IRIDIUM銥星系統(tǒng)介紹

所謂銥星系統(tǒng)，又稱銥星計劃，是美國摩托羅拉公司提出的第一代真正依靠衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供聯(lián)絡的全球個人通信方式，旨在突破現(xiàn)有基于地面的蜂窩無線通信的局限，通過太空向任何地區(qū)、任何人提供語音、數(shù)據(jù)、傳真及尋呼信息。銥星系統(tǒng)是由66顆由無線鏈路相連的衛(wèi)星（外加6顆備用衛(wèi)星）組成的一個空間網(wǎng)絡。設計時原定發(fā)射77顆衛(wèi)星，因銥原子外圍有77個電子，故取名為銥衛(wèi)星通信系統(tǒng)。后來又對原設計進行了調(diào)整，衛(wèi)星數(shù)目改為66顆，但仍保留原名稱。1987年，摩托羅拉正式宣布進行銥系統(tǒng)的開發(fā)研究，歷時12年，耗資57億美元，1998年底終于大功告成。

1998年銥星公司實現(xiàn)了這個夢想——網(wǎng)絡覆蓋全球（包括南、北極及各大海域）

1系統(tǒng)概述

銥系統(tǒng)（Iridium）是美國摩托羅拉公司（Motorola）于1987年提出的低軌全球個人衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，它與現(xiàn)有通信網(wǎng)結(jié)合，可實現(xiàn)全球數(shù)字化個人通信。該系統(tǒng)原設計為77顆小型衛(wèi)星，分別圍繞7個極地圓軌道運行，因衛(wèi)星數(shù)與銥原子的電子數(shù)相同而得名。后來改為66顆衛(wèi)星圍繞6個極地圓軌道運行，但仍用原名稱。極地圓軌道高度約780km，每個軌道平面分布11顆在軌運行衛(wèi)星及1顆備用衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星約重700kg。

銥系統(tǒng)衛(wèi)星有星上處理器和星上交換，并且采用星際鏈路（星際鍵路是銥系統(tǒng)有別于其它衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的一大特點），因而系統(tǒng)的性能好的同時也增加了系統(tǒng)的復雜性，提高了系統(tǒng)的投資費用。

銥系統(tǒng)市場主要定位于商務旅行者、海事用戶、航空用戶、緊急援助、邊遠地區(qū)。銥系統(tǒng)設計的漫游方案除了解決衛(wèi)星網(wǎng)與地面蜂窩網(wǎng)的漫游外，還解決地面蜂窩網(wǎng)間的跨協(xié)議漫游，這是銥系統(tǒng)有別于其它衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的又一特點。銥系統(tǒng)除了提供話音業(yè)務外，還提供傳真、數(shù)據(jù)、定位、尋呼等業(yè)務。

2系統(tǒng)組成

銥系統(tǒng)主要由4部分組成：空間段、系統(tǒng)控制段（SCS）、用戶段、關口站段（GW）?？臻g段：由分布在6個極地圓軌道面的72顆星（6顆備用星）組成。銥系統(tǒng)星座設計能保證全球任何地區(qū)在各個時間至少有一顆衛(wèi)星覆蓋。銥系統(tǒng)星座網(wǎng)提供手機到關口站的接入信令鏈路、關口站到關口站的網(wǎng)路信令鏈路、關口站到系統(tǒng)控制段的管理鏈路。每個衛(wèi)星天線可提供960條話音信道，每個衛(wèi)星最多能有兩個天線指向一個關口站，因此每個衛(wèi)星最多能提供1920條話音信道。銥系統(tǒng)衛(wèi)星可向地面投射48個點波束，以形成48個相同小區(qū)的網(wǎng)絡，每個小區(qū)的直徑為689km，48個點波束組合起來，可以構(gòu)成直徑為4700km的覆蓋區(qū)，銥系統(tǒng)用戶可以看到一顆衛(wèi)星的時間約為10min。銥系統(tǒng)的衛(wèi)星采用三軸穩(wěn)定，壽命約5年，相鄰平面上衛(wèi)星按相反方向運行。每個衛(wèi)星有4條星際鏈路，一條為前向，一條為反向，另兩條為交叉連接。星際鏈路速率高達25Mbps，在L頻段10.5MHz頻帶內(nèi)按FDMA方式劃分為12個頻帶，在此基礎上再利用TDMA結(jié)構(gòu)，其幀長為90ms，每幀可支持4個50kbps用戶連接。

