1、所谓铱星系统，又称铱星计划，是美国摩托罗拉公司提出的第一代真正依靠卫星通信系统提供联络的全球个人通信方式，旨在突破现有基于地面的蜂窝无线通信的局限，通过太空向任何地区、任何人提供语音、数据、传真及寻呼信息。铱星系统是由 66 颗由无线链路相连的卫星（外加 6 颗备用卫星）组成的一个空间网络。设计时原定发射 77 颗卫星，因铱原子外围有 77 个电子，故取名为铱卫星通信系统。后来又对原设计进行了调整，卫星数目改为 66 颗，但仍保留原名称。1987 年，摩托罗拉正式宣布进行铱系统的开发研究，历时 12 年，耗资 57 亿美元，1998 年底终于大功告成。1998 年铱星公司实现了这个梦想网络覆盖
2、全球（包括南、北极及各大海域），成为世界上第一个大型低轨卫星通信系统，也是全球最大的无线通信系统，每年仅维护费就需几亿美元。1 系统概述铱系统（Iridium）是美国摩托罗拉公司（ Motorola）于 1987 年提出的低轨全球个人卫星移动通信系统，它与现有通信网结合，可实现全球数字化个人通信。该系统原设计为 77 颗小型卫星，分别围绕 7 个极地圆轨道运行，因卫星数与铱原子的电子数相同而得名。后来改为 66 颗卫星围绕 6 个极地圆轨道运行，但仍用原名称。极地圆轨道高度约 780km，每个轨道平面分布 11 颗在轨运行卫星及 1颗备用卫星，每颗卫星约重 700kg。铱系统卫星有星上处理器和
3、星上交换，并且采用星际链路（星际键路是铱系统有别于其它卫星移动通信系统的一大特点），因而系统的性能极为先进，但同时也增加了系统的复杂性，提高了系统的投资费用。铱系统市场主要定位于商务旅行者、海事用户、航空用户、紧急援助、边远地区。铱系统设计的漫游方案除了解决卫星网与地面蜂窝网的漫游外，还解决地面蜂窝网间的跨协议漫游，这是铱系统有别于其它卫星移动通信系统的又一特点。铱系统除了提供话音业务外，还提供传真、数据、定位、寻呼等业务。 2 系统组成铱系统主要由 4 部分组成：空间段、系统控制段（SCS ）、用户段、关口站段（GW）。空间段：由分布在 6 个极地圆轨道面的 72颗星（6 颗备用星）组成。铱
4、系统星座设计能保证全球任何地区在任何时间至少有一颗卫星覆盖。铱系统星座网提供手机到关口站的接入信令链路、关口站到关口站的网路信令链路、关口站到系统控制段的管理链路。每个卫星天线可提供 960 条话音信道，每个卫星最多能有两个天线指向一个关口站，因此每个卫星最多能提供 1920 条话音信道。铱系统卫星可向地面投射 48 个点波束，以形成 48 个相同小区的网络，每个小区的直径为 689km，48 个点波束组合起来，可以构成直径为 4700km 的覆盖区，铱系统用户可以看到一颗卫星的时间约为 10min。铱系统的卫星采用三轴稳定，寿命约 5 年，相邻平面上卫星按相反方向运行。每个卫星有 4 条星际
5、链路，一条为前向，一条为反向，另两条为交叉连接。星际链路速率高达 25Mbps，在 L 频段 10.5MHz 频带内按 FDMA 方式划分为 12 个频带，在此基础上再利用 TDMA 结构，其帧长为 90ms，每帧可支持 4 个 50kbps 用户连接。系统控制段（SCS）:SCS 是铱系统的控制中心，它提供卫星星座的运行、支持和控制，把卫星跟踪数据交付给关口站，利用寻呼终端控制器（MTC）进行终端控制。SCS 包括三部分：遥测跟踪控制（TTAC）、操作支持网（OSN）和控制设备（CF）。SCS 有三方面功能：空间操作、网络操作、寻呼终端控制。SCS 有两个外部接口，一个接口到关口站，另一个接
6、口到卫星。用户段：该段指的是使用铱系统业务的用户终端设备，主要包括手持机（ISU）和寻呼机（MTD ），将来也可能包括航空终端、太阳能电话单元、边远地区电话接入单元等。ISU 是铱系统移动电话机，包括两个主要部件：SIM 卡及无线电话机，它可向用户提供话音、数据（2.4kbps）、传真（2.4kbps）。MTD 类似于目前市场上的寻呼机，分两种：数字式和字符式。关口站段：关口站是提供铱系统业务和支持铱系统网络的地面设施。它提供移动用户、漫游用户的支持和管理，通过 PSIN 提供铱系统网络到其它电信网的连接。一个或多个关口站提供每一个铱系统呼叫的建立、保持和拆除，支持寻呼信息的收集和交付。关口站
