)控管理分系統(tǒng),,遙測跟蹤指令分系統(tǒng),,,,地球站,,,,,,,,,,,,,,,通信地球站分系統(tǒng),,,,,,通信,測控,3、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成,,,,,,控制管理分系統(tǒng),衛(wèi)星分系統(tǒng),24,1)通信衛(wèi)星(衛(wèi)星分系統(tǒng)),位置和姿態(tài)控制系統(tǒng)天線系統(tǒng)空間轉發(fā)器系統(tǒng)遙測指令系統(tǒng)電源系統(tǒng)溫控系統(tǒng)入軌和推進系統(tǒng),25,,,轉發(fā)器系統(tǒng),,位置與姿態(tài)控制系統(tǒng),,遙測指令系統(tǒng),,入軌和推進系統(tǒng),,電源系統(tǒng),,溫控系統(tǒng),天線系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,通信衛(wèi)星的基本組成,,26,位置和姿態(tài)控制系統(tǒng),功能它是衛(wèi)星的“平衡器官”,用于保持和控制衛(wèi)星在軌道上的正確位置和姿態(tài)。,27,星上天線系統(tǒng),天線的作用它是衛(wèi)星的“耳目”,收發(fā)無線電信號的出入口。天線分類根據通信需要,天線有全球波束天線、區(qū)域波束天線、國內波束天線和點波束天線等多種。,1、天線分系統(tǒng)發(fā)送和接收通信及測控信號。用于遙控、遙測和信標信號的全向天線,接收地面的指令及向地面發(fā)送遙測數(shù)據。用于通信的微波定向天線。可分為全球波束天線、點波束天線和區(qū)域波束天線三類。,28,衛(wèi)星天線系統(tǒng)示意圖,29,30,空間轉發(fā)器,轉發(fā)器功能它是衛(wèi)星的主體,用于放大、變頻進而轉發(fā)天線收到的無線電信號。轉發(fā)系統(tǒng)一顆通信衛(wèi)星上有幾個到幾十個轉發(fā)器,每個轉發(fā)器能同時接收和轉發(fā)多個地球站的信號。,31,遙測指令系統(tǒng),報告衛(wèi)星狀態(tài)用于將衛(wèi)星工作情況及時通知地面測控站。接收控制指令地面測控站發(fā)出的指令信號,使星上設備按指令動作。,跟蹤、遙測、指令分系統(tǒng)(TTC)跟蹤部分用來為地球站跟蹤衛(wèi)星發(fā)送信標。遙測部分用來在星上測定并給地面的TTCTRACKINGTELEMETRYCOMMAND站發(fā)送有關衛(wèi)星姿態(tài)及衛(wèi)星各部件工作狀態(tài)的數(shù)據。指令部分用于接收來自地面的控制命令,處理后送給控制分系統(tǒng)執(zhí)行。,32,33,星上電源系統(tǒng),主要功能它是衛(wèi)星的“心臟”,用于提供星上設備工作所需的電能。電源系統(tǒng)有太陽能電池陣、蓄電池組等。,34,電源分系統(tǒng)為衛(wèi)星提供電能。星上電源分系統(tǒng)由一次能源太陽能,二次能源蓄電池,以及供配電設備組成。,電源系統(tǒng)重要作用,衛(wèi)星電源系統(tǒng)是衛(wèi)星的關鍵分系統(tǒng)之一,它擔負著為衛(wèi)星的其它分系統(tǒng)和有效載荷供電的重要任務。電源分系統(tǒng)供電質量的優(yōu)劣直接影響衛(wèi)星整星的工作狀態(tài)。通常衛(wèi)星的電源系統(tǒng)由太陽能電池、蓄電池以及供配電設備組成。光照區(qū)太陽能為蓄電池充電,陰影區(qū)由蓄電池供電。若衛(wèi)星中只有蓄電池(出現(xiàn)在早期的試驗衛(wèi)星以及一些短期航天任務中),則蓄電池耗盡就意味著衛(wèi)星壽命的結束,如“斯科爾號”。若衛(wèi)星中只有太陽能電池,則整星必須在光射區(qū)才能保持工作。,35,電源系統(tǒng)的效率,太陽能電池的轉換效率太陽能電池帆板對太陽的跟蹤太陽能電池的總功率與其面積相關,目前衛(wèi)星上一般采用展開式的太陽能電池帆板,以提高整星的能源供應。但太陽能電池帆板對太陽光角度的跟蹤將直接影響太陽能電池的輸出功率。太陽能電池的光電轉換效率太陽能電池的光電轉換效率與太陽能電池的材料、工藝等相關。目前效率最高的是多結砷化鎵電池,效率在33以上普通的硅太陽能電池效率在816之間,36,電源系統(tǒng)的重量考慮,作為在軌衛(wèi)星的重要子系統(tǒng),重量總是越小越好。要減小能源系統(tǒng)的重量主要通過以下幾方面入手太陽能電池的選型通過選擇輕質的材料以降低太陽能電池的重量。對帆板的展開及跟蹤機構采用輕量的設計。選用比能量更高的蓄電池,如鋰電池,以降低蓄電池組的重量。,37,38,星上溫控系統(tǒng),主要功能它象衛(wèi)星的“保姆”,用于保證衛(wèi)星表面溫度在正常范圍之內。,39,溫控分系統(tǒng)溫控分系統(tǒng)的作用就是控制衛(wèi)星各部分的溫度,保證星上各種儀器設備正常工作。通??煞譃楸粍訙囟瓤刂坪椭鲃訙囟瓤刂苾煞N形式。,40,入軌和推進系統(tǒng),主要功能它有點象衛(wèi)星的“拐棍”,用來保證衛(wèi)星在太空中的正確姿態(tài)。在地面測控站的指揮下,星上軸向和橫向兩個噴射推進器來控制衛(wèi)星的姿態(tài)。,通信衛(wèi)星舉例鑫諾三號,鑫諾衛(wèi)星通信有限公司的“鑫諾3號”衛(wèi)星是一顆專門為我國滿足中央臺、各省會城市、各直轄市衛(wèi)星廣播電視傳輸需要的廣播電視傳送衛(wèi)星。,41,目前我國首顆直播通信衛(wèi)星。,42,鑫諾三號衛(wèi)星性能參數(shù),43,,2)衛(wèi)星地球站,,天線與人,44,衛(wèi)星地球站,地球站組成它一般由天線、饋線設備、發(fā)射設備、接收設備、信道終端設備、電源設備、自動跟蹤設備以及臨近設備等組成。衛(wèi)星天線拋物面天線,這種天線的拋物面反射器有把無線電波集中成窄窄的一束的本事,即有很強的方向性。,45,衛(wèi)星地球站(續(xù)),天線的作用它可以減小無線電波在空間傳播時的損失,保證通信衛(wèi)星上的轉發(fā)器和地球站設備接收正常的信號。自動跟蹤設備能根據衛(wèi)星遙測系統(tǒng)發(fā)出的信號,迅速判斷天線偏離衛(wèi)星的位置,然后轉動天線使它對準九宵云外的衛(wèi)星。