摘要：本文简要回顾了现代中低轨道卫星移动通信系统的发展历程、在发展过程中存在的问题。全面分析了各行业、部门（包括政府行政部门）对卫星移动通信系统的使用需求，并展望未来发展前景，提出了一些未来卫星全球个人移动通信系统（GMPCS）的发展策略。 

20世纪80年代初以来，静止轨道卫星通信（主要是VSAT系统）在我国各行业、部门得到飞速发展，在保障偏远地区、各行业部门及海上作业等信息传输发挥了极其重要的作用。随着科学技术的不断进步，特别是Internet的高速发展，人们的思想观念在不断更新，对信息处理与传输的要求愈来愈高。这些要求主要有地域的广泛性、数据信息的快速增长、信息传输的实时性与高可靠性、用户终端的小型化与可移动性、业务功能的多样性、保持行业部门内的无缝连接等。发展中、低轨道（MEO、LEO）的卫星移动通信系统，并与静止轨道（GEO）卫星通信系统、地面通信网络相结合，形成较为完备的空间通信体系是满足上述要求的最佳选择。 

现代通信星座系统的发展概况 
从80年代初开始，西方发达国家的诸多大公司意识到未来覆盖全球、面向个人（PCS，Personal Communication Service）的无缝隙通信，即所谓5W（Whoever、Whomever、Wherever、Whenever、Whatever）的巨大需求，相继大力发展以中、低轨道的卫星星座系统为空中转接平台的移动卫星通信系统。至90年代已建成并投入应用的主要有：铱（Iridium）系统（美国，66颗星）、Globalstar系统（美国，56颗星）、ORBCOMM系统（美国，47颗星）、“信使”系统（俄罗斯）等。到目前为止，已登记注册用于通信的中、低轨道小卫星（重量小于300kg）的数目达数百之多，其主要业务包括话音、数据通信，位置信息服务等。通过星际交链、地面信关站（Gateway）等技术手段与地面网络、静止轨道卫星通信系统等联成一体达到覆盖全球的目的。 

但是，与卫星通信几乎是同时起步的地面光纤网络与蜂窝移动通信网（GSM、CDMA）的飞速发展给卫星通信带来了巨大的冲击。由美国摩托罗拉公司投资约72亿美元，耗时12年建成的铱系统（Iridium）因全世界只有约2万多个用户（中国只有96个用户），无法维持，而于1999年宣布破产保护。这给卫星通信界带来了极大的震动与反思。铱系统的技术先进、容量巨大是不争的事实，为什么这样先进的技术却没有能得到应有的应用呢？其原因是多方面的。其一是需求牵引。卫星移动通信应提供何种业务，多年来一个不切实际的观点认为卫星移动通信系统应提供与地面蜂窝移动通信同样的业务。事实上地面光纤网络与蜂窝移动通信网已经基本上满足了绝大多数人的需求，要求真正意义上的“全球无缝隙话音通信”的人极少，军队与特殊行业除外。其二是消费价格，铱系统投资巨大，用户话费极高，每分钟约7美元，这样高的消费当然无法与地面网络（包括蜂窝移动通信网络）竞争。最后一个原因是系统的定位。铱系统从一开始就定位在不依赖地面网络而自成系统的高度，这无疑损害了各所在国家电信部门的利益。与之相对应是Globalstar系统定位在地面系统的延伸、补充上，ORBCOMM系统只提供数据（特别是短数据）业务，并依赖地面网络实现全球通，因而找到了自己的市场位置。 

事实上，铱系统的衰落并没有对卫星通信特别是小卫星星座系统的发展产生太大的负面影响。目前，铱系统已被收购并组建了新公司（Iridium Satellite LLC），并与美国国防部签约，为美国政府、军方提供2万个用户终端，同时其应用方向转向石油、地质、航海、运输等部门，数据业务所占比例明显上升。随着Internet的发展，以及军事应用、政府、行业部门的特殊需求，卫星星座系统仍然是卫星行业发展的重点。目前世界上已列入发展计划的中、低轨道星座系统大致有： 

1.SkyBridge系统。美国华盛顿天桥卫星通信集团投资35亿美元；由80颗卫星组成；轨道高度：1457km；Ku（10～18G）频段；信息容量：250GBPS；每颗卫星覆盖地面半径约300km，45个点波束，支持1500～2000万个多媒体用户； 

2.Teledesic系统：微软公司与麦考通信公司投资90～100亿美元；为全球提供宽带多媒体服务；由288＋12颗星（24×12轨道）组成；轨道高度：1375km； 

3.Celestri系统：Motorola公司投资129亿美元；20～40G频段；中继频率：40～50G；系统总容量：80GBPS；由9颗GEO＋63颗LEO（1400km）组成；其中63个LEO分布在7个轨道平面上，每个轨道平面9颗卫星；向全世界任何地方提供区域性广播、多频道电视广播和高速数据传输，交互业务和多媒体应用。该系统据称将与Teledesic系统合并； 

4.超视距多径通信系统（MUBLCOM系统），美国军用卫星星座系统，由64颗星组成，轨道高度640km；单星重量48k g，直径104.14cm，高度16.5cm；使用跳频、扩频技术，工作频段为UHF。MUBLCOM系统主要应用于战斗网、战场情报收集、军需管理、遥感信息收集、战场业务支持、搜寻救援及其它特殊任务。 

