時(shí)間：2022-07-18 04:11:13
序論：在您撰寫(xiě)淺談衛(wèi)星通信技術(shù)時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
摘要：
為解決現(xiàn)行航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)運(yùn)行使用中的通信問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)離岸較遠(yuǎn)、移動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)無(wú)法覆蓋區(qū)域航標(biāo)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)計(jì)基于北斗衛(wèi)星短報(bào)文通信方式架設(shè)的航標(biāo)遙測(cè)遙控硬件結(jié)構(gòu)和軟件控制系統(tǒng)，提升沿海航標(biāo)維護(hù)管理能力。
關(guān)鍵詞：
港口；北斗衛(wèi)星；航標(biāo)；遙測(cè)遙控
0引言
近年來(lái)，隨著我國(guó)海運(yùn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，海上通航安全的重要性日益凸顯，對(duì)航海保障工作也提出了更高的要求。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)在航標(biāo)管理維護(hù)工作中發(fā)揮著重要的作用。目前，北方海區(qū)航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)已在近海海域得到廣泛使用，可以實(shí)現(xiàn)港域航標(biāo)的有效管理。這些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多采用GPS（全球定位系統(tǒng)）和GPRS/GSM（通信分組無(wú)線服務(wù)/蜂窩無(wú)線通信）技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)航標(biāo)的精確定位及信息傳輸，但是受到GPRS信號(hào)覆蓋范圍小的限制，尤其是渤海灣內(nèi)沿海港口大部分為人工疏浚航道，航槽狹長(zhǎng)且離岸距離遠(yuǎn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)離陸地航標(biāo)設(shè)施的遙測(cè)遙控?！侗焙：胶１Ｕ现行陌l(fā)展戰(zhàn)略（2013—2020）》中明確提出“到2020年，全面建成布局科學(xué)合理、功能配套完善、裝備先進(jìn)適用、運(yùn)轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)規(guī)范、應(yīng)急響應(yīng)及時(shí)、服務(wù)可靠高效的綜合航海保障體系，基本實(shí)現(xiàn)航海保障現(xiàn)代化，形成沿海全時(shí)域、多維化的綜合保障能力，滿足船舶航行安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要”的戰(zhàn)略目標(biāo)。因此，進(jìn)一步提升航標(biāo)管理維護(hù)效率，推進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用，構(gòu)建從遠(yuǎn)海到近岸層級(jí)遞進(jìn)的立體助航網(wǎng)絡(luò)，成為航標(biāo)管理單位的重點(diǎn)工作之一。
1航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
航標(biāo)遙測(cè)遙控技術(shù)是“數(shù)字航標(biāo)”建設(shè)的核心技術(shù)之一。航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)的建設(shè)對(duì)于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)航標(biāo)管理模式，提高航標(biāo)管理質(zhì)量，提升航標(biāo)社會(huì)公共服務(wù)能力，都具有十分重要的意義。航標(biāo)遙測(cè)遙控主要應(yīng)用于航標(biāo)燈器的監(jiān)控、供電設(shè)備的自動(dòng)控制和航標(biāo)工作狀態(tài)報(bào)警等方面?？刹捎玫谋O(jiān)測(cè)、控制設(shè)備包括遙控終端（RTU）、可編程控制器（PLC）等，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的設(shè)備包括數(shù)傳電臺(tái)、蜂窩電話（NMT）、衛(wèi)星通信、無(wú)線通信和有線電話等。歐美航運(yùn)大國(guó)在20世紀(jì)90年代初利用電子和通信技術(shù)建立航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)，為航運(yùn)業(yè)提供了高效服務(wù)。我國(guó)于2000年開(kāi)始航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)的研究工作，目前處于研究的初級(jí)階段，許多技術(shù)問(wèn)題尚未解決，尤其是北方海區(qū)渤海灣沿海人工疏浚航道中離岸較遠(yuǎn)航標(biāo)遙測(cè)遙控?cái)?shù)據(jù)通信問(wèn)題成為遙測(cè)遙控系統(tǒng)推廣使用的瓶頸，例如：天津港25萬(wàn)噸級(jí)航道里程22+000以東、黃驊港綜合港區(qū)20萬(wàn)噸級(jí)航道里程20+000以東和渤海灣中部部分孤立危險(xiǎn)物燈浮標(biāo)等，遙測(cè)遙控終端無(wú)法依靠傳統(tǒng)移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
2北斗衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用前景
我國(guó)自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)（BeidouNavigationSatelliteSystem）是一個(gè)分階段演進(jìn)的衛(wèi)星系統(tǒng)，提供定位、集團(tuán)用戶管理和精密授時(shí)服務(wù)，不僅可以提供精確定位、導(dǎo)航和授時(shí)，還具有雙向短報(bào)文通信功能，其衛(wèi)星信號(hào)已實(shí)現(xiàn)我國(guó)全部和亞太大部分地區(qū)的無(wú)縫覆蓋，可以實(shí)現(xiàn)GPRS信號(hào)覆蓋不到區(qū)域的數(shù)據(jù)傳輸，完全滿足航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)對(duì)偏遠(yuǎn)航標(biāo)的遠(yuǎn)程測(cè)控管理需求。[1]
3設(shè)計(jì)原理