,46,衛(wèi)星地球站(續(xù)),發(fā)射和接收設備高功率放大器、低噪聲放大器、合路器、分配器、上變頻器、下變頻器、調制器、解調器基帶設備。,,用戶,,長途電話局,,基帶設備,,調制解調,,變頻,,功率放大,,天線,,,,,,,47,3地面遙測和監(jiān)控站(控制管理分系統(tǒng)),測控內涵跟蹤、遙測、指令和監(jiān)測的簡稱。測控站任務準確可靠地跟蹤、測量衛(wèi)星,對衛(wèi)星進行軌道修正、位置和姿態(tài)保持等控制。測控站與衛(wèi)星一個測控站可以測控多顆衛(wèi)星,但一顆衛(wèi)星在同一時間只能由一個特定的測控站測控。,48,二、衛(wèi)星通信發(fā)展簡史,1、試驗階段(1954~1964年)2、國際通信(1964~1974年3、國內通信(1975~1980年)4、VSAT階段(80年代以后)5、移動通信(90年代以后),49,,1、試驗階段無源衛(wèi)星通信,通信試驗1954年至1964年,美國曾先后利用月球、無源氣球作為中繼站,進行了電話、電視傳輸實驗。通信效果無源中繼不能對信號進行放大,地面接收到的信號質量不高,實用價值不大。,50,,1、試驗階段早期衛(wèi)星通信,前蘇聯(lián)1957年成功發(fā)射衛(wèi)星,衛(wèi)星通信的希望即將成為現(xiàn)實。美國宇航局在1958年12月發(fā)射斯科爾廣播實驗衛(wèi)星,進行了磁帶錄音信號的傳輸。1960年8月美國發(fā)射“回聲”(ECHO)衛(wèi)星,首次完成了有源延遲中繼通信。1962年7月美國ATT公司發(fā)射了“電星一號”低軌道通信衛(wèi)星,實現(xiàn)了電話、電視和數(shù)據的傳輸。1962年11月美國無線電公司發(fā)射了“中繼一號”低軌道衛(wèi)星,實現(xiàn)了跨洋的電視轉播。,51,1、試驗階段同步衛(wèi)星通信,同步軌道衛(wèi)星1963年7月與1964年8月,美國先后發(fā)射三顆“辛康姆”衛(wèi)星,最后一顆被射入近似圓形的靜止通信衛(wèi)星。利用它成功地進行了電話、電視和傳真的傳輸試驗,并于1964年秋用它向美國轉播了在日本東京舉行的奧林匹克運動會實況。,52,2、國際通信實用通信衛(wèi)星,商業(yè)通信衛(wèi)星1965年4月,“國際衛(wèi)星通信組織”發(fā)射“晨鳥”同步軌道靜止通信衛(wèi)星。兩周后,前蘇聯(lián)也成功地發(fā)射了準同步通信衛(wèi)星“閃電1”。國際通信業(yè)務僅以國際衛(wèi)星組織為例,在160個國家和地區(qū)之間提供了4萬條話路,并承擔了幾乎全部國際電視業(yè)務的傳輸。,53,3、衛(wèi)星技術的發(fā)展,海事衛(wèi)星組織(INMARSAT)利用同步衛(wèi)星進行海上移動通信的衛(wèi)星通信網,實現(xiàn)了以全球海上船只為主要服務對象的同步衛(wèi)星移動通信。國內通信七十年代,地面通信衛(wèi)星的天線是非常大,直徑為10~30米,主要用于固定通信,大型艦船的移動通信。從國際通信逐漸擴展到國內。,54,4、VSTA通信概念,基本概念VSTAVERYSMALLAPERTURETERMINAL指終端天線口徑小于25米的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。創(chuàng)新企業(yè)80年代初最初由美國赤道通信公司抓住了這一技術方向,推出了C100、C120VSAT衛(wèi)星單向數(shù)據廣播系統(tǒng)。80年代中期,又推出了C200衛(wèi)星雙向交互通信系統(tǒng)。,55,4、VSAT通信發(fā)展,大公司介入80年代中期,紛紛投入人力和財力從事VSAT系統(tǒng)的研制和開發(fā),如美國的休斯、哈里斯、高通,日本的NEC公司。計算機聯(lián)網遠程聯(lián)網大大推動了VSAT的發(fā)展。VSAT意義VSAT確定了衛(wèi)星通信向小型化、多功能、智能化發(fā)展方向。,56,4、VSAT通信應用,廣播式分發(fā)業(yè)務播發(fā)氣象、股票、債券、商品等各種數(shù)據;播發(fā)音樂、電視、新聞等各種信號。數(shù)據采集和監(jiān)控對工業(yè)流程如輸油、地質氣象等實施數(shù)據采集和傳輸。雙向交互業(yè)務傳輸數(shù)據以提供信用卡確認、銀行事務、預定業(yè)務和數(shù)據庫服務等。,57,5、移動衛(wèi)星通信,海事移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)MOTOROLA“銥”星系統(tǒng)ICO全球通信系統(tǒng)全球星(GLOBALSTAR)系統(tǒng)TELEDESIC全球通信系統(tǒng),58,通信衛(wèi)星的軌道分類,高軌道衛(wèi)星GEO距地面35800公里(同步衛(wèi)星)中軌道衛(wèi)星MEO距地面500020000公里低軌道衛(wèi)星LEO距地面5005000公里,59,通信衛(wèi)星的軌道分類,高軌道衛(wèi)星優(yōu)點A衛(wèi)星壽命長B應用相對簡單C覆蓋面積大高軌道衛(wèi)星缺點A通信天線直徑大B遠距離傳輸造成時延C軌道資源緊張,60,通信衛(wèi)星的軌道分類,低軌道衛(wèi)星優(yōu)點A傳輸時間短B多衛(wèi)星可實現(xiàn)全球覆蓋C易實現(xiàn)個人手機通信低軌道衛(wèi)星缺點A衛(wèi)星壽命短B發(fā)射投資高C設備技術復雜,61,通信衛(wèi)星的軌道分類,中軌道衛(wèi)星兼顧了低軌道衛(wèi)星和高軌道衛(wèi)星的特點。,62,(1)海事移動衛(wèi)星通信,最早的GEO衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)(美國通信衛(wèi)星公司COMSAT的軍用系統(tǒng))20世紀70年代應用于海上船只的安全保障1985年決定把航空通信納入業(yè)務范圍之內,63,(1)海事移動衛(wèi)星通信,移動汽車電話1995年8月,INMARSAT研制并成功運行了世界上第一個全球汽車電話系統(tǒng),該系統(tǒng)的用戶駕駛汽車可在任何地方實現(xiàn)全球通信。系統(tǒng)使用了4顆GEO衛(wèi)星;12顆MEO衛(wèi)星系統(tǒng)設計提供14種服務項目,初期提供語音、傳真及數(shù)據業(yè)務,通話費為每分鐘46美元。