7、由以下分系统组成：交换分系统 SSS（西门子 D900 交换机）。地球终端（ET）、地球终端控制器（ETC）、消息发起控制器（MOC）、关口站管理分系统（GMS）。关口站有 4 个外部接口：关口站到卫星，关口站到国际交换中心（ISC），关口站到铱系统商务支持系统（ IBSS），关口站到系统控制段（SC）。 3 频率许可铱系统馈线链路使用 Ka 频段，关口站到卫星上行链路使用 29.129.3GHz，卫星到关口站下行链路使用 19.419.6GHz 。铱系统星际链路使用 23.1823.38GHz。铱系统用户链路使用 L 频段，用户终端到卫星上行链路使用 1621.351626.5MHz，卫星到
8、用户终端下行链路使用 1616 1626.5MHz。铱系统于 1991 年向国际电联申请了所需使用的频率，铱系统申请的频率符合 WARC-92 会议精神。美国 FCC 也于 1995 年向铱系统颁发了频率使用许可证。中国国家无委已于 1998 年 9 月向铱系统颁发了试验许可证。 4 互联互通4.1 互网络结构铱系统在中国只有一个关口站，设在北京。该关口站与 PSTN 的国际局（ISC ）相连，通过 PSTN 与 PLMN 连接。铱系统关口站采用国际信令网的 14 位信令点编码，在信令网中采用 GT 寻址。关口站作为信令点 SP 与我国的国际局 SPSTP 相连。铱系统关口站应具有 STP 功
9、能。4.2 编号与拨号方式（1）MSISDN 号码即用户号码，是铱用户作被叫时主叫用户所需拨的号码，长度为 12 位。号码结构： CCGESN铱系统的虚拟国家码 CC：8816 及 8817地缘政治码 GE：表示用户的归属国家 I1I2I3。中国首先启用 533。用户号码 SN：X1X2X3X4X5。其中 X1=16 为语音、数据、传真业务，X1=79 为寻呼业务， X10 保留。（2）拨号方式铱用户拨叫固定用户或 TACS 用户：0086XYZPQRABCD铱用户拨叫数字移动用户：008613SO H1H2H3ABCDPSTNPLMN 用户拨叫铱用户： 008816（或 8817）I1I2I
10、3X1X2X3X4X5铱用户拨叫铱用户：008816（或 8817）I1I2I3X1X2X3X4X5铱用户拨叫特服业务：0086XYZ1XX铱用户拨叫紧急呼叫：待定。漫游到铱系统的 GSM 用户的拨号方式同铱系统用户。漫游到 GSM 的铱系统用户的拨号方式同 GSM 用户。（3）IMSI 号码号码结构：MCCMNCHLRIDX1X2X3X4X5X6X7移动国家号码 MCC：卫星移动系统的虚拟国家号码为 901。移动网号 MNC：铱系统为 03。移动用户识别码 MSIN：包括 HLR ID 和用户号码 X1X2X3X4X5X6X7，唯一地识别国内铱系统的用户。其中 HLR ID 与 GE 号码一
11、致，X1= 14 为 8816 用户，X1=5 为航空， X1=6-8 为 8817 用户，X19 保留。（4）MSRN 号码此号码在铱用户作被叫时选择路由用。中国铱用户的移动用户漫游号码 MSRN 为 GE 码等于 668 的用户号码。即 8816（或8817） 668X1X2X3X4X5。（5）接入码（ AC）每个铱系统用户有一个接入码，存于 SIM 卡中，支持接入过程。铱系统星体（SV ）可以根据接入码确定用户的归属关口站，归属关口站根据接入码将用户接入到拜访关口站。入码的格式如下：中国的 CI 为 460。AI 为接人识别码，两位数字，确定用户的接入等级，由铱公司控制。AI= 01 为
12、 8816 用户；AI 02 为归属于 GSM 的用户；AI 03 为归属于 IS41 的用户； AIO4 为 8817 用户。其它值保留。说明：如果 SIM 卡中无 AC 码，则视为归属于 GSM 的用户。4.3 路由选择原则国内非铱系统用户呼叫铱系统用户时，呼叫通过国际局接入铱系统中国关口站，由关口站在铱系统内通过卫星键路进行路由查询和路由接续。中国关口站服务区内的铱系统用户呼叫本服务区内的其它用户，通过国际局进入其它相应的网络进行接续。中国关口站服务区内的铱系统用户呼叫非本服务区国外其它用户，在铱系统中接续到被叫所在国家服务区的铱关口站。中国关口站服务区内的铱系统用户呼叫铱系统用户，通过
