卫星通信的新业务

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卫星通信的新业务

2004-1-6

全新3G技术管理培训--摩托罗拉工程学院

佘其炯

佘其炯，教授级高工。毕业于交通大学，曾在前联学习。长期从事电信科研、教学、技术管理等工作，并担任硕士研究生导师。曾在越南参加电信设计和建设工作，历任原邮电部所属科研、软件及网管、科技局、电

信总局等单位主任、处长、副总工及总工等职务。

传统的卫星通信应用主要是广播和话音业务。近年来，由于通信技术的发展与业务的需求，卫星业务已从单纯的广播、话音业务向话音、数据、文本、图像、视频等多媒体业务发展。卫星宽带接入、卫星远程教育、

卫星远程医疗等正逐步兴起。尤其是Internet业务的火爆，其下行业务与卫星多播（下行）业务的相似，使卫

星通信又有了一片新的广阔的用武之地。

一、卫星通信的特点

卫星通信是利用卫星中的转发器作为中继站，转发无线电波，实现两个或多个地球站之间的通信。卫星通信是现代通信技术与航天技术结合，并用计算机实现其控制的先进通信方式。

卫星通信具有无缝覆盖，覆盖面广，通信距离长，通信线路稳定，通信频带宽、容量大等特点。卫星通信的缺点是时延较大，静止轨道卫星传输时延可达270ms，中、低轨道卫星的传输时延较小些，小于100ms。

卫星通信可作为陆地移动通信的扩展、延伸、补充和备用，尤其适用于边远地区、农村、山区、海岛、灾区以及远洋舰队和远航飞机等陆地通信不易覆盖的地区。卫星通信的地面站安装简单、快捷，更便于卫星通信

的应用。

卫星通信一般由三部分组成：

——空间段。通常由一颗或多颗卫星组成，并配有系统控制中心和系统运行中心，用于控制整个系统的运行和卫星资源的管理。

——地面段。由若干个关口站组成。关口站用于卫星网与地面移动网、地面公共交换网（PSTN）之间的接口，完成协议转换、流量控制、寻址、路由选择、分组打包和拆包、计费、网管等功能。

——终端。有手持机、车（船、飞机）载便携式终端和固定终端等。

二、卫星通信的种类

卫星通信按卫星的种类及卫星的运动方式可分为同步卫星通信系统与非同步卫星通信系统。两类系统均可

实现固定通信业务及移动通信业务。卫星移动通信有海事移动卫星通信（MMSS）、陆上移动卫星通信（LMSS）、航空移动卫星通信（AMSS）。例如目前全球广泛使用的Inmarsat（国际海事卫星组织）卫星系统就是海事移动卫星通信，其空间段由12颗静止卫星组成，目前全球约有30多个地面站，并有许多厂家为其生产各种类型的终端。此外，Inmarsat系统还正由海事用途发展到航空及陆地用途。

1、同步卫星通信系统

同步卫星通信系统（GEO）是终端在移动，卫星是静止的（由于卫星绕地球的运行周期与地球自转同步，而对地球应相对静止），所以又可称为静止轨道卫星系统。GEO的卫星距地约36,000Km，通常约三颗卫星可以覆盖全球。移动站与卫星间的移动卫星链路用L频段，卫星地面站与卫星间的无线馈线链路采用C频段（图1）。目前较普遍采用的VSAT（小站卫星系统）也属于这类系统。VSAT由主站、小站和卫星组成，主站使用大型天线，用于Ku波段的天线直径为3.5m-8m，用于C波段的天线直径为7m-13m；小站天线的直径为

0.3m-2.4m。

2、非同步卫星通信系统非同步卫星通信系统主要有中轨道卫星系统、椭圆轨道卫星系统及低轨道卫星系统等。该系统适用于以个人手持机为主的移动通信。中、低轨道卫星以每秒几公里的速度快速移动，相对于步行速度（每小时20Km-40Km）和车辆速度（每小时80Km -200Km）的移动终端，可以认为移动终端相对静止，而卫星在移动，也就是系统的卫星群在绕地球转动。移动终端与卫星间的移动链路用L 频段。固定关口站与卫星站间的无线馈线链路用ka频段或C频段。