利用北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)同其他遙測(cè)遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理類(lèi)似，均由航標(biāo)運(yùn)行信息監(jiān)控平臺(tái)和航標(biāo)遙測(cè)遙控終端組成。終端上安裝的信息檢測(cè)裝置可以檢測(cè)航標(biāo)燈的工作狀況，將采集的終端數(shù)據(jù)及指令執(zhí)行結(jié)果封裝后，通過(guò)北斗衛(wèi)星通信模塊發(fā)送到北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到北斗MQ服務(wù)器，北斗MQ服務(wù)器解碼信息后將數(shù)據(jù)發(fā)送到MQSocket數(shù)據(jù)服務(wù)器，經(jīng)過(guò)信息過(guò)濾，數(shù)據(jù)被保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器會(huì)定期檢測(cè)收到的航標(biāo)終端返回信息，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性處理，再將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以供應(yīng)用服務(wù)器調(diào)用整合，并將最終結(jié)果展示給終端用戶。用戶也可通過(guò)基于應(yīng)用服務(wù)器提供的Web界面，對(duì)指定航標(biāo)終端發(fā)送遙測(cè)遙控?cái)?shù)據(jù)，指令通過(guò)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器過(guò)濾編碼后保存于數(shù)據(jù)庫(kù)中，MQSocket數(shù)據(jù)服務(wù)器實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中待發(fā)送指令，發(fā)現(xiàn)新的指令后MQSocket數(shù)據(jù)服務(wù)器將遙測(cè)遙控?cái)?shù)據(jù)重新封裝，并通過(guò)指定端口發(fā)送到北斗MQ服務(wù)器，北斗MQ服務(wù)器將信息轉(zhuǎn)發(fā)到北斗衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)到達(dá)航標(biāo)終端后，航標(biāo)終端解碼并執(zhí)行相關(guān)指令。[2]
4系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
4.1系統(tǒng)架構(gòu)
航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)具有復(fù)雜的系統(tǒng)功能，包含高帶寬接入、高性能的軟/硬件平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和安全可靠機(jī)房環(huán)境等一系列軟硬件措施，涉及網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)管理、服務(wù)器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體系、應(yīng)用軟件及自動(dòng)檢測(cè)與控制等多方面的技術(shù)。[3]利用北斗衛(wèi)星通信技術(shù)的航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)采用SAN架構(gòu)為核心的互聯(lián)方式。
4.2通信網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)
4.2.1與航標(biāo)終端數(shù)據(jù)通信
通過(guò)北斗衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)與航標(biāo)終端進(jìn)行交互，接收航標(biāo)終端上報(bào)數(shù)據(jù)信息，并依據(jù)系統(tǒng)定義的數(shù)據(jù)傳輸通信協(xié)議驗(yàn)證信息有效性（由于可能接收到不完整的信息，必須對(duì)信息進(jìn)行拆包、組包操作，保證傳遞給應(yīng)用程序的信息完整可靠），并將監(jiān)控端下發(fā)的各種指令實(shí)時(shí)傳遞給航標(biāo)終端。
4.2.2與應(yīng)用程序通信
系統(tǒng)在接收針對(duì)航標(biāo)終端的遙測(cè)遙控信息時(shí)，首先將信息緩存在北斗通信服務(wù)器收發(fā)緩存隊(duì)列中，系統(tǒng)提供應(yīng)用程序的通信接口，通過(guò)該接口將航標(biāo)終端上傳的完整信息傳遞給后臺(tái)應(yīng)用程序，并將遙控的相關(guān)信息傳遞到北斗服務(wù)器發(fā)送隊(duì)列中，通過(guò)北斗網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到相應(yīng)的航標(biāo)終端。
4.2.3與Web服務(wù)程序通信
提供與Web程序人機(jī)交互界面接口，可以接收Web程序下發(fā)給航標(biāo)終端的信息和航標(biāo)終端的反饋信息，并選擇相應(yīng)的通道直觀地展示給用戶。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)中北斗通信模塊主要負(fù)責(zé)與北斗通信系統(tǒng)進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換，提取北斗通信系統(tǒng)接收的航標(biāo)終端信息，將Web服務(wù)接口發(fā)送的遙控指令放入北斗通信系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的通道隊(duì)列待發(fā)送。
5結(jié)語(yǔ)
隨著北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，研究和應(yīng)用基于北斗二代通信技術(shù)的航標(biāo)遙測(cè)遙控終端設(shè)備將被提到各航標(biāo)管理單位的計(jì)劃日程?；诒倍沸l(wèi)星通信的航標(biāo)遙控遙測(cè)單元的設(shè)計(jì)可以有效豐富航道安全監(jiān)測(cè)信息的傳輸途徑，對(duì)于遠(yuǎn)離海岸航標(biāo)的智能化管理和信息采集具有重要意義。
作者：呂英龍 王劍 單位：北海航海保障中心天津航標(biāo)處
摘要：
本文介紹了衛(wèi)星通信的基本概念及相關(guān)技術(shù)，重點(diǎn)介紹衛(wèi)星通信技術(shù)在中海油應(yīng)用領(lǐng)域上的發(fā)展以及小站衛(wèi)星通信方式的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：
衛(wèi)星通信；海上石油衛(wèi)星；VSAT；自動(dòng)跟蹤
1引言
20世紀(jì)90年代初，從中海油開(kāi)始建立第一個(gè)衛(wèi)星端站至今，已經(jīng)有超過(guò)20年的衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用。目前，已經(jīng)形成了以湛江、天津、深圳、上海這4個(gè)中心站點(diǎn)為核心的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，且已經(jīng)具備了鏈路相互備份功能。
2衛(wèi)星通信在中海油的發(fā)展
2.1TES衛(wèi)星系統(tǒng)
TES（TelephonyEarthStation）是基于衛(wèi)星的全數(shù)字話音和數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)狀網(wǎng)，它在多個(gè)地球站之間提供網(wǎng)狀連接，支持系統(tǒng)內(nèi)任意地點(diǎn)遠(yuǎn)端站之間的電話、同步、異步數(shù)據(jù)通信，TES系統(tǒng)在中海油的應(yīng)用主要用于話音與數(shù)據(jù)傳輸。運(yùn)用的是C波段衛(wèi)星的頻分多址方式FDMA實(shí)現(xiàn)與地面站間的通信，使用四相相移鍵控QPSK或二相相移鍵控BPSK調(diào)制方式，信道編碼采用編碼效率為1/2或3/4的前向糾錯(cuò)FEC。TES是中海油海上平臺(tái)初期使用的一種主要的衛(wèi)星通信方式，主要承載的業(yè)務(wù)為話音業(yè)務(wù)，所使用的衛(wèi)星資源前期以亞洲3號(hào)衛(wèi)星為主，后來(lái)轉(zhuǎn)至鑫諾1號(hào)衛(wèi)星。