13、铱系统关口站进行路由查询和接续。说明：中国关口站服务区包括中国内地、香港、澳门、蒙古。4.4 接续过程示例（1）铱系统用户在卫星模式下工作的接续过程（a）铱系统用户呼叫国内 PSTNTACS 用户，拨 0086XYZ PQR ABCD 铱系统用户呼叫 PSTNTACS 用户，关口站分析0086 后将呼叫接续到国际局 ISC，国际局再根据长途区号接至当地的长途局 TS 接续到固定用户或 TACS 用户。（b）铱系统用户呼叫国外固定用户（非中国关口站服务区国家），拨 00CCXYZPQRABCD 铱系统用户呼叫国外固定用户，通过关口站 GW1 采用卫星链路将呼叫接续到被叫用户所属国家的关口站 GW
14、2（若所属国家无关口站，接续到最近的，该国所在服务区的关口站），通过关口站 GW2，接续到该国的 PSTN 国际局。图中虚线是信令链路，实线是话音链路。（C）铱系统用户呼叫港澳蒙 PSTNPLMN 用户，拨 00CCXYZPQRABD铱系统用户呼叫港澳蒙 PSTNPJMN 用户，通过中国关口站 GW1 将呼叫接续到中国的国际局（ISC），由国际局进行相应的接续。（d）PSTNPLMN 用户呼叫铱系统用户，拨 008816533XX2X3X4X5用户呼叫铱系统用户，呼叫通过国际局 ISC 接续到铱系统中国关口站 GW1，由关口站进行路由查询和接续。如果被叫用户是在本关口站登记的，由该关口站直接进
15、行寻呼接续。如果被叫用户漫游到关口站 GW2 登记，通过卫星链路将呼叫接续到用户所在的关口站GW2，并寻呼该用户（图中用虚线表示）。被叫用户应答后，通过卫星链路与被叫用户通话（图中用实线表示）。 （e) 铱系统用户呼叫铱系统用户，拨 008816533X1X2X3X4X5铱系统中国关口站对被叫用户进行路由查询。如果被叫用户是在本关口站 GW1 登记的，由关口站 GW1 直接进行寻呼接续。如果被叫用户漫游到关口站 GW2，首先 GW1 通过卫星链路将呼叫接续到用户所在的关口站 GW2，由关口站 GW2 寻呼该用户（图中用虚线表示）。被叫用户应答后，主被叫用户直接通过卫星链路（不通过关口站）进行通
16、话（图中用实线表示）（f）铱系统用户呼叫 GSM 用户或 CDMA 用户，拨 0086135SOH1H2H3ABCD铱系统用户通过关口站，将呼叫接续到国际局 ISC，国际局将呼叫接续到相应的 GSM 或 CDMA 关口局。（2）铱系统用户漫游到地面 GSM 系统时的接续过程铱系统用户，如果位置更渐到地面 GSM 系统，接续过程同 GSM 用户。只是寻找路由信息时，需到相应的铱系统 HLR 查询。这相当于国际漫游。铱系统用户做主叫时的接续过程，同 GSM 用户。铱系统用户作被叫时的接续过程如下：PSTNPLMN 用户呼叫铱系统用户，拨 008816533X1X2X3X4X5，呼叫通过国际局接续到
17、铱系统中国关口站，关口站经过路由查询，将呼叫接续到用户所在的 GSMMSC。（3）GSM 用户漫游到铱系统时的接续过程GSM 用户漫游到铱系统，接续过程同铱系统用户，只是寻找路由信息时，需到相应的 GSM HLR 查询。这相当于国际漫游。 5 卫星发射铱系统卫星由美国、俄罗斯、中国的火箭发射。自 1997 年 5 月 5 日美国 Delta 2 火箭首发成功以来，至 1998 年 5 月，已经全部成功发射完毕 72 颗卫星，其中有 5 颗星有问题，但在轨运行所需的 66 颗星已毫无问题。中国长征二号丙进行了三次共 6 颗星的发射，铱系统计划用中国长征火箭发射 11 次共 22 颗星，因此长征火
18、箭将继续为铱系统发射后续星（包括备用星和需要更换的星）。圆满的卫星发射工作为铱系统开通商业运行提供了必要条件。 6 系统进度铱系统已于 1998 年 5 月 18 日发射完毕在轨运行所需的全部 66 颗卫星，1998 年 5 月有 6 个关口站进行了联调，星与星、星与地以及星与手机之间的试验工作已经完毕，1998 年 5 月底，泰国、日本、美国三个地方的手机已经成功地进行了通话。铱系统北京关口站从 1998 年 7 月中旬开始安装，到 1998 年 9 月 11 日在中国打通第一个电话。铱系统在 1998 年 11 月 1 日宣布在全球投入商业运营。中国铱业务在 1999 年年中投入商业运行。
