卫星通信

,卫星通信卫星通信是以卫星作为中介的一种通信方式，是在地面微波中继通信和空间电子技术的基础上发展起来的，具有通信距离远、覆盖范围广、不受地面条件的约束、建站成本与通信距离无关、灵活机动、能多址连接且通信容量较大等优点，在全球许多领域应用效果很好，尤其在军事上具有重要的应用价值。

我国卫星通信现状（1）固定业务1972年，我国开始建设第一个卫星通信地球站，1984年成功地发射了第一颗试验通信卫星，1985年先后建设了北京、拉萨、乌鲁木齐、呼和浩特、广州等5个公用网地球站，正式传送中央电视台节目。

此后又建成了北京、上海、广州国际出口站，开通了约2.5万条国际卫星直达线路；建设了以北京为中心，以拉萨、乌鲁木齐、呼和浩特、广州、西安、成都、青岛等为各区域中心的多个地球站，国内线路达10000条以上。

专用网建设发展非常迅速，人民银行、新华社、交通、石油天然气、经贸、铁道、电力、水利、民航、中核总公司、国家地震局、气象局、云南烟草、深圳股票公司以及国防、公安等已建立了20多个卫星通信网，卫星通信地球站（特别是甚小孔径终端VSAT已达万座。

我国还有INTERNET服务提供商（ISP）提供的网络和其他较小的卫星通信网络。

另外，用户达万个的“金桥”工程卫星通信网也正在积极建设中。

（2）卫星电视广播业务1984年，“东方红”卫星发射成功，开创了我国利用卫星传送广播电视节目的新纪元。

目前，中央电视台4套、教育台、新疆、西藏、云南、贵州、四川、浙江、山东、湖南、河南、广东、广西、河北等十几个省级台的电视节目和40多种语言广播节目已上卫星传送，已有卫星电视地面收转站十万个，电视专收站(TVRO) 约30万个。

部分系统采用了比较先进的数字压缩技术。

实践证明，卫星电视广播具有服务区域大、传播远、质量高、投资省、见效快和经济效益高等一系列优点，是提高我国（特别是边远山区）电视广播节目覆盖率最有效、最先进的技术手段。

我国的卫星通信和电视广播网已初具规模，在国民经济、国防和教育等领域发挥着越来越重要的作用。

（3）卫星移动通信业务卫星移动通信主要解决陆地、海上和空中各类目标相互之间及与地面公用网的通信任务。

我国作为国际海事卫星组织（INMARSAT）成员国，北京建有岸站，可为太平洋、印度洋和亚太地区提供通信服务。

另外，我国实现并逐步开展机载卫星移动通信服务。

石油、地质、新闻、水利、外交、海关、体育、抢险救灾、银行、安全、军事和国防等部门均配备了相应业务终端。

现我国已进入INMARSAT的M站和C站，有近5000部机载、船载和陆地终端。

（7）在Internet、卫星宽带多媒体业务、卫星IP传输业务、卫星ATM 和地面蜂窝业务发展的推动下，卫星通信将获得更大发展。

尤其是光开关、光交换、光信息处理、智能化星上网控、超导、新的发射运载工具和新的轨道技术等各种新技术、新工艺的实现，将使卫星通信产生革命性的变化。

卫星通信作为全球信息化网络设施的重要组成部分，将对我国和世界经济、社会、军事的发展产生重大的促进作用。

二、政策与建议我国广播电视卫星直播系统建成后要成功地进行商业化运作，其最重要的四条是：节目要丰富和多样化；个体用户可直接收看；用户接收质量好；接收设备和接收费用低。

以上四条中，前二条与政府的政策有关，是影响卫星直播系统能否早日建成和成功地进行商业化运作的关键。

为了推动直播卫星广播业务的发展，可在现有节目播出和接收管理体制的基础上，补充制定适合直播卫星广播业务发展的专项政策。

卫星通信系统所使用的频率卫星通信系统中频段的选择直接影响到它的通信容量、质量、可靠性、设备的复杂性和成本的高低。

（一）卫星通信系统选择频率的依据一般来说，卫星通信工作频段的选择应考虑以下因素：1.电波应能穿过电离层，传播损耗和外部附加噪声应尽可能小。

2.应具有较宽的可用频段，尽可能增大通信容量。

3.合理地使用无线电频谱，防止宇宙中其他通信业务与之产生影响。

4.电子技术与器件的进展情况以及现有通信技术设备的利用与相互配合。

卫星通信在国防现代化建设、社会经济发展以及我国参与全球经济一体化活动等方面都占有重要地位。

我国只有紧紧抓住这一有利时机，真正把发展卫星通信事业摆在重要地位，及时跟踪、赶超国外卫星通信的先进技术，才能使我国在新一轮的国际竞争中占据有利地位。

随着Internet、地面移动网快速发展，卫星通信将会迎来一个更大的发展，我国将以自主的、大容量通信卫星为主体，建立起完善、长期稳定运行的卫星通信系统。

同时，我国将积极对外开放，广泛进行国际合作，利用国际的先进卫星通信技术来发展我国的卫星通信。

我国卫星通信技术的发展应注意开发新频段，提高现有频段频谱的利用率，公用干线通信网应进一步向宽带化方向发展，利用IP、ATM建立卫星宽带综合业务数字通信网——国家信息高速公路。

