小低軌道衛星移動系統

低軌道(LEO)衛星通信系統按照系統的業務特點,又可分為:提供低速數據、簡訊息業務的小LEO系統(L-LEO)(用戶鏈路頻率在1GHz以下)和提供語音業務的大LEO系統(B-LEO)(用戶鏈路頻率在1GHz以上)。

基本介紹

  • 中文名:小低軌道衛星移動系統
  • 外文名:L-LEO
系統概述,系統組成,空間段,地面段,用戶終端(SC),頻率計畫和多址方式,

系統概述

L-LEO系統提出於1990年,並且在1992年的世界無線電行政會議(WARC-92)上為L-LEO系統分配了下列工作頻段:137~138MHz(下行)、400.15~401.00MHz(下行)、148.00~150.05MHz(上行)。較典型的L-LEO系統有ORBCOMM、VITASAT、LEO ONE、E-SAT等。
從技術角度來看,L-LEO系統和B-LEO系統都能夠用於簡訊息通信。但是L-LEO系統是專門針對簡訊息通信而設計的,它的衛星有效載荷、衛星網路管理系統以及用戶終端設備同B-LEO系統相比要簡單得多,它的系統投資、運營費用、終端設備價格也比B-LEO系統低得多,因而對於那些有大範圍、多終端、簡訊息需求的用戶(如:環境監測、管線監控、車輛船隻監控等),L-LEO系統是一個更經濟、更有效的通信手段。
下面介紹一個典型的L-LEO系統——軌道通信(ORBCOMM)系統。
ORBCOMM系統是由美國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業運營的L-LEO系統。ORBCOMM系統是一個採用分組交換方式的、全球覆蓋的、雙向簡訊息通信系統。ORBCOMM系統提供4類基本業務:數據報告、報文、全球數據報和指令。ORBCOMM系統1998年11月投入商用。它在中國地區的業務由上海星通信息技術有限責任公司經營管理。

系統組成

ORBCOMM系統由空間段、地面段和用戶終端三部分組成。

空間段

ORBCOMM系統的衛星星座由A、B、C、D、E、F、G共7個軌道平面組成,共48顆小衛星(其中7顆為備用星),衛星重量43kg,衛星壽命4年,每顆衛星覆蓋區域的直徑約為5 400km。目前已經完成6個平面35顆衛星的發射,A、B、C 3個軌道平面的傾角為45°,間隔120°,軌道高度835km,每個平面上有6顆衛星。D平面為赤道軌道,軌道高度1 000km,有6顆衛星。E平面的傾角為70°,F平面的傾角為108°,軌道高度均為780km,每個平面有2顆衛星。為了加強南北緯25°~55°之間的覆蓋,系統增加了G平面,G平面的傾角為45°,與A平面的間隔為20°,軌道高度825km,有7顆衛星。

地面段

地面段包括一個網路管理中心(NCC)、一定數量的網關站。
ORBCOMM系統的網路管理中心設在美國維吉尼亞州,NCC通過遙測監控、系統指令和任務系統分析,負責對ORBCOMM空間系統進行管理,保證衛星系統的正常運作。同時它也是美國國內的網關控制中心,負責管理美國國內的通信業務。
網關站的主要任務是負責指定服務區域內的用戶業務管理,ORBCOMM系統內的所有通信都必須通過某個網關站進行,同時網關站也是ORBCOMM系統與外部的接口,用戶可以通過公共電話網、公共數據網或專用數據網接入ORBCOMM系統。網關站包括一個網關控制中心(GCC)和至少一個網關地球站(GES)。
GCC是網關站的核心,它有兩個主要的子系統:網關報文交換系統(GMSS)和網路管理系統(NMS)。GMSS的功能包括報文處理、路由選擇、規程轉換、以及對外部網路能提供SMTP接口和X.25接口,網關站用戶可以通過公用或專用數據網、租用線、異步撥號方式、Internet等接入。NMS的功能是對網關站各組成設備進行監控,包括監控網關站內各系統和設備是否正常、監測網關站內硬體的物理性能、監測報文處理流量、監測GES與GMSS的相應連線狀態等。
GES的作用是為網關站和衛星星座之間提供無線通信鏈路。GES並不一定同網關控制中心處於同一地理位置,GES站址選擇的原則是取得最佳的服務區域覆蓋和最小的電磁干擾,GES和GCC之間由專用線路連線起來。

用戶終端(SC)

用戶終端分移動式和固定式。用戶終端的作用是將用戶信息傳送給服務區域上空的衛星,然後通過衛星傳送給服務區域網關站;同時它也接收網關站通過衛星傳送給用戶的信息。通常用戶終端帶有GPS接收機,具有定位功能。

頻率計畫和多址方式

ORBCOMM系統中,衛星同網關地球站之間的通信為TDMA方式,每個GES的上下行鏈路各占用一個TDMA時隙,每顆衛星最多可以同時與16個GES通信。衛星同用戶終端的下行鏈路通信採用FDMA方式,總共設定12個下行信道,每個信道可復用4次,每顆衛星使用一個信道。衛星同用戶終端的上行鏈路通信採用FDMA/TDMA方式,共有6個信道,NCC可以根據需要將這些信道設定為隨機接入信道或預分配信道。衛星信道和工作頻段見下表1。
表1 系統衛星信道分配
方 向
GES上行
GES下行
SC上行
SC下行
信 標
頻段(MHz)
148~150.5
137~138
148~150.5
137~138
400.1
多址方式
TDMA
TDMA
FDMA/TDMA
FDMA

調製方式
OQPSK
OQPSK
SDPSK
SDPSK

傳輸速率(kbit/s)
57.6
57.6
2.4
4.8

信道數
1
1
6
1
1
信道分配方式
預分配
預分配
動態分配
預分配
預分配

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