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 通过VSAT的蜂窝电话

作者来源: 
阅读 数 303 人次 , 2006-4-14 16:23:00 


 
  卫星通信早期,小功率的卫星要求有较大的地球站天线和高功放。随着固定卫星性能改善,地球站不断减小规模和上行线功率。

  当计算机通信协议已趋成熟且允许公共电话互通时,甚小口径终端(VSAT)开始为话音和数据应用提供卫星通信业务。

  现在新一代低地球轨道(LEO)卫星使卫星通信又有了改进,它缩小了地球站规模使手持终端能付诸应用。这类系统面临的一个真正问题是:在这种价格条件下是否对LEO卫星业务有足够的需求。

  采用LEO与其它商用事业一样,其生存力将取决于能否按用户可接收的价格满足其需要。假如其它系统能以更低的价格满足相同的需要,那么市场经济已表明最低的价格供应商将稳操胜券。

  毫无疑问,LEO卫星系统有潜力提供全球话音和数据业务。所述系统能覆盖地球上几乎全部表面,包括用户极少或没有用户的地区。事实上大家都认为对全球通信业务的需求大大超过现有系统的能力。

  明显的商业问题是LEO系统要求的费用能否证明将低到业务需求的水平。将现场使用已证明的技术作某些创新的结合,能以明显低的价格和较少的技术风险达到许多潜在的业务要求。

  VSAT得到现场验证

  VSAT用固定卫星提供话音和数据通信。鉴于这些卫星一般具有半球覆盖,VSAT可用于长距离的有效通信业务—几千公里的卫星链路其成本与一条几十公里的链路一样。卫星转发器的性能也有改进。

  目前固定卫星已具有相对灵敏的上行线接收机和大功率的下行线发射机。这使得VSAT用更小的天线能得到相同的或更好的性能。为了使VSAT系统在经济上更具吸引力,系统制造商努力使硬件成本一再降低。采用增强话音压缩技术,与过去所有技术相比明显减少了地面(地球站)硬件的一次成本和卫星空间部分的持续成本。VSAT成本的降低使新的话音和数据应用节省了。

  降低用户成本

  降低每用户成本的明显途径是各VSAT或与其它任何通信系统共同提供该业务所需的设备,从而共摊设备成本。某些早期提供电话业务的卫星通信系统采用地面微波系统相同的行之有效的复用技术。该系统负载的每条电路仅花去每一大地球站较高成本的一小部分。在相当大的话务量可结合在一起的地方仍在使用此种方式。不过,VSAT改变了这种情况,因为它们现已向只有一台电话机的远端站提供业务。甚至在VSAT硬件已降到最低以后,VSAT系统制造商仍关注尽量共享设备以进一步降低用户成本的方法,这就是采用以传统或无线技术将多个电话连接到VSAT的方式。

  其目标是使地面终端设备的成本降到最低点,而大多数降成本的可用办法早已实现。程式的另一部分是连接到远端VSAT地球站的用户数越多,每一用户将付的整个VSAT系统成本比例越小。

  卫星传送的蜂窝电话业务

  最近,经验证的无线用户环路技术已与VSAT系统相结合,提供了低成本、高可靠性的稀路由电话通信。TIW系统公司和爱立信公司已生产了一种结合两者最佳性能的系统。该系统将TIW公司的灵活按需多址VSAT(FlexiDAMAVSAT)网与爱立信公司的GE无线电话系统综合成一种全分配电话系统。它同时具有市话和长途电话业务,它可以小到一个单一小区支持几个用户,也可大到完整的一个电话系统覆盖全大陆。

  FlexiDAMA/无线电话系统利用标准蜂窝无线电设备使每用户成本降至最低限度同时利用了系统每一部分提供的独特性能。

  任何卫星系统的最大运行成本是空间部分的成本。FlexiDAMA是最新颖的卫星通信网系统,它利用了最新的技术成就既降低设备成本又改善运行效率。FlexiDAMA通过特别有效地运行卫星最大限度地减少了空间部分的支出。

  降低卫星转发器功率和提高带宽利用率所采取的独特措施如下:

  卫星口进行极窄频带和全数字运行,采用耐用的前向纠错编码全球定位系统(GPS)导出的频率和定时基准。这允许绝对窄的射频信道间隔、快速调制解调器信号捕获以及改善的信令效率卫星链路的话间压缩到9.6kbit/s的低速率(带有传真和数据调制解调器旁路)全部话音电路均为按需多址(DAMA)。电路仅在需要时建立真正的话音激活,所以卫星能量仅在话音峰值时使用有全分配呼叫路由的全贯通网运行。网内任一站发出的呼叫不必通过中枢、网关或其它任何站可选路直接通向目的站。这最大限度地提高了卫星链路的效率和减少发射时延。

  GE无线电话系统因而极限地提高了地面无线用户环路的效率。它是为那些没有蜂窝业务或者没有有线电话业务地方的特殊应用而设计的。按此方法它是无线用户环路扩展VSAT网的一种理想方案。它利用许多厂商生产的标准AMPS(TIA-553)蜂窝电话。该系统在每一远端站安装小型复杂的电话交换机,可智能地在全网内为呼叫选路由。蜂窝对蜂窝的呼叫通过蜂窝系统自身选路,不占用卫星容量。呼出不必经中枢或其它中继点直接经卫星选路由到终点。GE无线电话系统提供蜂窝用户必然期望的便利,包括:

  能拨其它电话系统的电话用户

  能接收来自其它电话系统的用户呼叫

  呼叫转送

  呼叫等候

  会议电话连接

  话音提示增加使用该系统的用户。

  除了常规的话音电话业务,FlexiDAMA/无线电话系统亦已支持连接蜂窝无线电用户设备的传真和数据调制解调器。无需专门选择或配置就可提供有线电话用户应有的全部电话业务。该系统甚至可用于从远地点拨号连接Internet。