系統(tǒng)控制段（SCS）:SCS是銥系統(tǒng)的控制中心，它提供衛(wèi)星星座的運行、支持和控制，把衛(wèi)星跟蹤數(shù)據(jù)交付給關口站，利用尋呼終端控制器（MTC）進行終端控制。SCS包括三部分：遙測跟蹤控制（TTAC）、操作支持網(wǎng)（OSN）和控制設備（CF）。SCS有三方面功能：空間操作、網(wǎng)絡操作、尋呼終端控制。SCS有兩個外部接口，一個接口到關口站，另一個接口到衛(wèi)星。用戶段：該段指的是使用銥系統(tǒng)業(yè)務的用戶終端設備，主要包括手持機（ISU）和尋呼機（MTD），將來也可能包括航空終端、太陽能電話單元、邊遠地區(qū)電話接入單元等。ISU是銥系統(tǒng)移動電話機，包括兩個主要部件：SIM卡及無線電話機，它可向用戶提供話音、數(shù)據(jù)（2.4kbps）、傳真（2.4kbps）。MTD類似于目前市場上的尋呼機，分兩種：數(shù)字式和字符式。關口站段：關口站是提供銥系統(tǒng)業(yè)務和支持銥系統(tǒng)網(wǎng)絡的地面設施。它提供移動用戶、漫游用戶的支持和管理，通過PSIN提供銥系統(tǒng)網(wǎng)絡到其它電信網(wǎng)的連接。

一個或多個關口站提供每一個銥系統(tǒng)呼叫的建立、保持和拆除，支持尋呼信息的收集和交付。關口站由以下分系統(tǒng)組成：交換分系統(tǒng)SSS（西門子D900交換機）。地球終端（ET）、地球終端控制器（ETC）、消息發(fā)起控制器（MOC）、關口站管理分系統(tǒng)（GMS）。關口站有4個外部接口：關口站到衛(wèi)星，關口站到國際交換中心（ISC），關口站到銥系統(tǒng)商務支持系統(tǒng)（IBSS），關口站到系統(tǒng)控制段（SC）。

3頻率許可

銥系統(tǒng)饋線鏈路使用Ka頻段，關口站到衛(wèi)星上行鏈路使用29.1～29.3GHz，衛(wèi)星到關口站下行鏈路使用19.4～19.6GHz。銥系統(tǒng)星際鏈路使用23.18～23.38GHz。銥系統(tǒng)用戶鏈路使用L頻段，用戶終端到衛(wèi)星上行鏈路使用1621.35～1626.5MHz，衛(wèi)星到用戶終端下行鏈路使用1616～1626.5MHz。

銥系統(tǒng)于1991年向國際電聯(lián)申請了所需使用的頻率，銥系統(tǒng)申請的頻率符合WARC-92會議精神。美國FCC也于1995年向銥系統(tǒng)頒發(fā)了頻率使用許可證。中國國家無委已于1998年9月向銥系統(tǒng)頒發(fā)了試驗許可證。

4互聯(lián)互通

4.1互網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

銥系統(tǒng)在中國只有一個關口站，設在北京。該關口站與PSTN的國際局（ISC）相連，通過PSTN與PLMN連接。銥系統(tǒng)關口站采用國際信令網(wǎng)的14位信令點編碼，在信令網(wǎng)中采用GT尋址。關口站作為信令點SP與我國的國際局SP／STP相連。銥系統(tǒng)關口站應具有STP功能。

