銥星、海事、歐星、天通：主流的衛(wèi)星電話通信系統(tǒng)介紹

時(shí)間：2022-05-16　來源：中國集群通信網(wǎng)　作者：網(wǎng)絡(luò)　點(diǎn)擊：次

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目前主流的衛(wèi)星通信系統(tǒng)有銥星、海事、歐星、天通等，可分為兩類：近地軌道衛(wèi)星系統(tǒng)（LEO）和地球同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)（GSO）。

近地軌道衛(wèi)星（LEO）技術(shù)的優(yōu)勢在于可以提供全球無縫隙的無線信號(hào)覆蓋。近地軌道上的衛(wèi)星以高速（每70到90分鐘即可繞地球一圈）運(yùn)行在較低的軌道（640至1120km）上，但因此也需要較多的衛(wèi)星來維持信號(hào)覆蓋率。

LEO、MEO、GSO 軌道距離地球的距離分布

而地球同步軌道衛(wèi)星（GSO）系統(tǒng)僅需要三至四顆衛(wèi)星即可維持幾乎全天候的全球信號(hào)覆蓋率，從而降低發(fā)射衛(wèi)星的費(fèi)用。但這類衛(wèi)星往往非常重（約5噸），因此建造和發(fā)射單顆衛(wèi)星的費(fèi)用較高。地球同步軌道上的衛(wèi)星運(yùn)行高度約為35000km，所以在通話或者傳送其他數(shù)據(jù)的過程中延時(shí)現(xiàn)象非常明顯。

地球同步軌道系統(tǒng)的另一缺陷是，哪怕用戶處在非常開闊的地帶，衛(wèi)星電話的信號(hào)也有可能被某一方向上的陡坡或是一片森林阻擋，因此使用者必須前往高處才能獲得信號(hào)。

這一問題在近地軌道的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中就不存在，因?yàn)榧词巩?dāng)前的衛(wèi)星信號(hào)被某一障礙阻擋了，幾分鐘之后便會(huì)有新的衛(wèi)星從另一方向飛越用戶所在的地方。

01

近地軌道衛(wèi)星（LEO）

近地軌道衛(wèi)星最著名的就是銥星和Globalstar，另外 Elon Musk 的星鏈 Starlink 也運(yùn)行于近地軌道中，預(yù)計(jì)衛(wèi)星數(shù)量高達(dá)12000顆，但其和本文關(guān)系不大且知名度極高，就不做詳細(xì)介紹了。

SpaceX 星鏈衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接受器天線

銥星（Iridium）

銥星系統(tǒng)從1990年代開始構(gòu)思，于1998年11月1日開始服務(wù)。但由于當(dāng)時(shí)市場上并沒有足夠的需求，因此于1999年進(jìn)行了破產(chǎn)重組。

銥星計(jì)劃也成為了摩托羅拉由盛轉(zhuǎn)衰的起點(diǎn)，由于研發(fā)資金不足加上涉足領(lǐng)域過多，摩托羅拉的 CPU 業(yè)務(wù)和 DSP 業(yè)務(wù)其后都選擇了出售。而由于在 GSM 上投入不足，摩托羅拉長期沒有掌握程控交換這樣的核心網(wǎng)技術(shù)，無法獨(dú)立進(jìn)行組網(wǎng)，這也導(dǎo)致了摩托羅拉在通信設(shè)備領(lǐng)域不斷失去市場，再加上其后中興和華為的低價(jià)入侵以及 WiMax 的失利，最終摩托羅拉的基站業(yè)務(wù)也全面潰敗。

現(xiàn)在的銥星，其實(shí)已經(jīng)是第二代了，第一代的66顆已經(jīng)于2019年12月之前全部墜入大氣層。

第二代銥星共75顆衛(wèi)星（66顆現(xiàn)役+9顆在軌備份），部署在780km 的高度工作軌道，能夠利用48個(gè)波束的相控陣天線開展 L 波段語音和數(shù)據(jù)通信，相較于一代，二代銥星的星座壽命長了一倍，支持連接數(shù)量升級(jí)到1900+ 個(gè)，星載計(jì)算機(jī)的處理能力增強(qiáng)，星間鏈路帶寬擴(kuò)大接近3倍至17Mbps，饋線鏈路帶寬擴(kuò)大10倍至30Mbps。

銥星的數(shù)據(jù)中繼是透過衛(wèi)星間的信號(hào)傳輸，以接力的方式將數(shù)據(jù)送到最近的地面站。銥星實(shí)現(xiàn)了真正的全球覆蓋，包括南北極。典型的銥衛(wèi)星使用者包含航海人員、航空人員、政府機(jī)關(guān)、石化工業(yè)、科學(xué)家和經(jīng)常旅行者。