,64,海事衛(wèi)星地面終端示意圖,65,(2)“銥”星系統(tǒng),該系統(tǒng)值得介紹的內容較多,既有美好的初衷,又有悲壯的失敗。,66,(3)ICO全球通信系統(tǒng),名稱中圓軌道系統(tǒng)INTERMEDIATECIRCULARORBIT投資者國際海事衛(wèi)星組織經國務院批準1979年交通部代表我國加入該組織1993年通過了ICO衛(wèi)星通信系統(tǒng)方案20世紀90年代后期開始運行,67,(3)ICO全球通信系統(tǒng),技術特點它屬于中軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng),因而只需衛(wèi)星12顆;該系統(tǒng)有12顆衛(wèi)星分別在兩個正交的圓形地球軌道面上運行,每個軌道面上有6顆衛(wèi)星,其中一顆為備用。衛(wèi)星離地球表面高度為10350KM,運行周期近6H。,68,(3)ICO全球通信系統(tǒng),市場定位ICO將服務的目光從商務旅行者身上擴散到更廣泛的人群中,它甚至特別強調為發(fā)展中國家服務。ICO的用戶終端手持機及車載、機載、船載和半固定。通信業(yè)務話音、2400BPS雙工數(shù)據通信業(yè)務;準實時三類傳真、定位業(yè)務、尋呼業(yè)務。,69,(4)GLOBALSTAR系統(tǒng),全球星系統(tǒng)由美國勞拉公司和高通公司倡導和發(fā)起的;合作伙伴世界上主要電信業(yè)務提供商和制造商投資在1991年,耗資30多億美元,70,(4)GLOBALSTAR系統(tǒng),衛(wèi)星網絡48顆衛(wèi)星,軌道高度1414公里,共有8個軌道平面。手持機價格約為1000美元,通話費為03~05美元/分鐘。,71,(4)GLOBALSTAR系統(tǒng),設計特點GLOBALSTAR系統(tǒng)不是一個獨立的通信網,而是對現(xiàn)有的公用、專用、市話、長途網,地面蜂窩移動通信網以及各種特殊通信網的延伸和補充。設計構思以LEO新技術和包括采用碼分多址技術的移動電話技術為基礎。為簡化網路結構,不采用星際鏈路交換信息的技術。,72,(5)TELEDESIC全球通信系統(tǒng),投資者比爾蓋茨和克雷格麥考,于1994年提出“滿天星”計劃。系統(tǒng)組成把924(1/10備用)顆衛(wèi)星發(fā)射到690公里的軌道上,形成覆蓋地球的互聯(lián)網絡?;鞠敕ㄊ澜绱蟛糠值胤降耐ㄐ攀聵I(yè)并不發(fā)達,因此利用衛(wèi)星進行高速因特網接入則是一條捷徑。,73,TELEDESIC性能指標,旋轉周期小于100MIN。通信業(yè)務話音、數(shù)據、視像、交互式多媒體及廣域網絡信息。接口速率一般用戶16K~2MBPS;大容量用戶為155M~12GBPS;用戶天線直徑小于25CM,74,三、我國衛(wèi)星通信發(fā)展歷程,我國的第一顆人造地球衛(wèi)星時間1970年4月24日意義打破壟斷振奮人心人物孫家棟院士運載火箭、衛(wèi)星技術專家,東方紅1號,75,三、我國衛(wèi)星通信發(fā)展歷程,1、引進地球站,開展衛(wèi)星業(yè)務2、研制地球站,建衛(wèi)星試驗站3、實現(xiàn)租星建網和發(fā)星建網4、衛(wèi)星通信網現(xiàn)狀,76,1、開展國際衛(wèi)星通信業(yè)務,第一在1971年,我國就引進10M車載站和30M標準地球站,首次利用通信衛(wèi)星成功地進行國際通信。第二1972年,美國總統(tǒng)尼克松首次訪華,有關部門優(yōu)選衛(wèi)星通信作為主要通信手段,出色地完成了這次重要的國際通信任務。,77,1972年2月21日,尼克松一行抵達北京,對中國進行為期七天的歷史性訪問。,歷史的瞬間,78,2、研制和建立通信試驗站,通信試驗70年代末期,我國先后利用德國和法國聯(lián)合研制的“交響樂”以及國際衛(wèi)星通信組織的ISIVA、ISV等通信衛(wèi)星進行通信和廣播試驗。國內衛(wèi)星網在80年代初期,建立了北京、烏魯木齊、拉薩和昆明4座衛(wèi)星通信地球站。,79,3、實現(xiàn)租星和發(fā)星建網,1984年發(fā)射了第一顆試驗同步通信衛(wèi)星。1986年又發(fā)射了實用通信廣播衛(wèi)星。1986年7月以北京為主站,烏魯木齊、呼和浩特、拉薩和廣州為區(qū)域中心站的國家公用衛(wèi)星通信網建成,轉發(fā)器為國際通信衛(wèi)星ISV。1988年3月7日和12月22日,我國又分別發(fā)射了兩顆實用通信衛(wèi)星。,80,3、實現(xiàn)租星和發(fā)星建網,1990年2月,我國又發(fā)射第5顆通信衛(wèi)星。1993年初,原郵電部向美國GTE公司購買在軌通信衛(wèi)星,以“中星5號”命名加入國家公用衛(wèi)星通信網。該星擁有24部C波段和6部KU波段轉發(fā)器,傳輸中央和地方的8套電視節(jié)目,同時還提供5200路雙向電話業(yè)務,并為若干個VSAT系統(tǒng)提供專用網。,81,3、實現(xiàn)租星和發(fā)星建網,1994年11月30日東方紅3號發(fā)射升空,由于太陽能電池泄漏,該星未能送入同步軌道。1997年5月12日我國采用“長征3號甲”運載火箭再次發(fā)射具有24部C波段轉發(fā)器的“東方紅3號B”新型通信衛(wèi)星,于5月20日成功定點于東經125度的赤道上空,并以“中星6號”命名正式進入我國國家通信網通信衛(wèi)星序列。,82,航天最新成就,神州五號2003年10月15日北京時間9時,楊利偉乘由長征二號F火箭運載的神舟五號飛船首次進入太空,是中華人民共和國第一位進入太空的太空人。神州六號2005年10月12日上午900在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,費俊龍和聶海勝兩名中國航天員被送入太空。是中國第一艘執(zhí)行“多人多天”任務的載人飛船。神州八號2011年11月1日清晨558成功發(fā)射成功,預計在23日與天宮一號對接。,83,4、衛(wèi)星通信網現(xiàn)狀,國際網上海、北京建成4座大型地球站,2000多條線路。