郭 刚
１、全球卫星移动个人通信系统 (ＧＭＰＣＳ)发展简况
ＧＭＰＣＳ系统是利用卫星通信手段提供个人通信的一种新兴的通信系统。它是伴随着航天技术和通信技术的进步、社会信息化和通信全球化、个人化的要求而产生的。随着生产性企业利润的下降和市场不稳定性 ,冷战结束后全球军事工业和军事技术向民用转轨 ,而通信运行行业的市场旺盛和利润的保障 ,使得以私营企业为主融资兴建的ＧＭＰＣＳ系统迅速发展 ,竞争日趋激烈。自美国摩托罗拉公司推出低轨的铱系统后 ,美国劳拉公司和Ｑｕａｌｃｏｍｍ公司也推出了低轨的全球星系统 ;ＴＲＷ公司推出了中轨的奥德赛系统 ,国际海事卫星组织研究了各种中、低、高轨系统后。选择了类似ＴＲＷ公司的中轨方案 ,并委托美国休斯公司制造Ｐ -２１中轨系统 ,成立了专业化的ＩＣＯ国际卫星移动通信公司 ;洛克希德·马丁公司与印尼、美国休斯公司与印度分别推出了采用同步轨道方案的区域性卫星移动通信系统 ;我国国防科工委和新加坡科技公司也以美国休斯公司的技术和产品推出了ＡＰＭＴ同步轨道区域性卫星移动系统。此外 ,还有一些只传输数据的中、低轨道卫星移动通信系统 ,也正在积极筹建之中。其中 ,有的已经投入商用。另外一些采用Ｋａ波段提供宽带固定卫星业务的Ｔｅｌｅｄｅｓｉｃ、ＳｐａｃｅＷａｙ、ＣｙｂｅｒＳｔａｒ、Ｃｅｌｅｓｔｒｉ、ＳｋｙＢｒｉｄｇｅ等系统也引起了广泛的关注。
由表１、２可知 ,利用卫星通信提供电话业务的ＧＭＰＣＳ系统主要有铱系统 (ＩＲＩＤＩＵＭ )、全球星系统(ＧＬＯＢＡＬＳＴＡＲ)、奥德赛系统 (ＯＤＹＳＳＥＹ)和ＩＣＯ系统等 ,其中前３个系统在美国注册 ,后一个在英国注册。
１.１ＧＭＰＣＳ系统的主要特征
(１)可提供全球个人通信服务。任何一个手机用户可在本国或其它国家直接通过卫星实现信息交换 ,享受通信服务 ,因而为各国通信主权、通信业务收入、国家安全等带来新的问题。
(２)可提供多种业务 ,如话音、数据、定位、寻呼等。
(３)通信手机随身携带 ,对在进出海关及到他国使用提出新的管理要求。由于是打破国界的全球通信系统 ,因而带来了一系列国际电信法规问题 ,如频率资源使用、国际漫游、跨国界使用等等。
由于其特有的好处及对现有通信秩序的影响 ,无疑引起了电信领域和各国政府的重视 ,并积极研究ＧＭＰＣＳ系统所涉及的政策、法规问题。我国也不例外 ,１９９４年底受国务院及原国家计委指示 ,原邮电部组织国内有关２３个部委起草编制了我国卫星移动通信发展战略规划。受原邮电部委托 ,中国通信广播卫星公司依据发展规划要点和原邮电部对ＧＭＰＣＳ的有关政策、法规 ,组织有关专家对国际上几个主要ＧＭＰＣＳ系统的技术进行了认真的跟踪和研讨 ,现已以中国通信广播卫星的公司名义对外签订了外方赠送关口站进行试验的合作协议。
２、铱 (Ｉｒｉｄｉｕｍ)系统的概况
在美国注册的铱系统有限责任公司是由美国摩托罗拉公司控股的跨国公司 ,现有１８个股东。摩托罗拉公司在铱系统有限责任公司占有１８ ８ %的股份 ,我国航天工业总公司和国防科工委共同占有３ ７ %的股份。目前 ,航天总公司在铱系统有限责任公司的股权由航天总公司在香港的全资子公司“中国航天科技集团公司”组建的“中国‘铱’系统 (香港 )有限公司”所持有。而中国关口站服务区 (包括中国大陆、香港、澳门及其领海和蒙古 )的业务 ,信息产业部指定由中国通信广播卫星公司负责。
表 2各主要（G MPCS）系统技术特征及使用范围
铱系统是美国摩托罗拉公司于１９８７年开始研究并于１９９０年提出的低轨全球卫星移动个人通信系统 ,它与现有通信网结合 ,可实现全球数字化个人通信。该系统原设计为７７颗小型卫星，分别围绕６个极地圆轨道运行，因卫星数与铱原子的电子数相同而得名．后来改为６６颗卫星围绕６个极地圆轨道运行，但仍用原名称．极地圆轨道高度约７８０ｋｍ，每个轨道平面分布１１颗在轨运行卫星及１颗备用卫星，每颗卫星重３８６ｋｇ．铱系统地面段由系统控制中心和关口站以及各类用户终端组成，可向全球用户提供传统的电话、传真、寻呼以及基于ＧＳＭ的补充和承载业务．