4.2編號與撥號方式

（1）MSISDN號碼

即用戶號碼，是銥用戶作被叫時主叫用戶所需撥的號碼，長度為12位。

號碼結(jié)構(gòu)：CC＋GE＋SN

銥系統(tǒng)的虛擬國家碼CC：8816及8817

地緣政治碼GE：表示用戶的歸屬國家I1I2I3。中國首先啟用533。

用戶號碼SN：X1X2X3X4X5。其中X1=1－6為語音、數(shù)據(jù)、傳真業(yè)務，X1=7－9為尋呼

業(yè)務，X1＝0保留。

（2）撥號方式

銥用戶撥叫固定用戶或TACS用戶：0086XYZPQRABCD

銥用戶撥叫數(shù)字移動用戶：008613SO H1H2H3ABCD

PSTN／PLMN用戶撥叫銥用戶：008816（或8817）I1I2I3X1X2X3X4X5

銥用戶撥叫銥用戶：008816（或8817）I1I2I3X1X2X3X4X5

銥用戶撥叫特服業(yè)務：0086XYZ1XX

銥用戶撥叫緊急呼叫：待定。

漫游到銥系統(tǒng)的GSM用戶的撥號方式同銥系統(tǒng)用戶。

漫游到GSM的銥系統(tǒng)用戶的撥號方式同GSM用戶。

（3）IMSI號碼

號碼結(jié)構(gòu)：MCC＋MNC＋HLRID＋X1X2X3X4X5X6X7

移動國家號碼MCC：衛(wèi)星移動系統(tǒng)的虛擬國家號碼為901。

移動網(wǎng)號MNC：銥系統(tǒng)為03。

移動用戶識別碼MSIN：包括HLR ID和用戶號碼X1X2X3X4X5X6X7，識別國內(nèi)銥系統(tǒng)的用戶。其中HLR ID與GE號碼一致，X1= 1—4為8816用戶，X1=5為航空，X1=6-8為8817用戶，X1＝9保留。

（4）MSRN號碼

此號碼在銥用戶作被叫時選擇路由用。中國銥用戶的移動用戶漫游號碼MSRN為GE碼等于668的用戶號碼。即8816（或8817）668X1X2X3X4X5。

（5）接入碼（AC）

每個銥系統(tǒng)用戶有一個接入碼，存于SIM卡中，支持接入過程。銥系統(tǒng)星體（SV）可以根據(jù)接入碼確定用戶的歸屬關口站，歸屬關口站根據(jù)接入碼將用戶接入到拜訪關口站。

入碼的格式如下：

中國的CI為460。

AI為接人識別碼，兩位數(shù)字，確定用戶的接入等級，由銥公司控制。AI= 01為8816用戶；AI＝02為歸屬于GSM的用戶；AI＝03為歸屬于IS41的用戶；AI＝O4為8817用戶。其它值保留。

說明：如果SIM卡中無AC碼，則視為歸屬于GSM的用戶。

4.3路由選擇原則

國內(nèi)非銥系統(tǒng)用戶呼叫銥系統(tǒng)用戶時，呼叫通過國際局接入銥系統(tǒng)中國關口站，由關口站在銥系統(tǒng)內(nèi)通過衛(wèi)星鍵路進行路由查詢和路由接續(xù)。

中國關口站服務區(qū)內(nèi)的銥系統(tǒng)用戶呼叫本服務區(qū)內(nèi)的其它用戶，通過國際局進入其它相應的網(wǎng)絡進行接續(xù)。

中國關口站服務區(qū)內(nèi)的銥系統(tǒng)用戶呼叫非本服務區(qū)國外其它用戶，在銥系統(tǒng)中接續(xù)到被叫所在國家服務區(qū)的銥關口站。

