卫星通信第7章网络方面

对于TDMA系统，无线电蜂窝使用不同的频 对于TDMA系统，无线电蜂窝使用不同的频 率，但 足够隔开的地方，可以频率复用 对于CDMA系统，使用不同的伪码 对于CDMA系统，使用不同的伪码 越区切换管理（handover 越区切换管理（handover function)
网控任务：
呼叫的建立、维持和释放，是连接管理 （CM）中呼叫控制的必不可少的功能 CM）中呼叫控制的必不可少的功能
7.3.1 GW的服务区域（续） GW的服务区域（续）
保证服务区域（guaranteed 保证服务区域（guaranteed service area): 一个GW周围的固定的地理区域，它一直能被 一个GW周围的固定的地理区域，它一直能被 提供服务，也就是说，在此区域内该GW和 提供服务，也就是说，在此区域内该GW和 用户终端能连续不断地看到卫星。见图 7.4(b).
服务区域的例子：铱星
一个GW服务区域由一组对应的位置区域码 一个GW服务区域由一组对应的位置区域码 （LAC）确定。 LAC）确定。 每个GW有2047个LAC。 每个GW有2047个LAC。 网络接入时，主GW（ 网络接入时，主GW（HOME GW）根据移 GW）根据移 动终端当前所处的LAC选择一个提供服务的 动终端当前所处的LAC选择一个提供服务的 GW。 GW。 全球的GWs 都知道LAC和GW的隶属关系。 全球的GWs 都知道LAC和GW的隶属关系。
GW的分类 GW的分类
1.
主网关：服务于移动用户的本地区域
2.
客网关：服务于属于本地区域以外的用户
地面段：GW配备的数据库 地面段：GW配备的数据库
1. 2.
3.
4.
用类似GSM的方法管理用户 用类似GSM的方法管理用户 主场注册器（HLR）：存放相关的GW服 主场注册器（HLR）：存放相关的GW服 务区域内并在其注册的用户的数据 客场注册器（VLR 客场注册器（VLR）：存放有关处于被访 VLR）：存放有关处于被访 GW的服务区内的外地用户的信息如地区 GW的服务区内的外地用户的信息如地区 码 一个例子：如图7.2所示的铱星系统的 一个例子：如图7.2所示的铱星系统的 GW。 GW。
有关的协议层
基于GSM网络平台 基于GSM网络平台 移动通信只涉及ISO/OSI 移动通信只涉及ISO/OSI底下的几层。 ISO/OSI底下的几层。
空间接口（AI）的信令信道 空间接口（AI）的信令信道
1.
2.
通过上面所述可知：网络控制需要专用通 信及其信道——信令和信令信道 信及其信道——信令和信令信道 有多种信令信道用于 CM MM RR
专用于支持两种移动性的功能： 1. 终端(terminal)移动性:指在不同的地 终端(terminal)移动性: 点、不同的无线电蜂窝和不同的网络 （漫游） 2. 用户（user)移动性：在不同的终端甚 用户（user)移动性：在不同的终端甚 至不同的网络里用SIM卡实现 至不同的网络里用SIM卡实现 下面主要讨论移动卫星网络特有的MM，其 下面主要讨论移动卫星网络特有的MM，其 他部分类似GSM。 他部分类似GSM。
公路控制信道（CCCH） 公路控制信道（CCCH）
1.
随机接入信道（RACH）： 随机接入信道（RACH）： 是多址接入的CCCH 是多址接入的CCCH 时隙ALOHA协议 时隙ALOHA协议 被移动用户用来联系网络，如申请一个专 用信道或对一个寻呼的响应
CCCH（续） CCCH（续）
接入许可信道（AGCH） 接入许可信道（AGCH） 属于广播CCCH 属于广播CCCH 用于网络对RACH用户请求的响应，如对某 用于网络对RACH用户请求的响应，如对某 用户信令信道或业务信道的分配
1.
2.
对于没有ISL的系统，GW 对于没有ISL的系统，GW必需这样放置： 系统要服务的区域完全由保证服务区域覆 盖。 对于有ISL的系统，系统要服务区域可以 对于有ISL的系统，系统要服务区域可以 有意地划定。铱星的服务区域如图7.4所 划定。铱星的服务区域如图7.4所 示。
服务区域的例子：铱星
7.3.2
位置区域（LA） 位置区域（LA）
LA是给一个移动用户定位（localization) LA是给一个移动用户定位（localization) 所需最小的区域，它由位置区域码表征。 地面蜂窝系统中，LA通常由一组相邻的蜂 地面蜂窝系统中，LA通常由一组相邻的蜂 巢构成。 由于非同步轨道卫星的运动，GSM里基于 由于非同步轨道卫星的运动，GSM里基于 蜂巢的位置区域码的概念不再适用。使用 两个另外一种位置更新的办法：保证服务
保证服务区域法——有 保证服务区域法——有ISL
保证服务区域可以自由定义。 对于具有位置确定能力的终端，保证服务 区域可以划分为几个位置区域，图7.5给出 区域可以划分为几个位置区域，图7.5给出 了一个这样的例子。 另一种办法是将位置区域定义为终端位置 四周的圆形区域，如果移动用户的运动超 过一定距离，移动终端就启动一个位置更 新进程。
如何注册？（续）
当非激活移动用户改变位置区域时，需要 位置更新。这可以通过监视广播控制信道 BCCH或终端位置来检测到。或者 BCCH或终端位置来检测到。或者 网络请求周期性位置更新
位置更新进程的步骤
终端通过RACH请求一个信令信道 终端通过RACH请求一个信令信道 卫星/GW通过接入许可信道AGCH分配一 卫星/GW通过接入许可信道AGCH分配一 /GW AGCH 个独立专用控制信道SDCCH或 个独立专用控制信道SDCCH或TCH 终端通过SDCCH发出一个位置更新请求 终端通过SDCCH发出一个位置更新请求 信号
手持设备间的直接通信
1. 2. 3.
