第13章现代通信新技术

2019年8月15日1第十三章现代通信新技术2019年8月15日221世纪通信技术的发展趋势面向21世纪通信的两大通信平台光纤通信平台：无线通信平台：超大容量、超长距离宽带、移动关键技术：波分复用、关键技术：CDMA、智光纤放大器能天线、软件无线电IPover?2019年8月15日321世纪电信网的发展趋势无线通信热点之一：个人通信1986年CCIR制订FPLMTS，以个人全球通信为目标，首次提出个人通信概念1986年CCITT讨论UPT（全球通用个人通信）1989年英国政府发放许可证建立双向个人通信网，首次出现PCN名词90年代以来，美国提出个人通信业务（PCS），或个人通信系统（PCS）但是，到底什么是个人通信？CCITT－个人的移动性和终端移动性分开－着重于个人的移动性，用户号码可以在任何终端上使用－无线接入不是必要的条件CCIR、欧洲PCN、美国PCS－个人的移动性靠终端的移动性实现－移动通信网作为个人通信网的底层网络结构－无线接入是必要的条件以无线接入为基础的个人通信叫做无线个人通信WirelessPersonalCommunications2019年8月15日4通信的发展目标---个人通信目标是实现：个人通信系统(PCN)无论任何人(Whoever)在任何时候(Whenever)在任何地方(Wherever)与另一个人(Whomever)进行任何类型(Whatever)2019年8月15日5个人通信是新的挑战个人通信(PC)：任何人在任何时间与任何地点以任何形式的通信“任何时间”要求支持动中通:无线通信是前提“任何人”要求支持巨大用户量:频谱资源有限“任何地点”要求无缝覆盖:传输能力有限“任何形式”要求多媒体:处理能力有限2019年8月15日6个人通信的发展基础新一代集成电路新一代信息处理新一代卫星通信新一代移动通信新一代广播电视新一代无线接入新一代信息网络与服务新一代光纤通信2019年8月15日7信息社会的PC时代第一个PC时代1980年～2000年PersonalComputer第二个PC时代2001～2020年PersonalCommunication第三个PC时代2020～2040PowerChip(?)2019年8月15日8卫星通信高轨道卫星通信特点：同步轨道、静止卫星、容量大、质量好、功率受限信道用途：－国际长途－海事卫星－电视广播－军事通信中低轨道卫星通信特点：距离近、地面设备简单灵活，非静止轨道，要求跟踪用途：－非实时信息传送－遥感－侦测－卫星移动通信2019年8月15日9卫星通信导航和定位四大卫星导航系统中国的北斗导航系统和美国GPS、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球四大卫星导航系统。目前，联合国已将这4个系统一起确认为全球卫星导航系统核心供应商。北斗卫星定位导统系北斗卫星定位导统系由四颗(两颗工作卫星、两颗备用卫星)北斗定位卫星、地面控制中心、北斗用户终端三部分组成。2019年8月15日10移动卫星通信系统卫星通信的概念卫星通信是指地球站（也可能是手持终端）之间或地球站与航天器之间利用通信卫星转发器实现的无线电通信。主要包括：•卫星固定通信(FSS)•卫星移动通信(MSS)•卫星直接广播(BSS)•卫星中继通信2019年8月15日11卫星通信系统组成空间段：转发无线电信号，要求放大，且尽量无失真，无噪声；地面段：放大、发射、接收信号等；监控中心：保证通信卫星正常运转，通信网络正常工作，对地球站的方向图、功率和频率进行监测。2019年8月15日12空间段2019年8月15日13地面段2019年8月15日14用户段2019年8月15日15卫星通信系统工作方式A）双星双跳：用于国际通信，两个地球站看不到同一颗卫星，传输时延大；B）单星双跳：用于星形网，平时不通信，需要时进行通信，不允许国内话音通信，用于数据通信。