  最佳性能的完全结合

  此项全综合系统甚至在最偏远地点明显地提供成本效益好的业务。此类系统所需的综合水平当然能获得。如何去做就可区分成功与失败。

  任何此类系统一定不仅仅是一条通信通道,它必须提供用户增加后所期望的业务,必须耐用并能在扩展期内无维护的最恶劣环境中运转,以及必须提供系统经营者所需的记帐和管理功能。

  全综合记帐系统提供全系统的借方记帐,这可对蜂窝(市内电话呼叫)和卫星(长途业务)按不同费率记帐。记帐系统通过卫星链路得到充分管理并允许蜂窝用户加入或脱离该系统以及“漫游”到远地的小区。该系统的维护和管理也可经卫星链路进行,不必向远端站址派送技术人员。这包括蜂窝相关的活动例如选择蜂窝无线电工作信道、检查无线电信道使用的覆盖和干扰,以及管理记帐系统。它也包括远距离维护卫星系统,直到个别电路板。甚至可开发和试验新的系统性能,然后在卫星链路上远距离负载,不必向远端站址派送维护人员。

  FlexiDAMA/无线电话系统是成熟的完整系统。FlexiDAMA有一台在窗口NT工作站上运行的全功能网络控制计算机(NCC)。它对网内每一站提供完整的配置、运行和维护支撑。覆盖区地图上显示各个站,标明了站址及详细运行状态。因为GPS接收机安装在每一系统中,供定时和频率基准之用,所以每一站的位置是自动确定的,操作者不必操劳。然后选中一个站就可提供每一子系统状态的更为详细的图形显示,一直到线路板一级。

鉴于系统较小且模块化,安装就简单了。典型系统可用数小时安装好,包括站址准备工作。某些系统已按过渡情况配置,其全部安装仅用几分钟。要做的全部工作是设备(小于一米机架)的实际安装、连接电源(备有交流、直流或太阳能电源可供选择),卫星和蜂窝天线的安装、卫星天线定向所用卫星以及启动设备。此后的运行能自动进行。

  设备的模块设计可从小型安装开始,随用户需要增加而扩大。每一FlexiDAMA机箱可支持6个以下的信道单元,另外再提供一条电话中继线。在每一站址可安装多个FlexiDAMA机箱并按需要可通过同一卫星地球站的设备工作。FlexiDAMA系统按设计可扩展。一个网中可支持信道数的最大限度为64,000。已安装了能同时支持成百条电路的终端。

  GE无线电话系统配有若干机箱式无线电信道单元、一个无线本地交换机(WLX)电话控制器和交换机。每个信道单元机箱安装架可装8个蜂窝信道单元。这些信道单元可用作控制信道或蜂窝业务信道。每一站址可安装多个安装架,支持32条以下的无线电信道。此外,WLX可支持最多为4个分立小区间的切换,因此每一无线电话系统能方便地扩展。标准的蜂窝无线电信道单元使用双重空间分集接收机和4.5瓦发射机。可用外加的功率放大器增加基站发射功率到任何所需电平。单个FlexiDAMA/无线电话系统选择恰当的站址和设备可覆盖一个区:小到一幢楼,大到整个一座城市。

  VSAT/LEO对比成本

  低地球轨道卫星系统要对空间器、发射业务、设备设计和维护作实际投资。如这些系统可用,其全部投资必须以通信业务的定价收回。今后几年中将发射的许多LEO系统已开始介绍它们各种业务的定价。许多情况下电话业务的额定价每分钟约3美元左右。与目前最低的INMARSAT卫星话音价格(目前唯一提供全球卫星传送的话音业务)相比,后者每分经约5美元左右。由VSAT和蜂窝业务组成的系统能以低得多的价格提供相同的话音和数据业务。

  FlexiDAMA/无线电话系统话音业务可能的定价分析是保守的,而且仅考虑了相对小的网络。一个大网具有更多的DAMA电路,可使成本作更大范围的分摊,这就形成更低的每分钟付费。由于信道的卫星转发器功率和带宽的成本是固定的,额外使用该资源就降低业务的每分钟成本。卫星和蜂窝设备(包括安装和维护)的成本相对较低很容易系统的使用中分摊。即使在这相对保守的估计中,日增加信道利用从10-20%开始(每信道每天从2.4到4.8小时)就有效地把提供业务的成本减少一半。

  新的应用

  小规格低成本模块设计的FlexiDAMA/无线电话系统具有新的能力,适用多种应用,某些应用在过去尚未得到很好使用。此系统是基础设施不足地区需要市话、长话和数据通信业务综合应用的理想设备。现举例若干如下:

  农话:对边远地点提供完整的电话业务,有低成本的市话和长话业务救灾通信:亦许没有其它系统能提供如此理想的组合,供当地行政通信以及与PSTN的长途连接。移动式FlexiDAMA/天线电话系统按小封装配备,重量不超过100公斤,这使它们到达现场后数分钟内就能安装开通卫星消息汇集支持:此综合系统提供卫星消息汇集车与生产设施间的话音和数据连接原油开探/生产:该系统即有行政管理通信(通常由其它陆上移动电话系统提供)也有到公司总部和PSTN的反向连接远距离建筑项目通信:在复杂现场建筑活动的不同单位之间可提供行政通信。无论项目所处地点多远仍可提供常规的PSTN业务即时的基础设施:系统能在无其它通信设施的地区即时提供电话和数据通信。这甚至能用作远端Internet拨号接入。

 
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