图 1铱系统的组成
铱系统的突出特点是采用了其特有的、代表了现代高科技最新成果的“星上处理技术”和前所未有的“星际链路技术”．由于这两项着眼于服务下个世纪个人通信业务的超前技术的应用，使其在系统结构上具有不依赖于现有地面通信网络的支持，就可建立全球移动个人通信系统的能力．
铱系统卫星星系共耗资３４ ５亿美元，若把铱系统有限责任公司运营该系统的费用计算在内，则共需近５０亿美元．
铱公司通过战略性投资伙伴入股、银团有条件的贷款、高回报债券、股票上市等方式已经筹措到铱系统所需的全部资金．
当摩托罗拉公司在８０年代末提供铱系统概念时，通信界的人士在对其令人吃惊的创造性大加欣赏的同时，也对其如何筹集如此巨大的系统投资和前所未有的先进而复杂的技术能否如期实施表示怀疑．
在这以后的七八年里，铱系统有限责任公司在积极参加各种国际活动推广铱系统的同时，其系统本身的发展也按照计划进行．铱系统卫星由美国、俄罗斯、中国的火箭发射．自１９９７年５月５日美国ＤｅｌｔａＩＩ火箭成功地进行铱系统卫星首次发射以来，到１９９８年５月止，已经全部成功发射完毕７２颗卫星，其中有５颗星有问题，但在轨运行所需的６６颗星已毫无问题．到目前为止中国长征二号丙共进行了４次共８颗星的发射，铱系统计划用中国长征火箭发射１１次共２２颗星，因此，长征火箭将继续为铱系统发射后续星（包括备用星和需要更换的星）．圆满的卫星发射工作为铱系统商业运行提供了必要条件．
目前美国国防部已经决定使用铱系统作为其全球的通信系统，无疑是对铱系统发展的有力支持．按照铱系统的发展计划，其很有可能成为第一个投入商用的ＧＭＰＣＳ系统．
铱系统已于１９９８年５月１８日通过了１８次发射，完成了系统所需的全部６６颗卫星和６颗在轨运行的备用星的发射．１９９８年５月有６个关口站进行了联调，星与星、星与地面以及星与手机之间的试验工作已经完毕，１９９８年５月底，泰国、日本、美国３个地方的手机已经成功地进行了通话，全部１２个物理关口站除北京关口站以外已于１９９８年６月投入试运行．
铱系统公司曾计划于１９９８年９月２３日在全球投入商业运行，但考虑到整个系统的稳定性和保证提供高接通率的业务要求，铱系统公司决定将这一日期推迟到１９９８年１１月１日．
３、铱系统网络组成与主要技术参数
铱系统组成如图１所示，主要由４部分组成：空间段、系统控制段（ＳＣＳ）、用户段、关口站段（ＧＷ）．
３ １空间段
由分布在６个极地圆轨道面的７２颗星（包括６颗备用星）组成，每个轨道面有１１颗在轨运行卫星和１颗备用星．铱系统星座设计能保证全球任何地区在任何时间至少有一颗卫星覆盖．铱系统星座网提供手机到关口站的接入信令链路、关口站到关口站的网路信令链路、关口站到系统控制段的管理链路．每个卫星天线可提供９６０条话音信道，每个卫星最多能有两个天线指向一个关口站，因此每个卫星最多能提供１９２０条话音信道．铱系统卫星可向地面投射４８个点波束，以形成４８个相同小区的网络，每个小区的直径为６８９ｋｍ，４８个点波束组合起来，可以构成直径为４７００ｋｍ的覆盖区．铱系统用户看到一颗卫星的时间约为１０ｍｉｎ．铱系统的卫星设计采用３轴稳定，寿命在５年左右，相邻平面上卫星按相反方向运行．每个卫星有４条星际链路，一条为前向，一条为反向，另两条为交叉连接．星际链路工作速率高达２５Ｍｂ/ｓ，在Ｌ频段１０ ５ＭＨｚ频带内按ＦＤＭＡ方式划分为１２个频带，在此基础上再采用ＴＤＭＡ结构，帧长为９０ｍｓ，每帧可支持４个５０ｋｂ/ｓ用户连接．
３ ２系统控制段（ＳＣＳ）