4.
手持设备要求全向天线和小功率 因此卫星通信的增益高 卫星是点波束，其覆盖区域有多个蜂窝组 成 可以频率复用，提高频谱利用率。
地面段组成
1. 2. 3. 4.
GW NCC SCC 网关和控制站间通过地面线路连接
地面段：网关
1. 2. 3.
4.
5.
重要组成是网关（GW） 重要组成是网关（GW） GW由固定站组成 GW由固定站组成 GW提供到卫星的链路以及经过卫星到 GW提供到卫星的链路以及经过卫星到 GW服务区内移动用户的链路 GW服务区内移动用户的链路 GW经过国际交换中心ISC和地面固定网 GW经过国际交换中心ISC和地面固定网 络连接 是地面固定网络和卫星网络间的接口
网络控制
网络控制：任务
1. 2.
由全部通信支持任务组成。 特点 服务区域划分成许多无线电蜂窝 用户是移动的 因此需要移动管理：一个重要任务是用户 当前处于哪个无线电蜂窝里 移动用户的认证（authentication) 移动用户的认证（authentication)
网控任务：无线电资源管理 （RRM） RRM）
7.3.1
1.
网关站的服务区域
卫星通信系统的GW服务区域的概念： 卫星通信系统的GW服务区域的概念： 对于没有ISL的卫星通信系统，定义瞬时 对于没有ISL的卫星通信系统，定义瞬时 服务区域（momentary 服务区域（momentary service area)： area)： 该GW和区域内的任何用户终端都可以 GW和区域内的任何用户终端都可以 看见卫星的瞬时区域（卫星位置在变）。 除GW外，它还由瞬时卫星位置决定，如 GW外，它还由瞬时卫星位置决定，如 图7.4(a)所示。 7.4(a)所示。
AI的信令信道（续） AI的信令信道（续）
广播控制信道（BBCH）：用于卫星或GW 广播控制信道（BBCH）：用于卫星或GW 分发网络信息 多址信道：用于允许移动用户接入网络 物理通道：由时隙、频率和扩频码构成 逻辑信道：确定传输的信息在信令通道和 业务通道的映射
广播控制信道包含以下信息： 1. 波束和位置区域码标识 2. 相邻的点波束的BCCH 相邻的点波束的BCCH 3. 无线电信道的配置——逻辑信道到物理 无线电信道的配置——逻辑信道到物理 信道的映射，以及 4. 网络参数，如定时器 5. 所有没有通话的终端都监测他们的当前 点波束的BCCH 点波束的BCCH 6. 还包括用于载波同步的频率矫正信道 （FCCH）和帧同步用的同步信道SCH FCCH）和帧同步用的同步信道SCH
CCCH（续） CCCH（续）
PCH：网络用于联系一特定用户，如通知用 PCH：网络用于联系一特定用户，如通知用 户有呼入
专用/ 专用/随路控制信道：专用于网络和特定用 户间的信令信道
独立专用控制信道SDCCH 独立专用控制信道SDCCH
1.
2.
分配给终端，用于有关MM和连接建立的 分配给终端，用于有关MM和连接建立的 点对点信令 还可用于短信传输
地面段：网控中心（NCC） 地面段：网控中心（NCC）
1. 2. 3. 4.
控制对卫星网络的接入 控制分配点波束频率 向卫星发布路由表 网管任务：如故障的管理等
地面段：卫星控制中心（SCC） 地面段：卫星控制中心（SCC）
通过遥测、跟踪和控制命令链路控制卫星， 使其精确处于其分配的轨道位置
7.2
如何注册？（续）
如果用户在其主GW的服务区域内，则位置 如果用户在其主GW的服务区域内，则位置 区域就注册在其对应的HLR。图7.1 区域就注册在其对应的HLR。图7.1 如果该用户属于另一个GW，那么其位置区 如果该用户属于另一个GW，那么其位置区 域码就存于对应的VLR，当前访问的GW的 域码就存于对应的VLR，当前访问的GW的 地址报告给主GW的HLR。 地址报告给主GW的HLR。
个人/ 个人/移动卫星通信系统 之
网络方面
7.1
用于/移动/ 用于/移动/个人通信的卫 星系统的结构
7.1
用于/移动/ 用于/移动/个人通信的卫 星系统的结构（续）
1.
空间段 有一组卫星组成，有ISL，用于星际长距 有一组卫星组成，有ISL，用于星际长距 离通信 每颗卫星覆盖一个圆形地表 卫星轨道设计必须保证服务区域连续覆盖。