國內網北京、廣州、拉薩、烏魯木齊、成都、呼和浩特等30多個大站及數(shù)十個小站,擁有20000多條單向電路。VSAT總數(shù)1996年底,4000多個衛(wèi)星單收站,9000多個收發(fā)站。,84,四、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特點,1、通信距離遠,覆蓋范圍寬2、不受地理等條件限制3、多址通信和廣播通信4、通信容量大5、大范圍移動通信,85,1、通信距離遠覆蓋范圍寬,通信距離一顆同步衛(wèi)星18000公里左右。覆蓋范圍衛(wèi)星視區(qū)可達到全球表面積的424。其它特點建站成本與通信距離無關,這一點對國際通信來說尤其重要。,86,2、不受地理等條件的限制,對于衛(wèi)星通信來說,只要通信雙方的設備正常,就可以實現(xiàn)通信,不會因為以下幾種條件的限制,不受地理條件的限制不受自然災害人為事件的影響。,87,3、廣播通信和多址通信,廣播通信在覆蓋范圍內,無論什么地方,都可以收到所有的廣播。多址通信既然地球站有發(fā)射機,也裝有接收機,只要架設起來,相互之間都可以同時通信,這種能同時實現(xiàn)多方向、多地點通信的能力,稱為“多址聯(lián)接”。,88,衛(wèi)星廣域網聯(lián)網示意圖,衛(wèi)星,VSAT終端,VSAT終端,局域網,89,4、通信容量大,提高容量的措施微波波段,轉發(fā)器功率和新體制、新技術的不斷發(fā)展,衛(wèi)星通信容量越來越大,傳輸?shù)臉I(yè)務類型越來越多樣化?,F(xiàn)代衛(wèi)星容量一顆衛(wèi)星其通信容量就可超過33000條話路,即6萬多人可同時打電話。,90,5、通信靈活、機動,小型地球站24/36M天線;機動地球站12或18M天線海事衛(wèi)星隨身攜帶;轉播車傳送電視節(jié)目的車載地球站。手持終端低軌道手持式衛(wèi)星通信終端。,91,四、技術上的難點,1、空間電子技術2、信號傳播時延3、多址聯(lián)接技術4、高度可靠性,92,1、先進的空間和電子技術,空間技術由于距地面相數(shù)萬公里,電磁波傳播損耗很大,空間環(huán)境復雜多變,要把衛(wèi)星發(fā)射到靜止軌道上精確定點,并經常保持較小的漂移,難度是很高的。電子技術就通信來說,為了保證質量,需要采用高增益的天線、大功率發(fā)射機、低噪聲接收設備和高靈敏度的調制解調器等一系列技術。正是這種需要,促進了微波、信號檢測等理論與技術的迅速發(fā)展。,93,2、解決傳播時延帶來的影響,傳播時延電磁波傳播速度約等于光速,地球站→衛(wèi)星→地球站距離8萬公里,時間約為027秒?;夭ㄐ窗l(fā)話者在054秒后會聽到反射回來的本人講話的回聲,成為一種干擾。解決方法為了消除或抑制回波干擾,地球站要增加一些設備。,94,3、實現(xiàn)多址聯(lián)接,多址聯(lián)接通信衛(wèi)星的廣播式工作,為“多址聯(lián)接”提供了可能性,但是,要將可能性變?yōu)楝F(xiàn)實,必須解決“多址技術”的問題,即接收站如何識別和選出發(fā)給自己的信號。多址技術這要求發(fā)射站發(fā)射的信號或傳輸手段必須具有區(qū)別于其它站的某種特征。,95,4、高度穩(wěn)定、可靠地工作,重要性靜止衛(wèi)星處于離地球數(shù)萬公里之外,作為中繼站,既無人值守,更無人維修。衛(wèi)星上組裝有成千上萬個電子和機械元器件,若其中一個發(fā)生故障或損壞,就可能引起通信衛(wèi)星的失效,導致整個衛(wèi)星通信系統(tǒng)的癱瘓。解決方法在衛(wèi)星上使用的都是經過精選的可靠性高、壽命長的元、器件。它們需要進行大量的壽命與可靠性試驗。,96,五、衛(wèi)星通信的應用范圍,1、國際、國內長途通信2、廣播、電視節(jié)目傳輸3、新聞記者、石油勘探、海洋石油、森林防護、緊急救援等4、航空、航海、交通等移動通信5、金融部門遠程聯(lián)網、發(fā)布信息6、用于軍事通信、偵察,未來通信衛(wèi)星的發(fā)展趨勢,,97,寬帶業(yè)務的需求,寬帶衛(wèi)星通信業(yè)務將在未來幾年中得到快速發(fā)展。轉發(fā)衛(wèi)星有效載荷設計將以傳統(tǒng)的轉發(fā)器為基礎,星上交換和處理有效載荷設計將利用寬帶衛(wèi)星和頻率資源。衛(wèi)星可以有效彌補地面通信網之不足,但必須是提供通過太空傳輸所能提供的效果更好的服務。未來衛(wèi)星系統(tǒng)面臨的市場需求將與地面通信面臨的一樣,即帶寬更寬,功能更強,價格更低。通信容量最大和終端最簡便的寬帶系統(tǒng)將有市場優(yōu)勢。但是,寬帶衛(wèi)星業(yè)務的靈活性已具有自身的優(yōu)勢。用戶將把始終在線的高速數(shù)據連接作為日常生活的一部分。但是,地面寬帶鏈路的有效距離,無論有線還是無線,一般都小于它們將要替代的話音系統(tǒng)的有效距離。這就有可能在城市中產生許多寬帶“孤島”,在人煙稀少的地區(qū)情況會更加嚴重,而且沉重的系統(tǒng)費用會使專用的地面系統(tǒng)非常不經濟。在這些地區(qū),衛(wèi)星自然成為應該選擇的寬帶通信手段。,98,通信衛(wèi)星星上路由需求,目前的寬帶衛(wèi)星一般被看作是接入技術,也就是專門在用戶和INTERNET之間通過傳統(tǒng)轉發(fā)衛(wèi)星或彎管式衛(wèi)星提供寬帶連接,與用調制解調器通過地面線路提供連接很相似。無論那種連接方式,每條線路每次都是接納一個用戶,而且數(shù)據的傳送路由選擇都是在中央設備中進行的。隨著寬