ＳＣＳ是铱系统的控制中心，它提供卫星星座的运行、支持和控制，把卫星跟踪数据交付给关口站，利用寻呼终端控制器（ＭＴＣ）进行终端控制．ＳＣＳ包括３部分，遥测跟踪控制（ＴＴＡＣ）、操作支持网（ＯＳＮ）和控制设备（ＣＦ）．ＳＣＳ有３方面功能，空间操作、网络操作、寻呼终端控制．ＳＣＳ有两个外部接口，一个接口到关口站，另一个接口到卫星．
３ ３用户段
该段指的是使用铱系统业务的用户终端设备．用户终端设备主要包括手持机（ＩＳＵ）和寻呼机（ＭＴＤ），将来也可能包括航空终端、太阳能电话单元、边远地区电话接入单元等．ＩＳＵ是铱系统移动电话机，包括两个主要部件：ＳＩＭ卡及无线电话机，它可向用户提供话音、数据（２ ４ｋｂ/ｓ）、传真（２ ４ｋｂ/ｓ）．ＭＴＤ类似于目前市场上的寻呼机，分两种：数字式和字符式．
３ ４关口站段
关口站是铱系统的一个重要部分，是提供铱系统业务和支持铱系统网络的地面设施．它的主要特点是提供移动用户、漫游用户的支持和管理，通过ＰＳＴＮ提供铱系统网络到其它电信网的连接．一个或多个关口站提供每一个铱系统呼叫的建立、保持和拆除，支持寻呼信息的收集和交付．关口站由以下分系统组成：交换分系统（西门子Ｄ９００交换机）、地球终端（ＥＴ）、地球终端控制器（ＥＴＣ）、消息发起控制器（ＭＯＣ）、关口站管理分系统（ＧＭＳ）．关口站有４个外部接口：关口站到卫星、关口站到国际交换中心（ＩＳＣ）、关口站到铱系统商务支持系统（ＩＢＳＳ）和关口站到系统控制段（ＳＣＳ）．
铱系统馈线链路使用Ｋａ频段，关口站到卫星上行链路使用２９ １～２９ ３ＧＨｚ，卫星到关口站下行链路使用１９ ４～１９ ６ＧＨｚ．
铱系统星际链路使用２３ １８～２３ ３８ＧＨｚ．铱系统用户链路使用Ｌ频段，用户终端与卫星之间上、下行链路均使用１６１６～１６２６ ５ＭＨｚ．
铱系统于１９９２年向国际电联申请了所需使用的频率，铱系统申请的频率符合ＷＡＲＣ -９２会议给卫星移动通信系统所划分的频谱规定．美国ＦＣＣ也于１９９５年向铱系统颁发了频率使用许可证．
４、铱系统提供的业务
卫星移动通信系统作为地面通信网的延伸和补充，它所提供的双模式手持机既可以在现有的蜂窝通信模式下工作，也可以在卫星通信模式工作．在蜂窝网能覆盖到的地方，双模式手持机可用作普通的蜂窝手机；在蜂窝网覆盖不到的地方，双模式手持机可用卫星通信模式进行通信．
铱系统提供４种主要的业务：铱全球卫星服务、铱全球漫游服务、铱全球寻呼服务和铱全球付费卡服务．另外还包括许多类似于ＧＳＭ的“增值服务”．铱全球卫星服务覆盖全球，使用铱电话可以使您在世界任何地方进行通信联系，因此特别适合现有通信手段达不到的地方．例如边远地区、海洋、沙漠等等．使用铱全球卫星服务，用户需要有一部铱手机以及相应的ＳＩＭ卡．
铱全球漫游服务将允许用户使用所有与铱系统公司签署漫游协议的地面蜂窝网络．此项业务非常适合那些需要经常在世界上的大城市之间旅行，经常使用地面蜂窝网，而且不想改变原来使用的蜂窝电话号码的用户．那么，当用户开机时，用户的铱手机会自动登
记到当地的蜂窝网络，其它人呼叫该用户时仍拨打该用户原来在归属局的号码就可与其建立联系．
铱全球付费卡服务将ＳＩＭ信号、信用卡信息统一做在一张智能卡上，用户的所有费用信息均用这张卡来表示．例如，在世界各地，可以用此卡使用ＰＳＴＮ电话，费用转入到卡上．
铱寻呼服务覆盖全球，一个小小的铱寻呼机可以使用户在世界的任何地方、任何时间接收信息．铱寻呼服务既可以单独作为寻呼标准服务，又可以与铱手机配合使用．铱寻呼服务可以使用户接收１６种语音中的一种，多达２００个数字的文字信息．
增值业务包括：个人信箱、数字消息、语音信箱、文本消息、呼叫转移、呼出限制、紧急呼叫等．