中國關口站服務區(qū)內(nèi)的銥系統(tǒng)用戶呼叫銥系統(tǒng)用戶，通過銥系統(tǒng)關口站進行路由查詢和接續(xù)。

說明：中國關口站服務區(qū)包括中國內(nèi)地、香港、澳門、蒙古。

4.4接續(xù)過程示例

（1）銥系統(tǒng)用戶在衛(wèi)星模式下工作的接續(xù)過程

（a）銥系統(tǒng)用戶呼叫國內(nèi)PSTN／TACS用戶，撥0086XYZ PQR ABCD銥系統(tǒng)用戶呼叫PSTN／TACS用戶，關口站分析0086后將呼叫接續(xù)到國際局ISC，國際局再根據(jù)長途區(qū)號接至當?shù)氐拈L途局TS接續(xù)到固定用戶或TACS用戶。

（b）銥系統(tǒng)用戶呼叫國外固定用戶（非中國關口站服務區(qū)國家），撥00CCXYZPQRABCD銥系統(tǒng)用戶呼叫國外固定用戶，通過關口站GW1采用衛(wèi)星鏈路將呼叫接續(xù)到被叫用戶所屬國家的關口站GW2（若所屬國家無關口站，接續(xù)到最近的，該國所在服務區(qū)的關口站），通過關口站GW2，接續(xù)到該國的PSTN國際局。圖中虛線是信令鏈路，實線是話音鏈路。

（C）銥系統(tǒng)用戶呼叫港澳蒙PSTN／PLMN用戶，撥00CCXYZPQRABD

銥系統(tǒng)用戶呼叫港澳蒙PSTN／PJMN用戶，通過中國關口站GW1將呼叫接續(xù)到中國的國際局（ISC），由國際局進行相應的接續(xù)。

（d）PSTN／PLMN用戶呼叫銥系統(tǒng)用戶，撥008816533XX2X3X4X5

用戶呼叫銥系統(tǒng)用戶，呼叫通過國際局ISC接續(xù)到銥系統(tǒng)中國關口站GW1，由關口站進行路由查詢和接續(xù)。如果被叫用戶是在本關口站登記的，由該關口站直接進行尋呼接續(xù)。如果被叫用戶漫游到關口站GW2登記，通過衛(wèi)星鏈路將呼叫接續(xù)到用戶所在的關口站GW2，并尋呼該用戶（圖中用虛線表示）。被叫用戶應答后，通過衛(wèi)星鏈路與被叫用戶通話（圖中用實線表示）。

（e)銥系統(tǒng)用戶呼叫銥系統(tǒng)用戶，撥008816533X1X2X3X4X5

銥系統(tǒng)中國關口站對被叫用戶進行路由查詢。如果被叫用戶是在本關口站GW1登記的，由關口站GW1直接進行尋呼接續(xù)。如果被叫用戶漫游到關口站GW2，首先GW1通過衛(wèi)星鏈路將呼叫接續(xù)到用戶所在的關口站GW2，由關口站GW2尋呼該用戶（圖中用虛線表示）。被叫用戶應答后，主被叫用戶直接通過衛(wèi)星鏈路（不通過關口站）進行通話（圖中用實線表示）

（f）銥系統(tǒng)用戶呼叫GSM用戶或CDMA用戶，撥0086135SOH1H2H3ABCD

銥系統(tǒng)用戶通過關口站，將呼叫接續(xù)到國際局ISC，國際局將呼叫接續(xù)到相應的GSM或CDMA關口局。

（2）銥系統(tǒng)用戶漫游到地面GSM系統(tǒng)時的接續(xù)過程

銥系統(tǒng)用戶，如果位置更漸到地面GSM系統(tǒng)，接續(xù)過程同GSM用戶。只是尋找路由信息時，需到相應的銥系統(tǒng)HLR查詢。這相當于國際漫游。

銥系統(tǒng)用戶做主叫時的接續(xù)過程，同GSM用戶。

銥系統(tǒng)用戶作被叫時的接續(xù)過程如下：

PSTN／PLMN用戶呼叫銥系統(tǒng)用戶，撥008816533X1X2X3X4X5，呼叫通過國際局接續(xù)到銥系統(tǒng)中國關口站，關口站經(jīng)過路由查詢，將呼叫接續(xù)到用戶所在的GSM／MSC。