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簡介:移動通信,,背景知識,電報及電話的發(fā)明因為電話不能帶在身上不方便啊電報和電話的發(fā)明,使人類獲得了遠距離傳送信息的重要手段。但是,電信號都是通過金屬線傳送的,線路架設到的地方,信息才能傳到。這就大大限制了信息的傳播范圍,特別是在大海、高山,有沒有能讓信息無線傳播的辦法,1無形的信使電磁波的發(fā)現(xiàn),1887年,亨利希魯?shù)婪蚝掌?,發(fā)現(xiàn)電磁能量可以越過空間進行傳播。赫茲的發(fā)現(xiàn)具有劃時代的意義證明了麥克斯韋理論的正確,更重要的是導致了無線電的誕生開辟了電子技術的新紀元,標志著從“有線電通信”向“無線電通信”的轉折點。也是整個移動通信的發(fā)源點,應該說,從這時開始,人類開始進入了無線通信的新領域,2無線電通信的發(fā)明,載著聲音飛翔的電波無線電通信的發(fā)明無線電報的發(fā)明“要是我能指揮電磁波,就可飛越整個世界”波波夫1898年,英國舉行了一次游艇賽,終點設在離岸20英里的海上。都柏林快報特聘馬可尼為信息員。他在賽程的終點用自己發(fā)明的無線電報機向岸上的觀眾及時通報了比賽的結果,引起了很大的轟動。這被認為是無線電通信的第一次實際應用。緊接著,馬可尼在英國建立了世界上第一家無線電器材公司英國馬可尼公司,3移動通信的誕生及演進,二十世紀20年代至40年代初使用范圍小,主要使用對象是船舶、飛機、汽車等專用移動通信,以及通信軍事。40年代中至60年代末移動通信向小型化方面大大前進了一步。美國、日本、英國、西德等國家開始應用汽車公用無線電話。70年代至80年代第一代移動通信系統(tǒng)美國貝爾實驗室BELLLAB推出的蜂窩式移動通信系統(tǒng)的概念,蜂窩式系統(tǒng)開始應用。90年代中至今推出第二、第三代移動電話通信系統(tǒng)。正向第四代移動通信系統(tǒng)過渡。,4個人移動通信的誕生及演進,個人通信的發(fā)源地無線電尋呼機的出現(xiàn)BEEPER/PAGER1956年,MOTOROLA研制成功第一個無線電尋呼機。1968年,日本率先在150MHZ移動通信頻段上開通模擬尋呼系統(tǒng)。1983年,我國開始研究發(fā)展尋呼系統(tǒng),1983年,上海在150MHZ頻段上開通了我國第一個模擬尋呼系統(tǒng)。1984年,廣州在150MHZ頻段上開通了我國第一個數(shù)字尋呼系統(tǒng)。1991年,上海在150MHZ頻段上開通了我國第一個數(shù)字漢字尋呼系統(tǒng)。,個人移動通信的誕生及演進,實現(xiàn)個人電話的夢想蜂窩狀移動電話的誕生背景隨著無線電報和無線廣播的發(fā)展,人們更希望有一種可以隨身攜帶、不用電話線路的電話。70年代初,貝爾實驗室提出蜂窩系統(tǒng)的覆蓋小區(qū)概念后,很快進入了實用階段。1979年,美國芝加哥試驗成功AMPS模擬蜂窩式移動電話系統(tǒng),83年在美國投入商用。1987年,我國第一個移動電話局在廣州開通,進入第一代模擬移動通信時期,引進英國的TACS系統(tǒng)。,第一代蜂窩移動通信1G,特點制式FDMA業(yè)務單一模擬話音與傳輸頻譜利用率低保密性差技術簡單主要代表美國AMPS系統(tǒng)英國TACS系統(tǒng)我國已在2001年12月31日關閉模擬移動網,個人移動通信的誕生及演進,GSM手機的出現(xiàn)模擬蜂窩式移動電話的缺點1)由于采用FDMA技術造成頻率資源的嚴重不足2)易被竊聽和制造成偽機1982年,歐洲成立了GSM(移動通信特別組),任務是制定泛歐移動通信漫游的標準,后來開發(fā)出的數(shù)字移動通信系統(tǒng)就以“GSM”命名。GSM現(xiàn)在的含義是GLOBALSYSTEMMOBILECOMMUNICATION,中國移動和聯(lián)通推出的“全球通”就是GSM系統(tǒng)。,第二代蜂窩移動通信2G,特點主要業(yè)務語音、低速率數(shù)據(<96KB/S)短消息SMS、彩信(MMS)等頻譜利用率較高、數(shù)字化制式FDMATDMA,或CDMA代表系統(tǒng)歐洲的GSM系統(tǒng)(大多數(shù)國家使用)FDMATDMA制式美國的DAMPS系統(tǒng)(主要在美國使用)日本的JDC系統(tǒng)(僅在日本使用)TDMA制式美國QUALCOMM公司開發(fā)的IS95ACDMA系統(tǒng)(美、日、韓、中等國)CDMA制式我國1992年開始使用GSM系統(tǒng),2001年引進了IS95ACDMA系統(tǒng)。,無線數(shù)據業(yè)務的出現(xiàn),IMODEINFORMATIONMODE1999年,日本在移動通信上實現(xiàn)無線互聯(lián)網應用,IMODE能提供移動電話與INTERNET網的持續(xù)連接,成功開創(chuàng)了無線數(shù)據業(yè)務的新時代。WAPWIRELESSAPPLICATIONPROTOCOL即無線應用協(xié)議,全球性開放標準不要求現(xiàn)有的移動通信網絡協(xié)議做任何的改動,因而可以廣泛的運用于GSM、CDMA、TDMA、3G等多種網絡,,25G移動通信技術與應用,GSM的延續(xù)GPRS通用分組無線業(yè)務,為2G向3G發(fā)展的過渡性產品。90年代中期,第三代移動通信系統(tǒng)進入到具體的設計、規(guī)劃和實施階段為保護2G的龐大投資,有必要發(fā)展2G向3G平穩(wěn)過渡的所謂二代半(25G)技術數(shù)據速率最高可達171KBIT/S,例以TDMA和電路交換為基礎的GSM網絡不能直接與因特網互通,但可以通過一種通用分組無線業(yè)務(GPRS,GENERALPACKETRADIOSERVIVE)網的25G技術與因特網互連。,,GPRS的實現(xiàn)在GSM網絡上增加分組數(shù)據服務設備并對GSM無線設備進行升級從而能利用已有的GSM無線覆蓋,提供分組數(shù)據業(yè)務。,275G,275G的速度較25G又增快許多384KBPS例子ENHANCEDDATARATESFORGLOBALEVALUATIONEDGE(全球演進式數(shù)據速率增強技術),第三代移動通信(3G,第三代移動通信稱為IMT2000;簡稱3G國際電聯(lián)(ITU-R)于1985年提出,當時的命名為未來公眾陸地移動通信系統(tǒng)(FPLMTS)由于該系統(tǒng)曾預期在2000年能投入使用,并工作在2000MHZ頻段,故于1996年正式改名為IMT2000系統(tǒng)IMT2000當時制定的總目標工作在2000MHZ頻段在2000年左右商用,第三代移動通信的總目標,3G設計目標提供比第二代系統(tǒng)更大的系統(tǒng)容量更好的通信質量能在全球范圍內更好地實現(xiàn)無縫漫游提供包括話音、數(shù)據及多媒體等在內的多種業(yè)務同時也要考慮與已有第二代系統(tǒng)的良好兼容性(即全球化、綜合化、個人化),3G設計目標,3G傳輸速度2MBPS(靜止)384KBPS(步行、慢速)114KBPS(高速移動環(huán)境)可提供豐富多彩的