2.2VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)
VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的地面部分由中樞站、遠(yuǎn)端站和網(wǎng)絡(luò)控制單元組成，中樞站的作用是匯集衛(wèi)星來(lái)的數(shù)據(jù)然后向各個(gè)遠(yuǎn)端站分發(fā)數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)端站是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的主體，VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)就是由許多的遠(yuǎn)端站組成的，一般遠(yuǎn)端站直接安裝于用戶處，與用戶的終端設(shè)備連接。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)是中海油海上平臺(tái)主要的衛(wèi)星通信應(yīng)用方式。此系統(tǒng)的特點(diǎn)是天線口徑小、靈活性強(qiáng)、可靠性高、使用方便及小站可直接裝在用戶端等特點(diǎn)，利用VSAT用戶數(shù)據(jù)終端搭配復(fù)用器使用，可同時(shí)承載話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)主要配合Netperformer系列復(fù)用器使用，Netperformer系列復(fù)用器使用了信元中繼cellrelay技術(shù)，將語(yǔ)音流和數(shù)據(jù)流分割為特定的信元cells，然后將不同業(yè)務(wù)類(lèi)型的信元cells復(fù)用到單一的物理或邏輯鏈接上，根據(jù)對(duì)時(shí)延的敏感程度不同對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行分類(lèi)，并賦予不同的傳輸優(yōu)先級(jí)，能有效保證話音業(yè)務(wù)質(zhì)量，為中海油的海上平臺(tái)及移動(dòng)船舶提供穩(wěn)定的話音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。目前中海油主要使用的是中星10號(hào)的衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)承載衛(wèi)星話音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
2.3STARWIRE衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)
STARWIRE系統(tǒng)在網(wǎng)管NCS的支持下可提供PAMA，DAMA等業(yè)務(wù)，使用了先進(jìn)的PCMA載波疊加專(zhuān)利技術(shù)，能有效的節(jié)省衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬。主要由NCS網(wǎng)管系統(tǒng)、ST用戶終端、衛(wèi)星三部分組成。STARWIRE衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)是第三代按需分配的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，終端設(shè)備內(nèi)置路由功能，直接支持先進(jìn)的IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)業(yè)務(wù)。NCS網(wǎng)管通過(guò)控制信道監(jiān)控ST的工作，ST之間通過(guò)控制信道FOW/ROW建立業(yè)務(wù)信道。中海油下屬的4個(gè)中心站點(diǎn)通過(guò)STARWIRE網(wǎng)管系統(tǒng)能夠有效管理所屬轄區(qū)內(nèi)的衛(wèi)星小站。相對(duì)于早期衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用，NCS系統(tǒng)能夠更加有效的對(duì)小站進(jìn)行管理，節(jié)省衛(wèi)星資源帶寬。
2.4SKYEDGEⅡ衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)
SKYEDGEⅡ衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)是一個(gè)雙向衛(wèi)星通信系統(tǒng)，由兩個(gè)方向的傳輸構(gòu)成：入境基于DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)，采用MF-TDMA技術(shù)對(duì)資源進(jìn)行預(yù)約分配減少數(shù)據(jù)碰撞；出境基于DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)，支持CCM及ACM工作模式，可用于單播和組播數(shù)據(jù)、VoIP、ABIS等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主要由衛(wèi)星主站、衛(wèi)星/轉(zhuǎn)發(fā)器、遠(yuǎn)端站三部分組成。SKYEDGEⅡ支持三種基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型、網(wǎng)狀、多星狀。SKYEDGEⅡ衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)是目前中海油主要使用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，利用此網(wǎng)管系統(tǒng)，將中海油的4個(gè)海上衛(wèi)星中心站進(jìn)行整合，形成了統(tǒng)一的大網(wǎng)管系統(tǒng)，對(duì)各中心站點(diǎn)進(jìn)行鏈路互備，形成一個(gè)完整的多功能衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)。
3衛(wèi)星通信技術(shù)在中海油的應(yīng)用形式
3.1海事衛(wèi)星A/C/F站的應(yīng)用
海事衛(wèi)星共有4顆衛(wèi)星覆蓋全球海洋，它們分別是大西洋西區(qū)、大西洋東區(qū)、印度洋區(qū)、太平洋區(qū)。海事衛(wèi)星A站于2007年底正式停止運(yùn)營(yíng)，中海油海上船舶與移動(dòng)式鉆井平臺(tái)目前以C站、F站為主要的應(yīng)用。
3.2固定天線式的衛(wèi)星通信應(yīng)用
固定天線式衛(wèi)星通信主要應(yīng)用在中海油海上固定式采油平臺(tái)、自升式鉆井平臺(tái)以及陸地端站上，是一種常規(guī)的衛(wèi)星通信應(yīng)用。固定式采油平臺(tái)及自升式鉆井平臺(tái)主要以3.7米C波段的衛(wèi)星天線為主，Ku波段衛(wèi)星天線為輔。衛(wèi)星中心站使用的是大口徑衛(wèi)星天線來(lái)承載衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。固定天線式在中海油是最早的衛(wèi)星通信應(yīng)用，也是中海油目前最成熟的衛(wèi)星通信應(yīng)用，中海油內(nèi)曾使用直徑為12米的衛(wèi)星天線作為衛(wèi)星的主站使用。