（3）GSM用戶漫游到銥系統(tǒng)時的接續(xù)過程

GSM用戶漫游到銥系統(tǒng)，接續(xù)過程同銥系統(tǒng)用戶，只是尋找路由信息時，需到相應的GSM HLR查詢。這相當于國際漫游。

5衛(wèi)星發(fā)射

銥系統(tǒng)衛(wèi)星由美國、俄羅斯、中國的火箭發(fā)射。自1997年5月5日美國Delta 2火箭首發(fā)成功以來，至1998年5月，已經(jīng)全部成功發(fā)射完畢72顆衛(wèi)星，其中有5顆星有問題，但在軌運行所需的66顆星已毫無問題。中國長征二號丙進行了三次共6顆星的發(fā)射，銥系統(tǒng)計劃用中國長征火箭發(fā)射11次共22顆星，因此長征火箭將繼續(xù)為銥系統(tǒng)發(fā)射后續(xù)星（包括備用星和需要更換的星）。圓滿的衛(wèi)星發(fā)射工作為銥系統(tǒng)開通商業(yè)運行提供了必要條件。

6系統(tǒng)進度

銥系統(tǒng)已于1998年5月18日發(fā)射完畢在軌運行所需的全部66顆衛(wèi)星，1998年5月有6個關口站進行了聯(lián)調(diào)，星與星、星與地以及星與手機之間的試驗工作已經(jīng)完畢，1998年5月底，泰國、日本、美國三個地方的手機已經(jīng)成功地進行了通話。銥系統(tǒng)北京關口站從1998年7月中旬開始安裝，到1998年9月11日在中國打通第一個電話。

銥系統(tǒng)在1998年11月1日宣布在全球投入商業(yè)運營。中國銥業(yè)務在1999年年中投入商業(yè)運行。

7基本參數(shù)