移動多媒體業(yè)務具有語音、文字、靜態(tài)影像、動態(tài)影像等多媒體傳輸?shù)奶攸c與能力取實際傳輸流量為收費標準于2003年至2005年間發(fā)展成熟,3G的標準,國際電聯(lián)的3G標準有三個歐洲和日本共同提出的WCDMA該標準提出了GSM2GGPRSEDGEWCDMA3G的演進策略美國以高通公司為代表提出的CDMA2000該標準提出了從CDMAIS952GCDMA20001XCDMA20003X3G的演進策略中國以大唐集團為代表提出的TDSCDMATIMEDIVISIONSYNCHRONOUSCDMA時分同步CDMA是由我國大唐電信公司提出的3G標準該標準提出不經過25代的中間環(huán)節(jié),直接向3G過渡,非常適用于GSM系統(tǒng)向3G升級,核心技術CDMA,3G標準在核心網中都采用分組交換方式采用CDMA技術解決無線端口問題因此,這三種標準無一例外的都采用了CDMA這一核心技術,各標準的演進策略,歐洲和日本共同提出的WCDMA全稱為WIDEBANDCDMA基于GSM網發(fā)展出來的3G技術規(guī)范是歐洲提出的寬帶CDMA技術,它與日本提出的寬帶CDMA技術基本相同,并進一步融合。該標準提出了GSM2GGPRSEDGEWCDMA3G的演進策略。GPRS是GENERALPACKETRADIOSERVICE通用分組無線業(yè)務的簡稱,(171KBIT/S)EDGE是ENHANCEDDATARATEFORGSMEVOLUTION增強數(shù)據速率的GSM演進的簡稱,這兩種技術被稱為25代移動通信技術。(384KBPS),各標準的演進策略,CDMA2000CDMA2000是由窄帶CDMACDMAIS95技術發(fā)展而來的寬帶CDMA技術,由美國主推該標準提出了從CDMAIS952GCDMA20001XCDMA20003X3G的演進策略。CDMA20001X被稱為25G移動通信技術CDMA20003X與CDMA20001X的主要區(qū)別在于應用了多路載波技術,通過采用三載波使帶寬提高。中國電信使用的CDMAIS95網絡,在采用這一方案向3G過渡,,第三代移動通信機,,第三代移動通信機,第三代移動通信機,2001年,日本開始首次3G系統(tǒng)商用服務2001年10月1日日本在東京地區(qū)開始了全球首次WCDMA系統(tǒng)商業(yè)應用。系統(tǒng)提供可視電話、384KBPS分組數(shù)據、64KBPS圖象傳輸、IMODE互聯(lián)網服務。手機重150克,彩色液晶顯示。,最成熟的3GWCDMA,3G的一再擱淺的主要原因,缺乏真正具有吸引力的應用缺乏明確的盈利前景技術上并沒有完全的成熟,相關產業(yè)鏈沒有形成最先進的不一定是最好的,市場的培育日漸成效技術成熟,試驗成功,正式開通應用領域進一步拓展,技術支持日漸增多循序漸進的過程不可能一蹴而就,3G的發(fā)展前景光明,移動通信的發(fā)展趨向,,BEYOND3G/4G的研究與建設,目前國際正開展有關第四代移動通信的研發(fā),其基本需求、核心技術還處于初級階段3G→LTE→4G2009年12月14日,北歐運營商TELIASONERA在丹麥奧斯陸和瑞典斯德哥爾摩正式開通全球首個LTE商用網絡,4G只差最后一公里。這符合移動通信技術每10年產生一代新體制的發(fā)展規(guī)律。,LTELONGTERMEVOLUTION,BEYOND3G/4G的研究與建設,華為和愛立信分別承建奧斯陸和斯德哥爾摩兩地的LTE網絡當初3G網絡是由日本和西歐廠商掀起烽煙華為在全球首個4G網絡中與愛立信競爭,顯示出中國企業(yè)在核心技術上的強勢崛起華為LTE網絡20MHZ帶寬,96MBPS左右。愛立信的LTE網絡10MHZ帶寬,4344MBPS左右MIMO體現(xiàn)LTE網絡性能的關鍵技術華為在MIMO上也占領了核心技術的全球制高點,實現(xiàn)了MIMO下行雙發(fā)的商用其他國外廠商目前只能實現(xiàn)MIMO下行單發(fā)。雖然他們也能在“技術上”實現(xiàn)下行雙發(fā),但是必須通過將兩個RRU(射頻拉遠模塊)雙拼來實現(xiàn)。,BEYOND3G/4G的研究與建設,2011年,中移動押寶4G,加速TDLTE部署王建宙“2011年將成為TDLTE商用的元年,全球將建成26個TDLTE試驗網?!?011年4月,中興與愛立信專利之爭或影響中國TDLTE進程2011年3月29日,在中興通訊在瑞典、丹麥獨家建設LTEFDD/TDD雙模商用網中興挺進愛立信的母國市場僅僅3天之后,愛立信發(fā)起專利訴訟。,BEYOND3G/4G的研究與建設,2010年底,工信部批復同意中國移動承擔“TDLTE規(guī)模試驗網”的建設項目。隨后,中國移動計劃投資15億人民幣,啟動廣州、深圳、上海、廈門等6個城市的規(guī)模試驗網建設。不久前,北京被定為演示網,方案即變?yōu)椤?1”。中國移動TDLTE的建設華為、中興、諾西、阿朗以及大唐5家通訊設備廠商率先入圍華為承建深圳試驗網、阿朗負責上海、諾西負責杭州、中興在廣州承建、大唐負責南京。規(guī)劃每個城市建設200個基站。TDLTE將被廣東移動納入“無線城市”的戰(zhàn)略當中即以“TDLTEWLAN”的方案覆蓋廣州。,BEYOND3G/4G的研究與建設,中移動加快TDLTE的主要原因TDSCMDA制式的不成熟,使中國移動在3G競爭中不占優(yōu)勢TDSCDMA網絡方面不夠成熟,影響著3G用戶的體驗全球使用TDSCDMA制式的運營商太少,因此,TDSCDMA手機終端較少,并且高端產品不多,這在一定程度上影響了用戶的體驗中國移動很難解決TDSCDMA終端的問題中國移動最早介入與蘋果的IPHONE引入談判,多次的談判并沒有成功引入IPHONE,關鍵的原因是在制式上。起跑線的位置不同讓中國移動在3G上面顯得比較被動,其他兩家3G用戶數(shù)上升非常明顯。2010年底,中國聯(lián)通3G用戶數(shù)達到了1406萬戶,凈增11318萬戶,同比增長5128中國電信3G用戶也凈增822萬戶,達到了1229萬戶。,BEYOND3G/4G的研究與建設,中國移動盡快布局TDLTE,戰(zhàn)略意義非常重大。TDSCDMA升級到TDLTE,支持的廠商會更多,可以解決掉終端匱乏的問題。喬布斯曾表示有意開發(fā)一款TDLTE的IPHONE。將影響全球其他運營商是否能夠采用TDLTE,使TDLTE成為一個全球廣泛應用的制式。