銥衛(wèi)星的通訊速率只有2400波特每秒，因此語音資料必須大幅度地壓縮，且語音存在500ms 的明顯延遲。Garmin 的緊急衛(wèi)星通信服務(wù) InReach 也是使用的銥星衛(wèi)星。

銥星系統(tǒng)中繼原理圖

Globalstar

與銥星相似，主要區(qū)別是中繼機(jī)制。目前同樣也是第二代衛(wèi)星星座，由 24 顆低地軌道衛(wèi)星和24座地面站組成。每顆衛(wèi)星的信號(hào)范圍內(nèi)必須有至少一個(gè)地面接收站，所以實(shí)際上在許多地區(qū)都無法使用它的網(wǎng)絡(luò)。這些衛(wèi)星運(yùn)行在一個(gè)52度的傾斜軌道，因此極地也沒有信號(hào)。

Globalstar 共支持超過120個(gè)國家和地區(qū)

地面接收站在衛(wèi)星與傳統(tǒng)的地面網(wǎng)絡(luò)之間扮演著橋梁的作用，衛(wèi)星與地面站之間通過 Gateway link (GWL) 通信。

兩個(gè)使用銥星的相隔遙遠(yuǎn)的用戶之間通話，需要在不同的銥星衛(wèi)星之間進(jìn)行中繼，而 Globalstar 則是通過地面站。首先是 A 用戶與衛(wèi)星 1 建立連接，衛(wèi)星 1 再將信號(hào)傳遞給對(duì)應(yīng)的地面站 Ⅰ，地面站 Ⅰ 與地面站 Ⅱ 之間通過公共交換電話網(wǎng)（PSTN）傳遞數(shù)據(jù)，地面站 Ⅱ 再打給衛(wèi)星2，衛(wèi)星2最終將信號(hào)給到用戶 B。

Globalstar 系統(tǒng)中繼原理圖

02

地球同步軌道衛(wèi)星（GSO）

海事（Inmarsat）

國際海事衛(wèi)星組織簡稱海事（Inmarsat），是一家英國的衛(wèi)星通信公司，提供全球性的移動(dòng)服務(wù)。它最早起源于 1979 年成立的國際海事衛(wèi)星組織，是一個(gè)不以營利為目的的國際組織，在聯(lián)合國國際海事組織機(jī)構(gòu)的授意下成立，為航運(yùn)界提供衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，提高海上人命安全。

inmarsat 未來的擴(kuò)展計(jì)劃

海事衛(wèi)星星座由13顆衛(wèi)星組成，位于 GEO 軌道，GEO 軌道是地球同步軌道 GSO 的一個(gè)特例，指地球赤道面上方 35786 km 的圓形軌道，該軌道上航天器的運(yùn)行方向和地球自轉(zhuǎn)方向一致。在地球靜止軌道上的航天器繞地球運(yùn)行一周的時(shí)間和地球自轉(zhuǎn)周期相同，因此，在地面觀測者看來，這樣的航天器是在天空固定不動(dòng)的。

因此，與銥星和 Globalstar 不同，雖然只有13顆衛(wèi)星，但一旦連上，因?yàn)樾l(wèi)星和地球一直在同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所以很難丟失信號(hào)。同樣的原因也導(dǎo)致，如果和衛(wèi)星之間存在通信障礙，用戶很難換到另外一顆衛(wèi)星上去，只能自己移動(dòng)來尋找合適的通信位置。

海事衛(wèi)星的手持機(jī)國內(nèi)預(yù)付費(fèi)一般1200元/年，主要是企業(yè)在使用。印度洋海嘯后，美軍援助人員在印尼尼亞斯島使用海事衛(wèi)星電話進(jìn)行通信：

海事的衛(wèi)星電話在救災(zāi)中的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，看看這個(gè)天線有多大

天通衛(wèi)星

2008年汶川地震后，為了擁有自主移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)，我國啟動(dòng)了天通一號(hào)衛(wèi)星研制工作。2016年，S 頻段大容量地球同步軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星天通一號(hào)01星成功發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了我國移動(dòng)通信衛(wèi)星零的突破。2020年02星發(fā)射成功，2021年03星發(fā)射成功。

天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，由空間段、地面段和用戶終端組成，空間段計(jì)劃由多顆地球同步軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星組成。覆蓋區(qū)域主要為中國及周邊、中東、非洲等相關(guān)地區(qū)，以及太平洋、印度洋大部分海域。