7.1系統(tǒng)組成

空間段：

低軌衛(wèi)星數(shù)：66＋6（備用）；

軌道高度：780km；

圓形軌道平面：6；

每軌道平面衛(wèi)星數(shù)：11＋1（備用）；

軌道平面傾角：86.4°；

軌道周期：100min；

衛(wèi)星重量：700kg；

衛(wèi)星壽命：5年；

衛(wèi)星供應商：美國Lockheed－Martin公司。

地面段：

系統(tǒng)控制中心（SCS）：一主一備；

關口站（Gateway）：全球共有15個，在中國建1個（北京）；

地面段設備供應商：美國Motorola公司。

用戶段：

手持：雙模、單模；

用戶終端供應商：美國Motorola公司，日本京瓷公司。

7.2系統(tǒng)特性

技術(shù)先進、復雜；

有星上處理器；

有星際鏈路，可獨立成網(wǎng)；

提供衛(wèi)星網(wǎng)和地面蜂窩網(wǎng)的漫游及國際漫游；

提供地面蜂窩網(wǎng)間的跨協(xié)議漫游；

多址方式：TDMA、FDMA；

實現(xiàn)無縫切換；

天線技術(shù)：衛(wèi)星多波束；

通信時延（包括處理時延和傳輸時延）：小于210ms；

全球提供業(yè)務時間：1998年11月；

系統(tǒng)總投資：50億美元。

7.3關口站容量

銥系統(tǒng)北京關口站初期：300條空中信道，容納3萬用戶

銥系統(tǒng)關口站最大容量：2000條空中信道，容納20萬用戶

7.4業(yè)務種類

話音；

數(shù)據(jù)（傳輸速率2.4kbps）；

傳真（傳輸速率2.4kpbs）；

短信息；

全球?qū)ず簦?/p>

定位。

7.5覆蓋范圍

全球覆蓋；

由于星際鏈路的存在，使得每個關口站均可覆蓋全球；

國內(nèi)全部覆蓋；

用戶同時可見衛(wèi)星數(shù)：1～3。

7.6使用頻率

饋線鏈路：上行Ka頻段29.1～29.3GHz；下行Ka頻段19.4～19.6GHz；

用戶鏈路：上行L頻段1621.35～1626.5MHz；下行L頻段頻1616～1626.5MHz；

銥系統(tǒng)已得到ITU、美國FCC、中國國家無委的頻率許可。

7.7編號計劃

銥系統(tǒng)支持國家編號和GMSS編號。銥系統(tǒng)已向ITU申請GMSS國家碼，ITU讓四個系統(tǒng)（Iridium，Odyssey ICO Globalstar）共享三位國家碼881，其中分配給Iridium的虛擬國家碼為8816、8817。

8商業(yè)失敗

銥系統(tǒng)是人類通信史上一次覆蓋全球的技術(shù)。被美國科技產(chǎn)業(yè)界頗有影響的《大眾科學》雜志，授予1998年度電子技術(shù)大獎。但現(xiàn)在銥星公司的破產(chǎn)案，卻成為哈佛大學MBA的教學案例。銥系統(tǒng)技術(shù)上的先進性，目前的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中無出其右者。相形之下，其把握市場的能力實難恭維。信息產(chǎn)業(yè)部電信科學研究院高級工程師楊培芳認為，銥系統(tǒng)的失敗，是技術(shù)專家無視經(jīng)濟規(guī)律的結(jié)果。

業(yè)內(nèi)人士，深度分析了銥系統(tǒng)失敗的原因:

一、是銥星公司最初對未來市場的分析、預測與實際情況相去甚遠，而又始終未能順應形勢進行變通。

二、是技術(shù)再好卻不完美，反而加大了風險。銥系統(tǒng)構(gòu)建了由66顆衛(wèi)星采用星際鏈路組成的一個完整的獨立網(wǎng)，以致用戶可以不依賴地面網(wǎng)直接通信。頭重腳輕恰恰造成兩個后果：一是成本高；二是無法順應地面市場的變化進行改進。

三、是對市場判斷有誤。首先，銥系統(tǒng)設想提出是在20世紀80年代，當時通信業(yè)不甚發(fā)達，銥星公司認定會有許多公務用戶需要其獨立提供的"隨時隨地"信息服務，沒預見到GSM網(wǎng)會有今天的迅猛發(fā)展，用戶可以有更多的選擇。同時，衛(wèi)星通信只能是地面通信的補充和延伸，而不是替代；其次，銥星手機價格及話費是參照成本制定的，沒有考慮用戶的接受程度；再一個忽視了市場的培育期，對用戶的增長速度過于樂觀。銥星公司先后投入57億美元的巨額資金，按照預算，至少有50萬用戶才能保本。而實際上，截止其倒閉只發(fā)展了7萬用戶?？陀^地說，資本運作的失誤是其破產(chǎn)的直接原因。海事衛(wèi)星電話自1979年開通，發(fā)展至今也不過14萬用戶。相比之下，銥星用戶的增長速度是良好的。在中國，1999年7月進入商業(yè)運作狀態(tài)，半年內(nèi)用戶數(shù)量已經(jīng)達到912戶。銥星公司如果能再堅持1、2年，也許就是另一番景象?？上б蛸Y本結(jié)構(gòu)欠佳，銥星公司無法按期及時還款付息并實現(xiàn)股東利益，銀行停止貸款、股東撤回投資及股市停盤，都對該公司造成致命打擊。

新銥星運營的情況我們會再下個文章中詳細講解一下

但目前來說銥星糸統(tǒng)還是運營很好的衛(wèi)星電話系統(tǒng)，也是一款可以覆蓋全球的衛(wèi)星電話，并且也是通話效果很好的一款衛(wèi)星電話，也是我們公司在10年之前銷售很多的手持衛(wèi)星電話之一。

審核編輯：符乾江