2011年2月14日,中國移動與全球60余家國際運營商、30多家主流廠商和多個重要國際通信組織共同啟動了全球TDLTE發(fā)展倡議GLOBALTDLTEINITIATIVEGTI。目前中國移動已經與9家運營商簽署TDLTE合作協(xié)議,推動全球建成或即將建成26個TDLTE試驗網。,BEYOND3G/4G的研究與建設,國際上主流的兩大4G技術LTEADVANCED和WIMAXADVANCEDTDLTE屬于LTEADVANCED陣營。隨著中國移動在國外推廣演示TDLTE的應用,目前包括亞洲、歐洲、美洲的運營商都在考慮TDLTE印度很傾向TDLTE,高通已經在印度斥巨資拍下了TDLTE的頻段打算進行商業(yè)運營。日本原來做WIMAX的運營商,也對TDLTE有興趣。全球通信芯片巨頭高通公司已經推出了TDLTE芯片其他芯片廠商展訊、ST愛立信也都投入到TDLTE領域英特爾宣布解散WIMAX項目辦公室TDLTE試驗網的終端會從數(shù)據卡開始,逐步向手機過渡,中興通訊就推出了TDLTE數(shù)據卡產品。已有多家國際廠商開始了LTE手機的研發(fā),TDLTE產業(yè)生態(tài)圈正在逐步形成。,BEYOND3G/4G的研究與建設,斷言WIMAX出局尚為時過早WIMAX論壇采取了一系列措施啟動開放零售認證計劃(OPENRETAILINITIATIVE)設備商的WIMAX設備可直接送至各地經認證的實驗室進行測試,從而降低測試成本、確保互通性、并縮短新設備的上市時間。加速了IEEE80216M(WIMAX2)的時間表,商用產品預計在2011年底前可用。WIMAX2將WIMAX速率優(yōu)勢發(fā)揮到極致,其峰值速率高達300MBPS。美國WIMAX服務提供商CLEARWIRE繼續(xù)建設WIMAX網絡,用戶也在增加。,BEYOND3G/4G的研究與建設,WIMAX面臨的最大威脅來自TDLTETDLTE和WIMAX都使用單通道即一個單通道同時進行數(shù)據的上下行傳輸,在同一個線路上進行上下行數(shù)據的傳輸。而FDDLTE的上下行傳輸需要兩個信道,并且兩個信道之間還需要一個保護頻段,以防止鄰近的發(fā)射機和接收機之間產生相互干擾。若TDLTE成功將給WIMAX致命一擊TDLTE是中國與高通的技術,可與WIMAX網絡在同一頻譜運營,對擁有非對稱頻譜的運營商極具吸引力。若該技術被證明是成功的,一些WIMAX運營商將遷移至LTE標準。,BEYOND3G/4G的研究與建設,目前,WIMAX的發(fā)展基本上陷于停滯。TDLTE在中國移動的大力推動下,得到全球電信產業(yè)幾乎所有主要的廠商和相當多主流運營商的支持。TDLTE成為高通的戰(zhàn)略重點摩托羅拉正致力于將TDLTE推廣到中東、北美、南美、印度、俄羅斯等全球各地,并已與歐洲三個頂級運營商合作開展TDLTE的網絡測試。設備商巨頭愛立信則將技術戰(zhàn)略押寶TDLTE。愛立信除積極參加中國的TDLTE試驗外,愛立信還在印度和愛爾蘭現(xiàn)場演示了TDLTE技術。TDLTE技術發(fā)展、成熟得很快,產業(yè)環(huán)境也日趨成熟,市場發(fā)展前景非常廣闊。,個人通信的理想,隨著移動通信技術的飛速發(fā)展,人類實現(xiàn)個人通信的理想為期不遠了任何人在任何時間、任何地點、與任何一個人、實現(xiàn)任何一種媒體的通信。每個人有唯一的通信號碼,通信的個人性代替通信的終端性。,個人通信的理想,,,全球“銥”星系統(tǒng),1990年,MOTOROLA公司推出全球個人通信的新概念“銥”星系統(tǒng)1999年8月,“銥”星公司向法院申請破產保護,“銥”星系統(tǒng)是一個非常龐大的低軌道衛(wèi)星網絡,共計72顆通信衛(wèi)星66顆組網衛(wèi)星和6顆在軌的備用衛(wèi)星,運行在距離地面780公里高的軌道上,構成了6個傾角為864度的軌道面,衛(wèi)星在軌道上繞地球運行的周期是100分鐘又28秒。每顆衛(wèi)星的質量約700千克。在每顆衛(wèi)星上有48個發(fā)射點用來傳送通訊信號。整個“銥”星系統(tǒng)和“銥”星本身都是由MOTOROLA公司負責設計的,“銥”星系統(tǒng)的用戶端的手持設備“銥”星手機是由MOTOROLA公司和日本的專業(yè)手持電話制造商京瓷KYOCERA提供,“銥”星手機分為只用于IRIDIUM系統(tǒng)通信單功能機和GSM移動網/IRIDIUM復合模式兩種。后者既能用作衛(wèi)星電話,又能用作蜂窩無線電話使用。當一個“銥”星用戶呼叫另一個“銥”星用戶時,“銥”星系統(tǒng)將會通過整個“銥”星網絡定位被呼叫的“銥”星用戶。如果被呼叫用戶位于一個地面GSM系統(tǒng)的呼叫范圍內的話,則信號將通過該地面GSM網絡接通該用戶的GSM信道如果該用戶使用兼容GSM的“銥”星電話,就如同上面的情形。而如果無法在地面電話網內定位,則信號將直接在衛(wèi)星與衛(wèi)星之間傳送,直到傳送到被呼叫的“銥”星系統(tǒng)用戶的“銥”星電話上。所以,只要通話雙方都使用“銥”星電話,則無論用戶在南極還是北極,該次通話肯定能夠建立,體現(xiàn)出了“銥”星在個人通信方面的強大能力。,中國移動通信發(fā)展,我國移動通信發(fā)展大事記1978年,美國芝加哥開通第一臺模擬移動電話,截至2001、7全球移動電話用戶數(shù)已超過8億戶。1987年11月18日,中國移動在廣州開通了我國的第一個模擬移動通信網。1993年8月18日,浙江嘉興首先開通了我國第一個數(shù)字移動通信網1994年10月,第一個省級數(shù)字網在廣東開通。2001年2月16日,聯(lián)通全面建設CDMA網。2001年12月31日,關閉模擬網,中國移動通信發(fā)展,移動用戶數(shù)1987年我國移動通信用戶只有700多戶;10年之后的1997年8月我國移動用戶突破了1000萬戶;再3年后在2001年4月用戶數(shù)達到了1億戶,并于同年7月超過美國成為全球移動用戶最多的國家;2002年我國移動用戶突破了2億戶。2004年7月,移動電話用戶31億戶2009年5月國內的移動通信用戶總數(shù)達到6645億中國移動公布了2010年10月主要運營數(shù)據截至2010年10月底,中國的移動用戶總數(shù)已達到815億戶截至2011年1月底,中國移動用戶總數(shù)超過589億戶,在網TD用戶總數(shù)達到22633萬戶。