3.3半自動(dòng)跟蹤天線式的衛(wèi)星通信應(yīng)用
半自動(dòng)跟蹤天線主要應(yīng)用于中海油自升式鉆井平臺(tái)，天線以C波段的半自動(dòng)跟蹤天線為主。由于工作環(huán)境需求，自升式鉆井平臺(tái)需要經(jīng)常更換鉆井位置，期間鉆井平臺(tái)需要拖航至新的目的地，使用固定式衛(wèi)星天線則需要經(jīng)常性地對(duì)天線的方位及俯仰進(jìn)行調(diào)整，且拖航期間無(wú)法使用。采用半自動(dòng)跟蹤天線可以在拖航期間自動(dòng)尋星，主要缺點(diǎn)是無(wú)法360度旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)不了全自動(dòng)跟蹤，有時(shí)需要人工進(jìn)行干預(yù)。
3.4自動(dòng)跟蹤天線式的衛(wèi)星通信應(yīng)用
自動(dòng)跟蹤天線C波段主要以美國(guó)的SEATEL的97型全自動(dòng)跟蹤天線以及西安盤(pán)古通信技術(shù)有限公司的全自動(dòng)跟蹤天線為主；Ku波段主要以SEATEL的4006自動(dòng)跟蹤天線以及國(guó)內(nèi)的一些動(dòng)中通天線為主。中海油海上半潛式鉆井平臺(tái)一般以C波段的自動(dòng)跟蹤為主要的衛(wèi)星通信，南海9號(hào)鉆井平臺(tái)所使用的自動(dòng)跟蹤天線衛(wèi)星系統(tǒng)經(jīng)過(guò)測(cè)試能夠提供4Mb/s以上的鏈路帶寬。Ku波段的自動(dòng)跟蹤天線主要應(yīng)用與海上的移動(dòng)船舶，包括拖輪及勘探船，這些移動(dòng)船舶受限于天線的安裝場(chǎng)地要求，而且對(duì)鏈路帶寬要求不大，Ku波段的自動(dòng)跟蹤天線的應(yīng)用非常適合在這類(lèi)環(huán)境使用。
4結(jié)束語(yǔ)
衛(wèi)星通信技術(shù)在中海油海上平臺(tái)及移動(dòng)船舶上有著超過(guò)20年的應(yīng)用，從早期的TES小站的話音應(yīng)用，到現(xiàn)在的多功能SKYEDGEⅡ網(wǎng)管系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)綜合應(yīng)用，中海油在衛(wèi)星通信應(yīng)用方面已經(jīng)覆蓋了C，L，Ku等波段。隨著中海油向深海發(fā)展，衛(wèi)星通信技術(shù)將在中海油海上勘探、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)方面發(fā)揮著重要的作用。
作者：施建衡 單位：中海油信息科技有限公司
摘要：
隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信系統(tǒng)不僅為航天技術(shù)提供了強(qiáng)有力的科學(xué)支持，還因其具有頻帶寬、覆蓋面大、容量大等優(yōu)勢(shì)，還被應(yīng)用到了很多其他的領(lǐng)域之中，并起到了非常好的效果。所以文章對(duì)衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程和應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行分析和研究，希望衛(wèi)星通信技術(shù)未來(lái)能得到更大的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：
衛(wèi)星信息技術(shù)；發(fā)展趨向；應(yīng)用研究
0引言
衛(wèi)星通信系統(tǒng)是地球站與航天器之間或者地球站與地球站之間所建立的，通過(guò)信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行的無(wú)線電通信方式，一般情況下包括衛(wèi)星移動(dòng)通信、衛(wèi)星中繼通信、衛(wèi)星固定通信與衛(wèi)星直接廣播四個(gè)方式。
1衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展
1.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展
衛(wèi)星通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是由網(wǎng)絡(luò)的形式進(jìn)行服務(wù)的，它在現(xiàn)代的發(fā)展中一般可以分為兩類(lèi)，第一類(lèi)的組成方式是多星形式的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)；第二類(lèi)的組成方式是單星形式的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。其中衛(wèi)星通信網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展十分迅速，因此以單星的組成方式為例，來(lái)對(duì)具體的發(fā)展情況進(jìn)行介紹。通過(guò)結(jié)構(gòu)圖我們可以發(fā)現(xiàn)，最早使用的結(jié)構(gòu)為星狀網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)過(guò)了網(wǎng)狀網(wǎng)、網(wǎng)狀與形狀混合網(wǎng)、地面通信鏈路與衛(wèi)星通信鏈路的混合網(wǎng)，由此可以看出，在單星組成的衛(wèi)星通信網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已經(jīng)得到了很大的進(jìn)步[1]。多星組成衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)可以提供國(guó)際移動(dòng)式通信的業(yè)務(wù)的海事衛(wèi)星系統(tǒng)和國(guó)際固定通信業(yè)務(wù)中的國(guó)際衛(wèi)星系統(tǒng)兩種。這兩種系統(tǒng)分布在全球所有的輔助地面線路和地球站之中，這些系統(tǒng)之間還建立了比較全面的星間鏈路。
1.2衛(wèi)星通信線路頻段的發(fā)展
衛(wèi)星通信線路頻段的發(fā)展中最早所利用的商用通信衛(wèi)星通信頻段就是C頻段，通過(guò)技術(shù)的發(fā)展，向上擴(kuò)展到Ku、X和Ka頻段之后，又向下擴(kuò)展到L、S、VHF和UHF頻段[2]。在以后的發(fā)展中還會(huì)拓寬到V頻段或者其他更高的頻段，另外，還有可能會(huì)利用激光的形式。衛(wèi)星通信饋電線路是指衛(wèi)星間通信線路、上行站、關(guān)口站與中心站。由此可見(jiàn)，當(dāng)線路的頻率提升的時(shí)候，可用帶寬就會(huì)變大，傳輸容量會(huì)隨之提高，這一方式比較容易適用在多媒體通信進(jìn)而高速率數(shù)據(jù)傳輸之中，如果頻率增加，波束寬度不變，天線尺寸如果變小，那么它的重量也會(huì)越輕。通過(guò)銥星衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)就，能夠?qū)⒌厍蛏系娜我鈨牲c(diǎn)形成同心，實(shí)現(xiàn)的方式是利用星間的線路。
1.3衛(wèi)星通信體制的發(fā)展