（1）中轨道卫星通信系统

中轨道卫星（ICO可MEO）离地球高度约10,000公里左右。中轨道卫星星座中卫星数量较少，约为十至十几颗，卫星重量为吨级。中轨道卫星采用网状星座，卫星为倾斜轨道。美国91年发射的中轨道Odyssey系统，有12颗卫星，分布在3个轨道平面、每一轨道平面有4颗卫星，卫星轨道高度为10371Km。

（2）椭圆轨道卫星系统

高倾斜椭圆轨道（HEO），其离地最远点为39500Km-50600Km，最近点为1000Km-21000Km。例如56年前联发射成功的Molniya（闪电）卫星就属于椭圆轨道卫星系统。

（3）低轨道卫星通信系统

低轨道卫星通信系统（LEO），同样也适用于个人手持机，可提供话音及数据业务。LEO工作在L频段，卫星与地面距离约700Km-1500Km。低轨道卫星星座中的卫星数量较多，约为几十颗，卫星重量小，小LEO重量仅几十公斤，大LEO约几百公斤。

低轨道卫星多采用极轨星状星座，也有网状星座的。星状星座100%覆盖全球，网状星座覆盖全球的绝大部分。移动链路用L频段，网关站链中用K，Ka频段。

LEO已推出的有“铱”系统，有66颗卫星，高度785Km。Globalstar系统有48颗卫星，高度1400Km。

卫星通信系频段的划分如下表示。

三、卫星通信的新应用及新业务

传统的卫星通信应用主要是广播和话音业务。近年来，由于通信技术的发展与业务的需求，卫星业务已从单纯的广播、话音业务向话音、数据、文本、图像、视频等多媒体业务发展。卫星宽带接入、卫星远程教育、卫星远程医疗等正逐步兴起。尤其是Internet（因特网或称互联网）业务的火爆，其下行业务与卫星多播（下行）业务的相似，使卫星通信又有了一片新的广阔的用武之地。

目前全球新近又展现了一些引入注目的卫星新应用及业务，如机通信服务、卫星导航、数字电影、卫星无线电和遥感业务等，本文将在下面做一些介绍。

1、机通信服务

近年来，机通信发展较快。目前多数的航线可提供和传真业务，不久乘客将能直接接入E-mail和Internet。

目前，Inmarsat的Swift64可以提供E-mail、图像传送和64Kb/s的ISDN（综合业务数字网），用户在空中可以进入移动通信。Swift64利用飞机上已有的天线，这种天线在75%的现代长途飞行的飞机上都装有。Swift64第一阶段的业务将用于专用商务和政府飞机；第二阶段将推出相应的飞机旅程费用支付方案，预计2003年Swift64将可开始用于民用航线。采用Swift64的专用商务和政府飞机可以在飞行中浏览因特网和进行电视会议。下一步还将把Inmarsat的移动分组数据业务引入到空中。该项业务已经在陆地、海上成功地应用。基于IP的移动分组数据业务的速率为64kb/s，乘客按数据量付费。Swift64由Telenor卫星公司和Xantic公司提供。

LLC公司于2000年12月收购了破产的“铱”系统，并开始提供覆盖全球的机业务。LLC公司把Blue sky 的网络作为其合作伙伴，增强了其机业务，使得不论大型或小型飞机的驾驶员和乘客都可与全球任何地方通信。采用Blue Sky的设备和“铱”系统卫星服务，使飞机完成了长距离的洲际航行、处理和解决机翼结冰问题；在遇到恶劣天气条件时，能及时地与地面控制中心联系，获得动态的最新的航向指示，使飞机摆脱困境。