基于3G兼容技术的GEO卫星移动通信系统网络架构方案.pdfVIP

第六届卫星通信新业务新技术学术年会 2010．3 基于3G兼容技术的GEO卫星移动通信系统网络架构方案 吴建军程宇新郭健许玉滨高振兴杜建成王坤 (北京大学信息科学技术学院卫星与无线通信实验室) 1引言 建立我国的自主卫星移动通信系统是非常重要和必要的，尤其是在经历了惨痛的2008年5．12 汶川大地震之后，相关的立项呼吁一直持续不断。首先，建立我国卫星移动通信系统可以提供灾害 情况下应急通信保障，提高我国相应的防灾、救灾和减灾能力．其次，可以扩展和补充地面蜂窝移 动通信系统的覆盖范国，尤其是不易建立地面系统的近海、远洋、沙漠、偏远山区等。最重要的是， 这关系到我国空问战略资源的保护。我国有关单位在2004年申请的115．5。E＆125．5。E轨位和 S频段的卫星网络，将在2010年11月到期．如果届时未能发射相应卫星并建立通信系统，则很可 能被其他次优先权国家占据，使我国失去发展GEO卫星移动通信系统的战略机会。 在这种情况下，我国多个部门开展了卫星移动通信系统的先期研究项目。其中，国家科技部于 2008年底启动了相应的863重点项目，课题之一为“基于36及其兼容技术的卫星移动通信系统总 体技术研究”，而本单位在这一课题中承担了“卫星移动通信系统体系结构研究”子课题。按照科 技部的要求，本项目所设计的系统应该基于3G及其兼容技术，其次应该具备一定的星上单跳通话能 力。 Terrestar。尽管这些典型系统可以作为本课题系统的参考，但尚无法完全满足本课题的具体设计要 求。为此需要开展相应的研究和设计工作。 本文中主要介绍基于3G兼容技术的卫星移动通信系统体系结构设计的一种初步方案，重点包括 其网络结构方案、新设功能实体、新接口及其协议模型、呼叫处理流程修正方案等内容。 314 第A坷卫星通信新业务新拄术学术年台 20103 2系统概况 21系统主要特点 我们所涉及的系统首先是～个典型的卫星通信系统，包括守问段、地面段、用户段三个部分 如图l所示。 空闻段 咿毫 图l卫星移动通信系统组成结构图 在介绍系统网络结构方案之前．需要先列举一些系统总体设计的主要特点，包括从卫星轨道选 择、通信体制选择，到空中接口的选择。 (t)GEO轨道 由于我国在2004年所申请的卫星网络为cE0卫星轨位，另一方面也考虑到GEO卫星系统所特有 的简单性，本系统方案选择采用GEO卫星轨道。当然．这样的选择也会带来较故传输时延的不利影 响．需要对系统设计进行综台考虑。 (2)3G技术 基于3G及其兼容技术进行卫星移动通信系统设计是国家科技部的一个主要设计要求，目的是考 虑与我国地面3G移动通信系统的发展相适应，不仅提供低速率的话音业务，也提供高速率的数据业 务。 (3)氍D眦室中接口 315 第六届卫星通倍新,Ik4Y新挂术学术年会 20103 H星的通信系统中应用也存 由于采用C[k),IA2000体制将面临专利困境．而TD-SCDMA体制在基‘r 在较大的难题，因此采用wcDM体制作为奉系统的空中接口是一个台适的选择．尤其考虑到V／CD^IA 的广泛应用现实。 (4)3GPPR4参考横犁 稳定的网络架构版本．浚阿络结构划分为无线接入网(RAN)和核心网(c、)等主要部分，电路(cs) 和分组(PS)两个域，特别地．具有一个承载无差的核心嘲(CN)。 (5)独立于PU,EN的核心网 由于我国的3G系统牌照分别发放给了中国移动、中国联通和中国电信二家运营商．出于平衡各 方利益的考虑．以及独立卫星通信系统的发展需求考虑．将采用一种昂低级的卫星移动通信系统与 地面移动通信系统综合方式，即地理综台或卫星自成系统的方式。 (6)双跳和单跳相结音 由于采用GEO卫星作为空间段．较大的传输时延将影响到话音通信质量．尤其是在