衛(wèi)星的通信體制在近年來(lái)也得到了比較快速的發(fā)展。體制的改變就是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工作方式發(fā)生了一定程度的進(jìn)步和改變。例如衛(wèi)星通信中所使用的信源編碼方式、信號(hào)傳輸方式、信號(hào)交換方式、基帶信號(hào)傳輸方式、基帶信號(hào)多路復(fù)用方式、信號(hào)調(diào)制方式、差錯(cuò)控制的方式、多址方式、交換方式、信道方式和信號(hào)處理方式等等，這個(gè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一種比較復(fù)雜的模式，所以用戶會(huì)有很多種的選擇方式?；鶐盘?hào)多路復(fù)用方式中分為：時(shí)分多路復(fù)用和頻分多路復(fù)用兩種方式，基帶信號(hào)傳輸方式中分為：多路單載波與多路單載波。通過(guò)對(duì)衛(wèi)星通信體制工作方式的具體介紹，可以分析出衛(wèi)星通信體制具有很強(qiáng)的先進(jìn)性，它在進(jìn)行通信的過(guò)程中可以有效的節(jié)省射頻信號(hào)的功率和帶寬，還能夠有效的提升信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院唾|(zhì)量。所以經(jīng)過(guò)不斷的更新和變化，如今的衛(wèi)星通信體制的標(biāo)準(zhǔn)主要是產(chǎn)品的生產(chǎn)商和衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商所指定的具體標(biāo)準(zhǔn)，而行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)還比較模糊，在生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)上沒(méi)有一個(gè)完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以在這種情況下，可以對(duì)國(guó)外比較先進(jìn)的調(diào)制和編碼技術(shù)進(jìn)行借鑒，有效的改善編碼的調(diào)制，讓微信通信的技術(shù)適應(yīng)更多種的實(shí)際工作模式。在這一目標(biāo)上，近年來(lái)的嘗試也得到了一定的發(fā)展成果，例如互聯(lián)網(wǎng)的接入、交互電視、VoIP業(yè)務(wù)和高清晰度電視等等，其中DVB-S2通信體制的結(jié)構(gòu)就有效地使用了比較先進(jìn)的編碼等技術(shù)方式。
1.4衛(wèi)星通信中星座和軌道的發(fā)展
在衛(wèi)星通信軌道的發(fā)展中最早是使用單星的靜止軌道進(jìn)行工作的，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，微信通信的軌道已經(jīng)從靜止的軌道變?yōu)槎喾N軌道的衛(wèi)星工作，并在工作中組成星座的形式。所以在目前的衛(wèi)星通信軌道為大橢圓軌道、靜止軌道和低軌道三種并存。其中大橢圓軌道在組網(wǎng)的過(guò)程中的衛(wèi)星系統(tǒng)主要是由三顆天狼星組成，并對(duì)全時(shí)區(qū)域進(jìn)行了覆蓋。這一組網(wǎng)的軌道形成了美國(guó)移動(dòng)的廣播系統(tǒng)。而靜止軌道分為三類(lèi)，分別為多星共位組網(wǎng)區(qū)域覆蓋工作、單行獨(dú)立組網(wǎng)區(qū)域覆蓋工作和多星異位組網(wǎng)全球覆蓋工作。
1.5衛(wèi)星通信中的衛(wèi)星天線波束的覆蓋發(fā)展
在衛(wèi)星天線波束的覆蓋發(fā)展上，最早是使用靜止的衛(wèi)星通信電線，后來(lái)經(jīng)過(guò)發(fā)展而變?yōu)閱沃仡l率復(fù)用單橢圓波束覆蓋、多重頻率復(fù)用單橢圓波束覆蓋、多橢圓波束覆蓋，截止到現(xiàn)階段，已經(jīng)發(fā)展為更加多重的覆蓋方式。一般情況下，會(huì)按照不同的實(shí)際情況使用波束的覆蓋方式，最近出現(xiàn)一種新型的覆蓋方式為蜂窩狀多點(diǎn)波束覆蓋方式，這種方式可以有效的利用波點(diǎn)來(lái)對(duì)天線增益進(jìn)行提高，用戶所使用的終端也更小了，從而達(dá)到了多次使用的目的。
2衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用
2.1衛(wèi)星通信技術(shù)中轉(zhuǎn)發(fā)器的應(yīng)用
衛(wèi)星通信技術(shù)中轉(zhuǎn)發(fā)器的使用可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的變頻和放大。最早在衛(wèi)星通信中的轉(zhuǎn)發(fā)器是透明的，包括一次變頻和兩次變頻的轉(zhuǎn)發(fā)器。這種透明的轉(zhuǎn)發(fā)器具有很強(qiáng)的實(shí)用性，所以在目前依然使用。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)展，有一部分的衛(wèi)星通信使用了處理轉(zhuǎn)發(fā)器的設(shè)備，從而對(duì)衛(wèi)星收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)制與調(diào)制等步驟，還將其進(jìn)行進(jìn)一步的加工和處理，就能夠讓衛(wèi)星通信的過(guò)程更加順暢。處理轉(zhuǎn)發(fā)器還分為空間交換轉(zhuǎn)發(fā)器和信息處理成轉(zhuǎn)發(fā)器，同時(shí)還有兩種轉(zhuǎn)發(fā)器相結(jié)合的處理轉(zhuǎn)發(fā)器。在這之中，空間交換轉(zhuǎn)發(fā)器在應(yīng)用的時(shí)候是將接收到的多波束信號(hào)進(jìn)行交換處理的方式，處理的時(shí)候一般都使用基帶交換矩陣網(wǎng)絡(luò)的方式和微波交換矩陣的網(wǎng)絡(luò)。另外，信息處理轉(zhuǎn)發(fā)器應(yīng)用的時(shí)候，首先要將上行頻率信號(hào)進(jìn)行接收，再將接收到的進(jìn)行解調(diào)，對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行編碼識(shí)別、再生、幀結(jié)構(gòu)重新排列等工作，處理完成之后再將這些信號(hào)傳輸?shù)降厍蛘井?dāng)中。轉(zhuǎn)發(fā)器在衛(wèi)星通信中應(yīng)用的功能很多，例如對(duì)信號(hào)進(jìn)行再生與解調(diào)就能夠有效的減少信號(hào)中的噪音，從而有效的提升衛(wèi)星通信信號(hào)傳輸中的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)器的上下鏈路分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的工作，就能夠讓上下鏈路具有不一樣的多址方式和調(diào)制體制，從而有效的減少了地面設(shè)備的復(fù)雜性和傳輸?shù)囊?；在轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行信號(hào)的處理的時(shí)候，通過(guò)星上處理方式就可以實(shí)現(xiàn)用戶線路的頻率、信道、功率與波束的動(dòng)態(tài)分配，才能夠更有效的利用衛(wèi)星的資源。
2.2衛(wèi)星通信平臺(tái)的應(yīng)用
衛(wèi)星通信平臺(tái)是衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用中的重要形式，它在運(yùn)行的時(shí)候一般時(shí)通過(guò)靜止軌道衛(wèi)星平臺(tái)和低軌道衛(wèi)星平臺(tái)兩種，其中靜止軌道衛(wèi)星平臺(tái)要比低軌道衛(wèi)星平臺(tái)更大。近年來(lái)衛(wèi)星的發(fā)射質(zhì)量越來(lái)越趨于穩(wěn)定，其發(fā)展趨勢(shì)正在朝著高處理技術(shù)、大容量和高G/T的方向發(fā)展。靜止軌道衛(wèi)星平臺(tái)也在技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中越來(lái)越趨于穩(wěn)定，例如羅拉公司所開(kāi)發(fā)的LS衛(wèi)星平臺(tái)。