对于专用卫星通信网应进一步向小型化、智能化、经济化方向发展。

发展移动卫星通信系统的信关站技术和其他各类高增益、高跟踪精度的轻型移动天线、伺服、跟踪技术。

发展网络管理、控制及网络动态分配处理技术，发展网同步技术，发展适应卫星信道特点的卫星IP、卫星ATM与异构网互联的路由器技术。

通信卫星向大功率、大容量、长寿命、高可靠大卫星平台发展，向星上交换、星上处理、星上抗干扰技术发展，中低轨道移动通信卫星向现代“小卫星”技术发展。

通信会导致其工作效率低下需采取一些措施予以到全球无缝覆盖以我国为例在偏远地区地面解决比如在协议上进行改进或对链路进行分段网络的广泛覆盖仍然遥遥无期在沿海岛屿众多的文献[7]对此给予了详细描述并给出了许多实验结地方建设地面网络非常困难在发达地区的某些果偏远地方同样没有地面蜂窝网的覆盖野外勘探4) 服务质量QoS 飞机远洋运输船只远离城市的旅游探险者以保证用户得到所需要的QoS 是宽带卫星通信及紧急搜索救援人员等都需要一种不受地域天业务成功的关键包括以下几个方面气限制的移动通信手段西部地区疆域广阔但多时延把分组从发送方传输到接收方所需的为荒漠和戈壁人烟稀少卫星移动通信将显示出时间独具的优势尤其是发生重大毁灭性自然灾害的地时延抖动端端传输时延的变化程度区地面网络多数会遭到破坏而卫星移动通信可吞吐量 2 个端点之间能够维持的最大数据传能是惟一幸存的通信手段所以卫星移动通信是输速率一种大有可为的通信方式具有广阔的应用前景丢包率未成功传输分组数与总传输分组数的需要指出的是卫星移动通信系统是作为地面比例蜂窝系统的补充而存在的主要用于满足低业务密可靠性网络可用度的百分比主要决定如降度的应用环境卫星波束如同能覆盖许多个不同类雨和大气这样的环境参数型蜂窝小区的伞可用来覆盖相邻地面蜂窝网文献[5]对卫星IP 网中的QoS 问题进行了详细之间的缝隙地面蜂窝网不能覆盖的区域为暂时研究过载的小区提供补充通信业务等5) 降雨损耗3.2 国内外发展概况目前宽带卫星通信系统主要采用Ka Ku 频至今我国尚无自建的民用卫星移动通信系统国段以获得较宽的可用带宽和较小的地面站天线口际上目前可以使用的卫星移动通信系统主要包括径但这些频带的电波传播特性受降雨衰耗的影响1) 对地静止轨道GSO 卫星移动通信系统较大根据实验和实际应用的结果采用上行链路提供全球覆盖的卫星移动通信系统有国际海功率控制UPC 和自适应编码调制可以基本解决事卫星Inmarsat 系统提供区域覆盖的卫星移这个问题比如NASA 的ACTS 卫星采用了RS 码动通信系统有北美移动卫星MSAT 系统亚洲和卷积码级联晴朗天气情况下其误比特率可达蜂窝卫星ACeS 系统瑟拉亚卫星Thuraya12到10 有雨衰的情况下至少99 的时间可以系统提供国内覆盖的卫星移动通信系统有日本卫11达到10 星N-STAR 系统和澳大利亚卫星Optus 系统等其中波束覆盖我国的系统有Inmarsat 和ACeS3 卫星移动通信系统的发展现状及关键国际海事卫星Inmarsat 系统是由国际海事组织经营的全球卫星移动通信系统自1982 年开3.1 卫星移动通信的基本概念始经营以来全球使用该系统的国家已超过160 个卫星移动通信是指利用通信卫星作中继站实用户从初期的900 多个海上用户已发展到今天包括现移动用户之间或移动用户与固定用户之间相互陆地和航空在内的29 万多个用户为了满足不断通信的一种通信方式它是传统的卫星固定通信与增长业务的需要已开始发射第四代海事卫星第地面移动通信交叉结合的产物从表现形式来看四代卫星为1 个全球波束19 个宽波束和228 个点它既是一个提供移动业务的卫星通信系统又是一波束提供用户终端的卫星等效全向辐射功率强度个采用卫星作中继站的移动通信系统所利用的卫为67dBW 点波束其IP 业务最高速率可达星既可以是GSO 卫星也可以是NGSO 卫星如432kbit/s 可应用于互联网移动多媒体电视会中等高度地球轨道MEO 低高度地球轨道LEO 议等多种业务和高椭圆轨道HEO卫星等2) 非静止轨道NGSO 卫星移动通信系统虽然世界上地面通信网络已趋于完善但受地提出的方案很多真正发射组网进行运营的只理条件和经济因素的限制地面蜂窝系统不可能达有3 个铱Iridium 