2019年8月15日16卫星通信的业务类型ITU(InternationalTelecommunicationUnion)定义三种业务类型：固定卫星业务FSS(Fixedsatelliteservice)移动卫星业务MSS(Mobilesatelliteservice)广播卫星业务BSS(Broadcastingsatelliteservice)2019年8月15日17世界卫星通信的发展1997年世界卫星市场销售额512亿美圆，预计2007年达到1900亿美圆截止1999年底，全球300颗同步卫星提供60%的州际通信和100%国际电视转播全球在轨转发器4467个，正在建造的转发器1793个发展经历了：从模拟→数字;从窄带话音→宽带综合业务;从FSS→MSS;从C波段→Ku、Ka波段。2019年8月15日18世界通信卫星的发展-亚洲区2019年8月15日19移动卫星通信系统早期：同步卫星（国际海事卫星组织IMASSAT-A、B、C、M）卫星信号弱，主要为船载或车载终端。近期：中、低轨道卫星“铱”（Iridium）星系统(Motorola)77（66）颗卫星组成，50亿美圆全球用户5.5万（中国900个）终端：$3500,通话费，7$/分1998投入使用，2000.3.18停止服务“全球星”（Globalstar）系统48颗卫星组成，17亿美圆终端：￥1，5800,通话费，10￥/分2019年8月15日20卫星导航系统四大卫星导航系统中国的北斗导航系统和美国GPS、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球四大卫星导航系统。目前，联合国已将这4个系统一起确认为全球卫星导航系统核心供应商。北斗卫星定位导航系统北斗卫星定位导航系统由四颗(两颗工作卫星、两颗备用卫星)北斗定位卫星、地面控制中心、北斗用户终端三部分组成。2019年8月15日21四大卫星导航系统中国的北斗导航系统和美国GPS、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球四大卫星导航系统。目前，联合国已将这4个系统一起确认为全球卫星导航系统核心供应商。美国的第二代GPS卫星导航系统欧盟的伽利略卫星导航系统俄罗斯的“格洛纳斯”导航系统北斗二号导航卫星导航系统2019年8月15日22中国卫星通信的发展中国第一颗试验卫星“东方红一号”于1970年4月24日发射成功，重37Kg，运转周期110分钟，绕地球一周，以旋极化的全球波束向全球广播“东方红乐曲”。•1972年我国邮电部租用国际第四代卫星(IS-IV)，引进国外设备，在北京和上海建立了四座大型地球站(30m)，首次开展了商业性的国际卫星通信业务。1975年后建成了北京，南京，乌鲁木齐，昆明，拉萨等地球站。先后利用法国，德国提供的交响乐卫星和国际IS-V卫星成功地进行了各种通信业务的传输试验。证明研制的地球站主要技术性能达到国际标准。1984年4月8日成功发射第一颗同步轨道试验通信卫星“东方红二-1”定位在125°E，重433Kg，携带2个8W的C频段转发器，以全球波束辐射，中心波束为23.4dBW，工作在C(6/4GHz)频段。通过这颗卫星开通了北京至乌鲁木齐，昆明，拉萨三个方向的数字电话，中央人民广播电台和中央电视台对新疆、西藏、云南等边远地区传送了广播和电视节目。2019年8月15日23中国卫星发展史（续）1986年2月1日“东方红二号-2”成功定位在103°E，携带2个C频转发器，以区域椭圆波束(中国地形)辐射传送，重433Kg，中心波束为34.5dBW。携带2个8W的C频段转发器，以全球波束辐射，中心波束为23.4dBW。通过这颗卫星开通了电视，广播，数字电话，电报，传真等各项国内卫星通信业务。标志着我国的卫星通信从试验、试用阶段进入实用阶段。1988年3月7日“东方红二号甲-1“简称“东二甲-1”，对外称“中卫一号“定位在87.5°E，波束中心指向101.7°E，34.11°N，中心波束为36dBW。4个C频段转发器，二个8W，二个10W，以区域椭圆波束辐射传送。卫星重441Kg，寿命7年。