2.3通信地球站的運(yùn)行
通信地球站已經(jīng)開(kāi)始越來(lái)越趨向于便攜式的發(fā)展方式了，最早的地球站是重量大尺寸大的固定區(qū)域，但是經(jīng)過(guò)技術(shù)的發(fā)展，重量和尺寸都逐漸的減小，如今最小的地球站已經(jīng)變?yōu)橐环N手持終端的形式，所以衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)在智能化、人性化的優(yōu)勢(shì)上取得了非常多的成果。
2.4衛(wèi)星通信技術(shù)未來(lái)的應(yīng)用趨勢(shì)
除了用戶終端的變化，衛(wèi)星通信技術(shù)的其他方面也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。電視節(jié)目的直播就可以不通過(guò)地面中轉(zhuǎn)的方式，進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳輸。廣播電視業(yè)務(wù)也已經(jīng)實(shí)習(xí)前了單向到雙向的轉(zhuǎn)變，衛(wèi)星固定通信業(yè)務(wù)雙向通信與衛(wèi)星直接廣播業(yè)務(wù)單項(xiàng)通信之間的特性區(qū)別已經(jīng)越來(lái)越迷糊，而且技術(shù)的發(fā)展也讓衛(wèi)星移動(dòng)通信、衛(wèi)星直接廣播和衛(wèi)星固定通信等業(yè)務(wù)都向著更加多元化的方向不斷發(fā)展。
3結(jié)語(yǔ)
綜上所述，隨著衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，未來(lái)會(huì)利用其的功能會(huì)越來(lái)越多，其發(fā)展的功能也會(huì)越來(lái)越趨于完備化。目前衛(wèi)星通信的發(fā)展空間還很大，需要相關(guān)的人員對(duì)技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，讓衛(wèi)星通信技術(shù)為人類(lèi)的生活提供更多的便捷。
作者：李會(huì)青 單位：國(guó)家新聞出版廣電總局四九一臺(tái)
一、基于地面的網(wǎng)絡(luò)教育問(wèn)題及衛(wèi)星解決方法
1、衛(wèi)星通信技術(shù)概述
（1）基于IP的衛(wèi)星通信
IP（InternetProtocol），為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。所謂基于IP，是指數(shù)據(jù)通信能透明地遵循IP通信協(xié)議。過(guò)去的VSAT衛(wèi)星通信不能直接支持IP通信協(xié)議，而今天的VSAT能夠很好地支持，且與地面IP通信幾乎相同。人們也稱其為衛(wèi)星數(shù)字通信。
（2）DVB－S
標(biāo)準(zhǔn)衛(wèi)星通信需要制定傳輸信道編碼和調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)。歐洲制定的衛(wèi)星數(shù)字信號(hào)廣播（DigitalVideoBroad－cast－bySatellite，DVB－S）標(biāo)準(zhǔn)，已被國(guó)際上大多數(shù)國(guó)家采用，我國(guó)也于1999年制訂了《GB／T17700－1999衛(wèi)星電視廣播信道編碼和調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)》，與DVB－S標(biāo)準(zhǔn)兼容。
2、具有回傳功能的衛(wèi)星通信技術(shù)
該技術(shù)出現(xiàn)時(shí)間較晚，還未普及，特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)教師端和學(xué)生端的互動(dòng)，具有如下兩種方式：
（1）衛(wèi)星小站直接回傳。如歐洲標(biāo)準(zhǔn)的DVB－RCS，能夠直接通過(guò)小的衛(wèi)星天線將數(shù)據(jù)傳回。
（2）通過(guò)地面網(wǎng)回傳。將基于DVB－S標(biāo)準(zhǔn)的VSAT通信系統(tǒng)和地面互聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)相結(jié)合，形成環(huán)路網(wǎng)絡(luò)。本文中衛(wèi)星通信新技術(shù)特指該技術(shù)（后文簡(jiǎn)稱新技術(shù)）。
3、基于衛(wèi)星通信新技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教育優(yōu)劣分析
傳統(tǒng)衛(wèi)星通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：①通信距離不受地面距離和地形影響且覆蓋面寬，這一特點(diǎn)適合我國(guó)地面通信不發(fā)達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)；②以廣播方式工作，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，使用者越多越便宜；③基于IP的衛(wèi)星廣播可傳輸以文件形式保存的多媒體課件，這一點(diǎn)是傳統(tǒng)廣播電視做不到的，容易和基于TCP／IP協(xié)議的軟件聯(lián)合使用，便于教學(xué)軟件的使用和二次開(kāi)發(fā)。傳統(tǒng)衛(wèi)星通信技術(shù)的劣勢(shì)：①衛(wèi)星帶寬費(fèi)用高，需要達(dá)到一定的教學(xué)點(diǎn)數(shù)，才能實(shí)現(xiàn)和地面網(wǎng)費(fèi)用的平衡；②只負(fù)責(zé)發(fā)送教學(xué)內(nèi)容，教師和學(xué)生間沒(méi)有互動(dòng)，學(xué)生無(wú)法向老師提出問(wèn)題，教師無(wú)法獲知學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，導(dǎo)致教學(xué)效果無(wú)法跟蹤，教學(xué)質(zhì)量得不到保障。而新技術(shù)在解決地面互聯(lián)網(wǎng)多媒體數(shù)據(jù)傳輸路由限制的同時(shí)，也解決了衛(wèi)星雙向通信費(fèi)用較高的問(wèn)題，符合絕大多數(shù)應(yīng)用上行數(shù)據(jù)量少（請(qǐng)求信息為主）、下行數(shù)據(jù)量多（是海量信息或長(zhǎng)時(shí)間的流媒體）的實(shí)際需求。這種方式避免了地面網(wǎng)的劣勢(shì)，減少了衛(wèi)星帶寬的占用。
二、基于衛(wèi)星通信新技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教育應(yīng)用模式