,移動通信概述,移動通信定義“動中通”通信雙方或至少其中一方在運動狀態(tài)中進行信息傳遞的通信方式,移動通信概述,移動通信頻段的使用一段載波頻率(即一個連續(xù)的頻率范圍)比如150MHZ頻段900MHZ頻段(890915MHZ及935960MHZ),移動通信概述,問題是否隨便劃出來一段就可以使用考慮的因素電波傳播特性衰耗天線長度波長/2;波長/4抗干擾能力,移動通信概述,曾經使用過的頻段早期在甚高頻(VHF)上30M300MHZ開發(fā)出150MHZ頻段,屬于超短波/米波,與收音機的頻段類似?,F(xiàn)階段我國在特高頻(UHF)300M3GHZ上先后開發(fā)出以下幾個頻段,移動通信概述,450MHZ頻段(公共頻段對講機、小型電臺以及集群通信)403420(移動臺發(fā)、基站收)上行450470(基站發(fā)、移動臺收)下行900MHZ頻段GSM上行鏈路MS→BS890MHZ915MHZ,頻率范圍25MHZ下行鏈路BS→MS935MHZ960MHZ,頻率范圍25MHZ,,第三代移動通信工作在2000MHZ頻段上,移動通信概述,3G頻段劃分向TD傾斜中國移動TDSCDMA頻段1880M1900M,2010M2025M,共35MHZ中國電信CDMA2000頻段1920M1935M上行、2110M2125M下行,共30MHZ中國聯(lián)通WCDMA頻段1940M1955M上行、2130M2145M下行,共30MHZ看似TDSCDMA頻譜資源只多5MHZ,但實際上,從技術來說,TDSCDMA則適合非對稱業(yè)務,頻率利用率遠高于WCDMA和CDMATDSCDMA獲批的頻段比其它兩個制式更低獲得的性能好處更多,移動通信概述,通信頻段與覆蓋距離,1800MHZ覆蓋半徑最大約30公里400MHZ覆蓋半徑可達50至70公里,移動通信概述,3G頻段劃分向TD傾斜頻率越低終端的功耗越小,覆蓋、穿透能力也越好質量好的低頻段頻譜,意味運營商會大大節(jié)約成本,同時覆蓋的質量好,用戶的體驗也會好例子08年奧運會,TDSCDMA在北京組網基站差不多近2000個,可還有用戶覺得網絡覆蓋不好,有地方沒有網絡,而在室內情況就更糟廣電建CMMB(中國移動多媒體廣播)在北京市組網用的基站是7個,卻已經做到了基本的覆蓋,效果非常好,就因為采用570MHZ的頻率,如果它要的用21GHZ的頻率,用1000個基站也沒有現(xiàn)在效果所以頻譜對于移動通信的重要。低頻段的頻譜對于運營商的建設成本,和用戶的體驗有著巨大影響,移動通信概述,3G頻段劃分向TD傾斜低頻段的頻譜資源非常有限大部分掌握在軍隊和廣電系統(tǒng)手里AT&T公司最早提出開展移動通信建設時,遭到美國政府拒絕,原因沒有頻譜因為這個問題,移動通信一直被壓了20多年,直到1969年,美國開始大規(guī)模推有線電視,800MHZ這個當時對于廣播電視行業(yè)是比較差的頻段被退出來,電信運營商才獲得開發(fā)移動通信的頻段為TDLTE獲勝,TD可能獲得450~470MHZ頻段國際ITU為3G頻譜的規(guī)劃以FDD為主,而TDD定位在FDD補充的位置上,頻譜規(guī)劃明顯較少國內TDD起步較晚,發(fā)展相對滯后,目前尚沒有任何低端頻段可用我國該頻段主要用于專業(yè)對講機,最近幾年已開始引導該頻段對講機轉移到915~917MHZ頻段,移動通信概述,移動通信的特點可用頻譜資源有限,而業(yè)務需求量增長迅速全世界3G頻譜的拍賣超過1000億美元頻譜擁擠、頻譜需嚴格菅理解決的方法開辟和啟用新的頻段F150MHZ〉450MHZ〉900MHZ〉1800MHZ〉2000MHZ研究各種新技術和新措施,如FDMA、TDMA、CDMA,移動通信的特點,電波傳播存在多徑衰落在移動通信特別是陸上移動通信中,由于移動臺的不斷運動導致其傳輸特性變化十分劇烈,使移動臺接收到的電波是直射波和隨時變化的繞射波、反射波、散射波的疊加,造成所接收信號的電場強度起伏不定,這種現(xiàn)象稱為衰落多徑效應引起信號衰落。,,移動通信的特點,面臨環(huán)境的干擾和噪聲傳統(tǒng)的噪聲干擾天電干擾工業(yè)噪聲(汽車點火)移動系統(tǒng)內部的干擾互調干擾主要是系統(tǒng)設備中的非線性引起的,如混頻選擇不好,使無用信號混入,而造成干擾。噪聲系統(tǒng)之間的干擾同頻干擾相同載頻臺之間的干擾鄰道干擾相鄰信道之間的干擾(功率控制),移動通信的特點,存在多普勒頻移的影響和大動態(tài)范圍的要求多普勒頻移運動中的物體達到一定速度時,固定點接收到的無線載波頻率將會有一定的頻移解決方法鎖相技術頻率跟蹤系統(tǒng)網絡結構多樣、靈活,建網技術、網管復雜網絡結構多種多樣覆蓋形狀帶狀、面狀覆蓋大小大區(qū)制?蜂窩小區(qū)?微蜂窩大區(qū)和微小區(qū)結合?層狀結構考慮因素容量、穩(wěn)定性、速度、建網費用網管復雜用戶注冊和登記、鑒權和計費、安全和保密網絡技術復雜越區(qū)切換、漫游等功能,移動通信的特點,移動臺必須在移動環(huán)境中使用體積小、重量輕、操作方便小巧(超大規(guī)模集成電路的使用)便攜(天線要短,使用高頻)省電(發(fā)射功率要盡量?。┓勒穑ㄐ阅芊€(wěn)定)抗潮等,移動通信的特點,可見,移動通信面臨的核心問題在滿足用戶服務質量的前提下,提高頻譜利用率提高系統(tǒng)容量提供多種服務是公眾移動通信的核心問題,移動通信的工作方式,按照通信的狀態(tài)和頻率使用的方法可分為三種方式單工半雙工雙工,移動通信的工作方式,(1)單工制單頻(同頻)單工單頻通信的雙方使用相同的工作頻率單工通信雙方的操作采用“按講”方式平時,雙方的接收機均處于守聽狀態(tài)。如果A方需要發(fā)話,可按“按講”開關,關掉A方接收機,使其發(fā)射機工作,這時由于B方接收機處于守聽狀態(tài),即可實現(xiàn)由A至B的通話;同理,也可實現(xiàn)由B至A的通話。收發(fā)使用同一個頻率的按鍵通信方式發(fā)送時不能接收,接收時不能發(fā)送單工工作方式動畫示意,移動通信的工作方式,(2)半雙工制指通信的雙方,有一方(如A方)使用雙工方式,即收發(fā)信機同時工作,且使用兩個不同的頻率而另一方(如B方),則采用雙頻單工方式,即收發(fā)信機交替工作半雙工制主
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