全球星Globalstar 和轨万方数据道通信(Orbcomm)系统另一方面天线增益对系统所能达到的通信性能起铱系统是由美国Motorola 公司提出的世界上着至关重要的作用目前国内已有多波束天线的第一个低轨道全球卫星移动通信系统其基本目标设计能力对星用T/R 组件也有研制经验与国外是向携带有手持式移动电话的铱用户提供全球个先进水平的差距主要在于星载工艺问题如何降低人通信能力铱系统卫星星座由66 颗低轨道卫星功耗和重量是研究的重点组成轨道高度780km 铱卫星采用星上处理和交2) 星上处理和交换技术换技术多波束天线星际链路等新技术提供话具有星际链路星上处理和交换能力是对现代音数据传真和寻呼等业务用户终端有单模手卫星移动通信系统的基本要求对于星际链路核机双模手机和寻呼机耗资59 亿美元开发的铱心是解决天线的捕获跟踪和瞄准问题对于星上系统于1998 年11 月开始商业运营1999 年8 月处理目前国内已有星上解调解扩和解跳的较成13 日申请破产保护2000 年12 月新铱星公司成立熟技术主要问题在于可靠性重量和功耗等虽用2100 万美元购买了投资近50 亿美元的铱星公然国内已经完成了具有小规模星上处理与交换功司2001 年 3 月重新开始提供全球通信服务目前能的样机研制但受星载器件水平的限制在星上有超过12 万用户并且以每月新增 2 000~3 000 个实现具有综合业务交换功能和动态拓扑条件下移用户的速度在增长在2003 年上半年实现收支平动路由功能的交换机仍是一项需要重点攻关的关衡在1997 年 5 月到2002 年 6 月期间共发射了95 键技术颗卫星其中11 颗失效 4 颗陨落66 颗工作3) 移动性管理技术移动性管理是移动通信系统必须要解决的问题它包括位置管理和切换管理两方面虽然地面3.3 卫星移动通信的特点及其关键技术已有成熟的移动性管理技术但在NGSO 卫星移动与卫星固定通信相比卫星移动通信具有如下通信系统中作为交换节点的通信卫星相对地面作技术特点高速移动导致网络拓扑是变化的即使用户不移1) 卫星功率有限与移动站低天线增益之间的动切换也是频繁发生的并且用户终端卫星和矛盾十分突出信关站之间没有固定的连接关系因此对于星上2) 电波传播情况复杂系统是在非高斯信道中处理和交换能力系统容量等都很有限的卫星移动工作的由于移动站采用弱方向性的低增益天线并通信系统必须采用适当的移动性管理策略以便在移动状态中进行通信多径效应和多普勒频移是在尽量降低移动性管理开销星载交换机处理负担不可避免的和路由更新开销的条件下保证用户信息能够经过3) 众多的用户共享有限的卫星频率与功率星际链路选路到目的地并且在通信过程中实现卫资源星之间正确无误地切换4) 移动台要求高度的机动性故小型化及支持4) 终端小型化用户漫游是基本要求终端的体积重量主要由天线射频模块和电为此除了需要解决如下的一些关键技术外池等决定从通信技术来说实现天线和射频模块如卫星向覆盖区提供高的有效全向辐射功率采用的小型化是解决终端小型化的关键技术适应各类必要的抗衰落技术如分集技术网络的运行管移动台结构要求的天线高稳定度的频率源考虑理与控制星地一体化的优化设计还需着重解决到系统通常传输低速率信号载波间隔小多普勒下列关键技术频移的影响等此要求尤为突出高效率的功率1) 星载多波束天线技术放大器等都是需要进一步研究的采用多波束天线是解决大覆盖范围和高天线在小型化天线中增益与覆盖性能的问题十分增益之间矛盾的惟一手段如铱系统采用48 波束突出如既要求高增益又要兼顾高低仰角处增天线全球星系统采用16 波束天线多波束天线益的均匀性是有矛盾的实现天线小型化的基本是影响我国卫星移动通信发展的核心关键技术一途径是研制新颖的天线结构如螺旋天线微带方面其重量功耗直接影响卫星平台的设计指标贴片的平面天线天线分集等和采用新材料如万方数据在目前的通信卫星中，已采用许多代表当今世界通信卫星的先进技术，如氙粒子发动机、高能太阳电池和蓄电池、大天线和多点波束（如：THURYU、ASES、TORSS、GALILEO等卫星天线）、卫星星上处理器（如：窄带信道化器、数字波束成形网络和BUTLER矩阵放大器）以及射频功率动态按需分配等技术，这些技术的发展，对通信卫星和卫星通信的发展产生了深刻的影响。