新技術(shù)有效彌補(bǔ)了原有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)教育的不足，主教育／課件制作室里老師上課或者播放課件，能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)送到衛(wèi)星主站，由衛(wèi)星發(fā)送廣播到各個(gè)接收站，接收站再把接收到的視音頻或課件通過(guò)電化教育系統(tǒng)傳到到各個(gè)學(xué)生面前。如果老師提問(wèn)，學(xué)生端可以回答，回答內(nèi)容通過(guò)電化系統(tǒng)連接互聯(lián)網(wǎng)發(fā)回給老師；學(xué)生如果有問(wèn)題，可通過(guò)電化系統(tǒng)連接互聯(lián)網(wǎng)向老師發(fā)出提問(wèn)申請(qǐng)，老師對(duì)于各個(gè)接收站的學(xué)生端可分別準(zhǔn)許他們提問(wèn)（這樣避免了多個(gè)接收站同時(shí)提問(wèn)造成的麻煩），然后學(xué)生的視音頻或文件便可傳給老師。這就形成了老師向?qū)W生傳遞的內(nèi)容通過(guò)衛(wèi)星，學(xué)生向老師傳遞的內(nèi)容通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)完整的環(huán)形結(jié)構(gòu)，圓滿完成了教學(xué)閉環(huán)。該結(jié)構(gòu)適應(yīng)了老師端發(fā)送內(nèi)容較多、發(fā)至各個(gè)學(xué)生端的內(nèi)容一致，而學(xué)生端反饋內(nèi)容較少、因人而異的需求。如果引入一些即時(shí)課堂出題回答軟件，老師拿出題目，學(xué)生作答，學(xué)生則能夠?qū)崿F(xiàn)與老師類(lèi)似面對(duì)面的交流。
三、基于衛(wèi)星通信新技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)組成
基于衛(wèi)星通信新技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)主要由以下5部分組成：
（1）主教室／課件制作室。在一個(gè)多媒體課堂的授課過(guò)程中，將授課信息，包括授課教案、老師講解的視音頻信息等通過(guò)攝像頭和視頻采集卡實(shí)時(shí)采集下來(lái)，同步合并生成課件，然后將錄制好的課件進(jìn)行剪輯和審核，最后加密。
（2）互聯(lián)網(wǎng)。包括專(zhuān)線、ADSL、撥號(hào)等多種方式，負(fù)責(zé)傳送教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生返回信息。
（3）衛(wèi)星廣播站。衛(wèi)星廣播站通過(guò)地面網(wǎng)絡(luò)接收內(nèi)容，并通過(guò)通信機(jī)打包成衛(wèi)星信號(hào)傳輸上星。
（4）衛(wèi)星接收端。衛(wèi)星接收端由室外天線、變頻器、饋線、室內(nèi)衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收卡／接收盒、計(jì)算機(jī)等組成，衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收卡／接收盒安裝在計(jì)算機(jī)上使用。衛(wèi)星接收端從衛(wèi)星信道接收廣播站發(fā)出的信號(hào)，并還原成原始的教學(xué)內(nèi)容。
（5）輔助教學(xué)單元。輔助教學(xué)單元為顯示設(shè)備、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器等，與衛(wèi)星接收端的計(jì)算機(jī)聯(lián)合完成教學(xué)活動(dòng)。
四、基于衛(wèi)星通信新技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)配置
1、硬件平臺(tái)
（1）主教室／課件制作室（授課端）。主要包括計(jì)算機(jī)、攝像頭（帶同步錄音）、視頻采集卡及其配套的多媒體教室。
（2）播出內(nèi)容服務(wù)器單元（授課端）和衛(wèi)星廣播站。主要包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、地面寬帶網(wǎng)絡(luò)接口。
（3）衛(wèi)星終端（學(xué)生端）。包括接收天線等室外設(shè)備、衛(wèi)星接收卡或接收盒、計(jì)算機(jī)等。
（4）輔助教學(xué)單元（客戶端）。按用戶教學(xué)需要配備單機(jī)、局域網(wǎng)、計(jì)算機(jī)教室、投影儀、打印機(jī)、音響設(shè)備等。
2、軟件平臺(tái)
（1）教學(xué)內(nèi)容制作系統(tǒng)（授課端）。包括視音頻壓縮軟件、課件制作軟件、加密軟件等。
（2）課堂教學(xué)系統(tǒng)（授課端）。由以下模塊組成：支持TCP協(xié)議或UDP協(xié)議的教學(xué)軟件、衛(wèi)星信號(hào)接收卡／接收盒驅(qū)動(dòng)程序、接收程序（含設(shè)定衛(wèi)星接收參數(shù)、調(diào)頻道、測(cè)試信號(hào)強(qiáng)度和質(zhì)量的界面、條件接收PID識(shí)別）、解密程序等。
（3）多媒體電子教室軟件（客戶端）。提供了教師進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的平臺(tái)，能夠方便地利用多媒體課件提高教學(xué)質(zhì)量。該軟件只有在客戶安裝了計(jì)算機(jī)教室時(shí)才需要配備。
作者：顧捷 單位：南京中網(wǎng)衛(wèi)星通信股份有限公司
在通信進(jìn)入了高速傳播、大容量寬帶和多媒體個(gè)性化的移動(dòng)時(shí)代,衛(wèi)星通信成為了無(wú)線通信中最特殊的通信方式之一。但是建立在無(wú)線電微波通信系統(tǒng)基礎(chǔ)上的衛(wèi)星通信系統(tǒng)依然存在著一些技術(shù)上的開(kāi)發(fā)問(wèn)題和應(yīng)用難點(diǎn),需要在通信技術(shù)上找到關(guān)鍵的突破點(diǎn)。
1衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本概念
衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一種把衛(wèi)星作為信號(hào)中繼站來(lái)接受和轉(zhuǎn)發(fā)多個(gè)地面站之間微波信號(hào)的通信系統(tǒng)。一個(gè)完整的衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由衛(wèi)星端、地面端和用戶端這三個(gè)部分組成的。在地球上空作業(yè)的衛(wèi)星端在微波通信的傳遞過(guò)程中起的是中轉(zhuǎn)站的作用。包含了星載設(shè)備和衛(wèi)星母體的衛(wèi)星星體在空中接收地面站的電磁波,放大之后再發(fā)送到另一個(gè)地面站。設(shè)立在地表之上的多個(gè)地面站是連接衛(wèi)星系統(tǒng)和地面公眾網(wǎng)的固定接口和傳送點(diǎn),由地面衛(wèi)星控制中心、跟蹤站、遙測(cè)站和指令站等部門(mén)構(gòu)成。人們連接網(wǎng)絡(luò)的用戶端通過(guò)地面站傳送出入衛(wèi)星系統(tǒng)的微波信號(hào),形成龐雜而寬泛的通信鏈接。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的覆蓋范圍很廣,在衛(wèi)星信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)的任意地點(diǎn)都能夠順利進(jìn)行通信,不會(huì)因?yàn)榫嚯x的變化而影響通訊信號(hào)的好壞。衛(wèi)星通信的電磁波主要在大氣層以外的區(qū)域傳播,微波傳遞的性質(zhì)較為穩(wěn)定。所以衛(wèi)星通信的工作頻帶寬,通信質(zhì)量好。即使部分在大氣層內(nèi)部傳播的電波會(huì)受到天氣的影響,也仍然是一種信號(hào)穩(wěn)定性和通訊可靠性很高的通信系統(tǒng)。但是,運(yùn)行在高空軌道上的衛(wèi)星在同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸時(shí),傳遞速率會(huì)延遲到秒級(jí),電磁波的精確度也會(huì)有所下降,用于語(yǔ)音通話時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯的中斷現(xiàn)象。衛(wèi)星在高空上的位置是按照預(yù)定軌跡運(yùn)行的,因此,衛(wèi)星始終處于一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài),然而衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的線路連接都是無(wú)線鏈路,管理微波接收和微波傳遞的控制系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜,不易操縱和操作。
2衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1成本和需求之間的矛盾
現(xiàn)代的大眾通信集中體現(xiàn)為寬帶互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信。衛(wèi)星通信在寬帶領(lǐng)域中不及光纖寬帶便利迅捷,在移動(dòng)領(lǐng)域中也沒(méi)有地面蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。在移動(dòng)的長(zhǎng)途通信費(fèi)大幅下降的情況下,衛(wèi)星長(zhǎng)途通信的轉(zhuǎn)發(fā)器費(fèi)用卻沒(méi)有任何變化,大大提高了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的運(yùn)行成本。這種成本高需求低的矛盾是衛(wèi)星通信系統(tǒng)面臨的最大尷尬。
2.2寬帶IP的傳輸和實(shí)現(xiàn)問(wèn)題
中國(guó)當(dāng)前的寬帶IP衛(wèi)星系統(tǒng)基本上都采用的是ATM的傳輸技術(shù)。這種技術(shù)的性能支持衛(wèi)星通信系統(tǒng)相關(guān)的指標(biāo)要求,實(shí)現(xiàn)起來(lái)卻很困難。在衛(wèi)星ATM需要分層實(shí)現(xiàn)的說(shuō)法上有兩種不同的觀點(diǎn)就是否改變現(xiàn)有衛(wèi)星協(xié)議結(jié)構(gòu)的問(wèn)題展開(kāi)著激烈的爭(zhēng)論。含有ATM交換機(jī)的子網(wǎng)移動(dòng)性管理因?yàn)檫^(guò)于復(fù)雜,至今也還沒(méi)有找到解決的方案。
2.3數(shù)據(jù)傳遞的速度和效率問(wèn)題
信息時(shí)代最需要的就是傳遞信息的快捷方式。建立在頻分復(fù)用和碼分復(fù)用技術(shù)基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)傳遞方式已經(jīng)滿足不了衛(wèi)星通信日益增長(zhǎng)的用戶需求。雖然隨后又研發(fā)出了分組交換技術(shù),但長(zhǎng)距離傳輸延時(shí)的問(wèn)題還需要更加有效的技術(shù)和措施來(lái)降低傳輸延時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的影響。
3衛(wèi)星通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
3.1數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)
數(shù)據(jù)壓縮不僅可以節(jié)約傳輸時(shí)間和存儲(chǔ)空間,還能提高通信的便捷性和頻帶的利用率。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在處理數(shù)據(jù)的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域里已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟了。不管是靜態(tài)的數(shù)據(jù)壓縮還是動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)壓縮都可以為衛(wèi)星通信系統(tǒng)在時(shí)間、頻帶和能量上帶來(lái)相對(duì)較高的傳輸效率。例如ISO對(duì)靜態(tài)圖像壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)和CCOTT的H.26標(biāo)準(zhǔn),以及MPEG62設(shè)計(jì)中的同步交互性和多媒體等技術(shù)都成為廣泛應(yīng)用于多媒體壓縮的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。
3.2多媒體準(zhǔn)信息同步技術(shù)
衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳輸中所使用的多媒體準(zhǔn)信息同步技術(shù)大致可以分為連續(xù)同步和時(shí)間驅(qū)動(dòng)同步這兩類(lèi)。在衛(wèi)星的多媒體通信中,可以選用緩沖法、反饋法或者時(shí)間戳法來(lái)實(shí)現(xiàn)多媒體準(zhǔn)信息的精確同步。目前開(kāi)發(fā)出來(lái)的同步技術(shù)有建立在近似同步時(shí)鐘基礎(chǔ)上的“多業(yè)務(wù)流同步協(xié)議”和以時(shí)間因果同步為特色,支持分布式協(xié)議的“多信息流會(huì)話協(xié)議”。
3.3智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)
要成功傳輸多媒體信息,對(duì)通信系統(tǒng)的帶寬要求是2500MHz及以上。降雨等天氣因素和地面吸收電磁波等客觀的影響因素都會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的突發(fā)錯(cuò)誤。為了完成多波束覆蓋的范圍最大化,研究智能高性能天線的技術(shù)開(kāi)發(fā)和具體應(yīng)用是十分必要的。例如,衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以在平時(shí)采用多波束快速跳變系統(tǒng),在需要完成跟蹤和同頻復(fù)用的低軌道系統(tǒng)中采用蜂窩式天線,在星上和同步軌道系統(tǒng)中采用相控陣列天線。
3.4衛(wèi)星激光通信技術(shù)
衛(wèi)星通信對(duì)傳輸速率的要求很高,就目前來(lái)說(shuō),衛(wèi)星通信系統(tǒng)的載波都是電磁性的微波。但微波天線能夠接受和傳遞的微波數(shù)量是有限的,這就需要激光通信的輔助甚至替換。激光通信技術(shù)可以在減輕衛(wèi)星密度重量和體積大小的同時(shí)增大衛(wèi)星的通信量,提高衛(wèi)星通信的保密性、可靠性和傳輸速率。而且衛(wèi)星通信的激光傳輸之間是不會(huì)相互干擾和影響的,是衛(wèi)星通信在未來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)。
4結(jié)束語(yǔ)
和其它通信系統(tǒng)相比,衛(wèi)星通信系統(tǒng)多具有的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)是不可比擬的。但同時(shí)也存在著一些缺陷和不足。發(fā)展至今,衛(wèi)星通信的成本問(wèn)題、寬帶IP問(wèn)題和數(shù)據(jù)速率問(wèn)題是最主要也是最緊要的問(wèn)題難點(diǎn)。要想解決這些問(wèn)題和難點(diǎn),就要完善和開(kāi)發(fā)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信質(zhì)量和效率的有效提高。