19、 7 基本参数7.1 系统组成空间段：低轨卫星数：66 6（备用）；轨道高度：780km；圆形轨道平面：6；每轨道平面卫星数：111（备用）；轨道平面倾角：86.4 ；轨道周期：100min；卫星重量：700kg；卫星寿命：5 年；卫星供应商：美国 LockheedMartin 公司。地面段：系统控制中心（SCS）：一主一备；关口站（Gateway）：全球共有 15 个，在中国建 1 个（北京）；地面段设备供应商：美国 Motorola 公司。用户段：手持：双模、单模；用户终端供应商：美国 Motorola 公司，日本京瓷公司。7.2 系统特性技术先进、复杂；有星上处理器；有星际链路，可独立成
20、网；提供卫星网和地面蜂窝网的漫游及国际漫游；提供地面蜂窝网间的跨协议漫游；多址方式：TDMA、FDMA；实现无缝切换；天线技术：卫星多波束；通信时延（包括处理时延和传输时延）：小于 210ms；全球提供业务时间：1998 年 11 月；系统总投资：50 亿美元。7.3 关口站容量铱系统北京关口站初期：300 条空中信道，容纳 3 万用户铱系统关口站最大容量：2000 条空中信道，容纳 20 万用户7.4 业务种类话音；数据（传输速率 2.4kbps）；传真（传输速率 2.4kpbs）；短信息；全球寻呼；定位。7.5 覆盖范围全球覆盖；由于星际链路的存在，使得每个关口站均可覆盖全球；国内全部覆盖
21、；用户同时可见卫星数：13 。7.6 使用频率馈线链路：上行 Ka 频段 29.129.3GHz；下行 Ka 频段 19.419.6GHz；用户链路：上行 L 频段 1621.351626.5MHz；下行 L 频段频 16161626.5MHz；铱系统已得到 ITU、美国 FCC、中国国家无委的频率许可。7.7 编号计划铱系统支持国家编号和 GMSS 编号。铱系统已向 ITU 申请 GMSS 国家码，ITU 让四个系统（Iridium，Odyssey ICO Globalstar）共享三位国家码 881，其中分配给 Iridi-um 的虚拟国家码为 8816、 8817。 8 商业失败铱系统是
22、人类通信史上第一次覆盖全球的技术。被美国科技产业界颇有影响的大众科学杂志，授予 1998 年度电子技术大奖。但现在铱星公司的破产案，却成为哈佛大学 MBA 的教学案例。 铱系统技术上的先进性，目前的卫星通信系统中无出其右者。相形之下，其把握市场的能力实难恭维。信息产业部电信科学研究院高级工程师杨培芳认为 ，铱系统的失败，是技术专家无视经济规律的结果。 曾经营铱系统国内运营的中宇通信业务发展部经理邹锐、参与撰写铱星公司中国用户调查报告的北京邮电大学教授陈振国、 业内人士，深度分析了铱系统失败的原因:一是铱星公司最初对未来市场的分析、预测与实际情况相去甚远，而又始终未能顺应形势进行变通。 二是技术
23、先进却不完美，反而加大了风险。铱系统构建了由 66 颗卫星采用星际链路组成的一个完整的独立网，以致用户可以不依赖地面网直接通信。头重脚轻恰恰造成两个后果：一是成本高；二是无法顺应地面市场的变化进行改进。 三是对市场判断有误。首先，铱系统设想提出是在 20 世纪 80 年代，当时通信业不甚发达，铱星公司认定会有许多公务用户需要其独立提供的“随时随地“信息服务，没预见到 GSM 网会有今天的迅猛发展，用户可以有更多的选择。同时，卫星通信只能是地面通信的补充和延伸，而不是替代；其次，铱星手机价格及话费是参照成本制定的，没有考虑用户的接受程度；再一个忽视了市场的培育期，对用户的增长速度过于乐观。铱星公司先后投入 57 亿美元的巨额资金，按照预算，至少有 50 万用户才能保本。而实际上，截止其倒闭只发展了 7 万用户。 客观地说，资本运作的失误是其破产的直接原因。海事卫星电话自 1979 年开通，发展至今也不过 14 万用户。相比之下，铱星用户的增长速度是良好的。在中国，1999 年 7 月进入商业运作状态，半年内用户数量已经达到 912 户。铱星公司如果能再坚持 1、2 年，也许就是另一番景象。可惜因资本结构欠佳，铱星公司无法按期及时还款付息并实现股东利益，银行停止贷款、股东撤回投资及股市停盘，都对该公司造成致命打击。