开拓应用领域适应发展需求 
卫星移动通信系统，或者说中、低轨道星座通信系统最突出的特点是：可以做到覆盖全球、受地理环境影响较小；网络的顽存性强，少量卫星的被毁，系统可降额使用，并能在几小时之内补充发射；传播时延短、传输损耗小、用户终端小；机动灵活、功能强，包括广播、群呼、查询、位置报告等；在支持大范围大量移动用户的数据通信方面更是具有突出的优势。这些特点非常适合于军事应用以及政府、行业部门应用。也是任何一种通信手段包括地面蜂窝移动通信系统（GSM、CDMA）无法比拟的。过去一直有一个错误的观点，即卫星通信系统特别是卫星移动通信系统应该提供与地面蜂窝移动通信系统一样的业务。这种观点忽略了卫星移动通信系统的特长，严重阻碍了卫星移动通信事业的发展。随着技术的发展，社会对数据信息的要求愈来愈高，这些要求包括信息传输、信息处理、信息与各种设施的有机结合等。这对卫星移动通信系统的发展来说是一个极好的机遇。 

1、发展移动卫星通信系统的数据通信业务 

最初移动卫星通信系统的目标是提供覆盖全球的移动话音业务。但如前所述，从费用、话音质量以及实际需求等方面，地面通信网络和蜂窝移动通信系统都具有明显的、不可竞争的优势。但随着Internet飞速发展，信息时代已经到来，人们对数据信息的需求急剧上升。资料显示，不久的将来，数据业务量会超过话音业务。实际上蜂窝移动通信系统目前已普遍增加双向短数据业务，而且数据业务量逞显直线上升趋势。移动卫星通信系统未来的发展方向应与Internet发展紧密配合，充分发挥其机动灵活、全球覆盖的优势。使这种应用深入到政府各部门、军事、公共设施管理、企业管理，以及个人用户的生活、工作、学习及旅游等各个环节中。这也是降低用户费用、扩大应用领域的有效举措。 

2、发展移动卫星通信系统在政府、行业部门的应用 

行业部门对大范围覆盖、无缝连接的通信与信息处理系统的需求愈来愈迫切。诸如地质探测、煤田开采、采矿、石油与天然气管道、输电线路、物资运输、紧急救援等。在上述的领域中，除了信息的传输外，还涉及基础设施的远程监控（包括压强、温度、电压、流量等）、数据自动采集与处理。 

政府部门的应用包括军队、公安、武警、交通治安管理、抢险救灾、登山探险、消防、基础设施的远程监察等。 

企业界特别是跨地区、跨国界的公司各业务部门之间的各种数据信息的传输与处理。 

上述应用的主要特点与要求有：地域的广泛性，包括偏远深山、农村、海域、岛屿；信息传输处理的实时性与准确性，这对信道条件、终端设备的小型化、高可靠性提出了很高的要求；功能的多样性，包括位置报告、广播、群呼、轮询、与各种设施的接口、支持与多种网络的互连协议等； 

3、发挥全球覆盖的优势，实现具有实用价值的卫星全球个人移动通信 

前面所述的各种应用对通信系统的要求正是卫星移动通信系统的优势所在，特别是在支持大范围的，大量移动用户的数据通信方面具有其他通信手段（包括静止轨道卫星）不可比拟的优势。建立卫星个人移动通信系统GMPCS（Global Mobile Personal Communications by Satellite），在提供话音业务的同时，大力开发多功能的数据通信业务，这是未来中低轨道星座通信系统的发展趋势。 

4、与其他通信系统密切结合，优势互补 

为了降低用户费用，实现符合实际使用需求的PCS，由中低轨道星座构成空间段的移动卫星通信系统必须与其他通信系统特别是地面网络包括地面蜂窝系统、静止轨道卫星通信系统等密切结合，优势互补、互为补充与延伸。这种有机结合从消费价格、信息容量、运营管理、技术支持、组网方式以及今后的发展等方面看对移动卫星通信系统是十分有利的。事实上，只有各系统之间紧密结合，才能最终实现5W的全球性的无缝隙（Seam less）通信框架结构。 

5、采用先进技术，扩大业务 

为了适应对信息传输与处理不断增长的需求，不断扩展卫星移动通信系统的应用领域，针对目前铱（Iridium）系统、Globalstar系统、ORBCOMM系统的应用状况，应不断研究开发新技术，拓宽应用面。 

①多模式技术。即允许用户使用同一终端进入不同的网络（地面蜂窝系统、移动卫星通信系统等）； 

②多功能技术。即网络（包括用户终端）支持包括位置报告、群呼、轮询、授时等功能。同时特殊用户终端可以支持包括远程监控、遥感、遥测等数据的传输与处理； 

③网络管理技术。由于中低轨道星座系统对地面是动态分布的，因此卫星移动通信系统的网络管理平台是十分重要的环节。包括卫星资源的动态分配管理、各类虚拟专网的设置与管理、对多种业务的支持与管理、与其他通信网络的交换连接等。 

结束语 
综上所述，以中低轨道星座为空间段的卫星移动通信系统是实现真正意义上的全球信息系统的重要组成部分。在话音业务基础上提供高速、多功能的数据信息服务，并与其他通信网络密切配合，形成功能强大的卫星全球个人移动通信系统（GMPCS），这是未来卫星移动通信的发展趋势。