铱系统市场主要定位于商务旅行者、海事用户、航空用户、紧急援助、边远地区．铱系统设计的漫游方案除了解决卫星网与地面蜂窝网的漫游外，还解决地蜂窝网间的跨协议漫游，这是铱系统有别于其它卫星移动通信系统的又一特点，见图２．
卫星移动通信系统在各个领域有着广泛的应用．不仅可应用于大型远洋船舶的通信、导航和海难救助，还可以广泛应用于陆地移动通信和航空移动通信，如军事、新闻报道、野外勘探、体育探险、科学考察、抢险救灾、商务旅行、重要旅游点通信和航空服务通信以及新开发的商业、工业经济区的早期通信．
５、国内市场前景
我国移动通信市场需求巨大，蜂窝移动通信市场需求每年以高于１００ %的增长速度发展．而卫星移动通信又是蜂窝移动通信的扩展和补充．因此，卫星移动通信的市场发展引起各方面的重视，市场竞争激烈．建设卫星移动通信系统和向用户提供卫星移动通信业务已成为卫星通信经营者面临的一项急迫任务．根据铱系统卫星移动通信业务的特点，一般认为其用户主要为：
（１）需要进行大范围漫游通信的用户（尤以国际业务为主）；
（２）需要在地面通信网覆盖不到的地区进行通信的用户；
（３）除有以上业务需求外，卫星移动通信系统用户还必须能承担最低每分钟２美元以上的通话费用．
对于卫星移动通信市场需求的预测，国际上一般使用与地面蜂窝用户类比的方法预测，辅以必要的用户调查．国内有关机构根据我国人口、面积、国际旅游业、航舶运输、国际贸易、金融、旅游人数、国民生产总值、电话主线数、主线普及率、商务电话比重、待装用户数等因素得出的铱系统国内用户预测数：１９９９年为２ ８５万；２０００年为４ ４万；２０１０年为２２ ８万．其中，合资、外企、国际贸易、国际漫游业务占８０ %，其它占２０ %．英国ＯＶＵＭ咨询公司采用与地面蜂窝通信用户类比的方法对我国卫星移动用户数的预测就更为乐观．根据预测，我国地面蜂窝通信用户在２０００年时将超过３０００万户，若仅有１ %的用户选择使用卫星移动业务，则卫星移动用户数就达３０万．一般认为铱系统将占到１/３的卫星移动通信市场．而国际上通常的取值是按地面蜂窝通信用户数的６ %～８ %来预测卫星移动通信用户数．若采用这种方法预测卫星移动通信市场，用户数会更多．
根据国际著名的咨询机构美国ＫＰＭＧ公司的市场预测，发展中国家将是ＧＭＰＣＳ业务的主要市场，将占ＧＭＰＣＳ全球市场的５０ %～６０ %．我国是一个地域宽广、地貌复杂、经济发展和人口分布、消费差异较大的发展中国家．特别是改革开放以来经济发展迅速，通信市场需求潜力很大．因此国外各ＧＭＰＣＳ经营者都看好中国巨大的市场潜力．
６、铱系统北京关口站试验工程
经国家主管部门批准，中国通信广播卫星公司负责中国区域内的全球和区域性卫星移动通信系统的建设经营工作．根据我国政府发展卫星移动通信的有关政策，已经着手对包括铱系统在内的、国际上几个比较成熟的系统进行运营试验．
为配合全球卫星移动通信业务在我国的开展，中国通信广播卫星公司已与北京电信管理局，广东、甘肃邮电管理局共同组建了中宇卫星移动通信有限责任公司．中宇通信公司已于１９９８年５月４日注册成立，专门来负责各系统在我国的试验和运营．１９８８年１１月中国航天总公司也投资入股中宇通信公司，参与该公司的管理和运作．
虽然铱系统北京关口站的建设起步晚，１９９８年４月整个项目才刚刚开始进行，但在原邮电部和信息产业部各级领导的关心指导下，整个工程进展顺利．７月７日关口站设备到货后，随即开始了紧张的设备安装和调测工作；到９月１６日北京电话网以及公众电话网到卫星电话手机之间便可以通话了．
目前，铱系统北京试验关口站正在进行系统试验和开通测试．预计在不远的将来，这种无缝隙覆盖的卫星移动通信系统将作为国家公众通信网的一个组成部分向广大用户提供可靠、优质、快捷的通信服务．
----《移动通信在线》
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