1988年12月22日，在110.5°E发射了相同的一颗卫星。这两颗卫星的定位精度，通信容量和工作寿命都有所提高。1990年2月4日“东方红二号甲3“简称“东二甲3“，对外称“中卫三号“定位在98°E，波束中心指向103.23°E，33.84°N，中心波束36dBW。4个C频段转发器以区域椭圆波束辐射传送。卫星重441Kg。1991年12月28日“东方红三号”发射但卫星定位失败。1993年7月“中星五号”卫星启用，定位115.5o，播出8个省级节目。2019年8月15日24中国卫星发展史（续）•1996年7月3日『亚太一A』在西昌发射中心成功发射，本卫星和『亚太一号』相同为C频段双极星，定位于东经134°E，台湾地区信号覆盖强度为37dBm，接收容易。•1997年5月11日新的“东方红三号”又称为“中卫6号”发射成功，它是新型大功率的卫星，携带24个C频段转发器，定位125°E。•1998年5月30日新的“中卫一号”发射成功。它是第一颗携带Ku频段的新型大功率的卫星，携带18个C频段转发器，定位在87.5°E。•1998年7月18日“鑫诺一号”发射成功。携带14个Ku频段转发器和24个C频段转发器和一对C-Ku频段互联转发器，定位在110.5°E。•2003年5月23日“北斗一号”第三颗卫星发射成功，预计用户30万。•2003年10月21日11时16分，太原卫星发射中心用“长征”四号乙运载火箭成功地将中国与巴西联合研制的第二颗“资源一号”卫星和中国科学院研制的“创新一号”小卫星送入太空。火箭发射13分钟后，“资源一号”卫星进入太阳同步轨道。火箭继续飞行约40秒后，“创新一号”卫星与火箭分离，进入预定轨道。•2009年4月15日“北斗二号”卫星发射成功2019年8月15日25中国卫星发展史（续）2003年，我国已建成：(1)国际卫星通信地面站二十座；(2)国际双向电路万余条；(3)国内卫星地球站四十多座；(4)国内双向电路30000条；(5)通信使用的转发器36个；(6)卫星专用通信网近百个；(7)VSAT地球站万余个；(8)广播电视节目四十余套；(9)与通信合计使用约80个转发器。台湾：“中华一号”，“中华二号”和“中华三号”“中华一号”：1999年12月由雅典娜一型火箭运载的“中华一号”卫星在佛州卡纳维拉尔角46号发射场发射升空，并顺利进入任务轨道。该卫星用于科学研究“中华二号”：对地观测，2004年6月发射“中华三号”：军事应用2019年8月15日26卫星应用通信广播中继卫星导航卫星遥感（对空和对地遥感）气象观测地球资源勘探、海洋监视侦察（包括照相侦察和电子侦察）、预警支持载人航天远程教育、远程医疗2019年8月15日27卫星应用实例卫星视频广播业务(1)点对多点的TV节目分配(2)点到点的传输(3)点对多点的直接到户(DTH)广播方式电话等交互式业务在地面网无法覆盖的地区使用。信号传输时延长。必须有回波抑制器。发展方向：支持高数据传输速率；支持多路电话信道；支持电视会议和可视电话；可传输图像；提供语音/数据/视频综合业务。数据通信和Internet业务采用分组交换的模式。典型例子为VSAT系统用于主站和小站之间的数据通信。卫星链路差错率高，采用FEC和数据交织。移动通信业务具有大范围的无缝覆盖能力，为“唯星用户”服务，发展中国家的基本通信。2019年8月15日28移动通信蜂窝系统无线通信最成功的应用第一代：模拟第二代：数字第三代：多媒体寻呼系统无线通信最大众化的应用其它无线移动系统集群系统无绳电话系统无线数据系统无线ATM系统无线IP系统2019年8月15日29移动通信系统---以蜂窝移动通信系统为例基站BTS移动交换机MSC基站控制器BSC数据库VLR/HLR网络管理公共电话网PSTN基站控制器BSC基站BTS基站BTS基站BTS手持机HSMS移动台MS移动台2019年8月15日3021世纪电信网的发展趋势20世纪21世纪业务方式以音频为主的单媒体以视频为主的多媒体干线传输微波光纤用户传输有线无线复接方式PDHSDH交换模式STMATM网络方式三网鼎立