卫星通信作用
卫星通信作用范文第1篇
中的佼佼者。文章介绍了VSAT系统的组成，VSAT网的分类，VSAT 通信的特点和系统参数，最后论
述了VSAT卫星通信网络在交通安全应急通信系统中的应用。
关键词：VSAT卫星转发器 交通安全应急通信系统
人们不会忘记2008年5月12日14时28分,我国四川省汶川县发生里氏8级地震,根据国务院颁布的数据统计显示,此次灾害造成了超过8万名的同胞罹难，直接财产损失8000余亿元。当地面通信系统被破坏时，卫星唯一的应急通信手段,在抗震救灾的关键时刻发挥了至关重要的作用。汶川8级特大地震，使得地面通信设施遭受了严重破坏，一时陆地交通及通信指挥联络严重瘫痪，地震发生仅12分钟，中国电信汶川县分公司员工冒着生命危险从一拣摇摇欲坠、随时可能垮塌的6层办公楼中抢出一部海事卫星电话，向外界发出了汶川求援第一声，为党和政府快速组织救援提供了关键信息。 5月13日，震中映秀镇对外音信全无，中国卫通员工背负卫星电话通过水路快艇和徒步爬行方式，经7小时艰苦跋涉，于21时06分赶达映秀镇，第一个将震后灾情用卫星电话汇报给成都指挥中心。
近年来，应急移动卫星通信系统广泛应用于“抗击雪灾”、“抗震救灾”和“奥运安保”等重大事件的公共安全通信保障工作，为各级领导及时掌握现场情况，做出正确决策发挥了突出作用。卫星通信在我国灾害应急体系中占有重要地位，国务院公开实施了《国家突发公共事件总体应急预案》，应急卫星通信系统的建设，是国家突发公共事件总体应急预案的具体实施，建立统一指挥、功能齐全、先进可靠、反应灵敏、实用高效的国家公共安全应急体系技术平台。VSAT卫星通信系统就是应急通信保障系统中的佼佼者。
VSAT概述
VSAT是指直接设在使用地点并可直接联接用户设备的小型卫星通信地球站。卫星通信自60年代开始商用以来，获得了迅速的发展，现已成为不可缺少的现代通信手段之一。20世纪80年代最先在美国兴起，发展速度很快，是30多年来卫星通信技术的转折性发展。VSAT系统由室外单元和室内单元组成。室外单元即射频设备，包括小口径天线、上下变频器和各种放大器；室内单元即中频及基带设备，包括调制解调器、编译码器等，其具体组成因业务类型不同而略有不同。 VSAT网根据业务性质可分为数据通信网、语音通信网和电视卫星通信网三大类。目前，国内VSAT通信业务向社会开放经营； VSAT直译为“甚小口径终端”，指天线直径小于2.4m，G/T值低于19.7DB/K，是由大量地面站构成的卫星传输系统。由于VSAT系统可以直接安装到客户端，使用户、家庭和个人可以直接利用卫星通讯；同时，系统能提供高品质的数据、语音、图像，较能满足现代通讯发展的需要，是传统卫星通讯方式的重大突破和发展。VSAT系统已成为现代卫星通讯的一个重要分支，是21世纪初卫星通讯三大重要发展方向(包括VSAT、行动卫星通讯、直播卫星)之一。
VSAT系统的组成
VSAT卫星通信系统由空间和地面两部分组成。空间VSAT卫星通信系统的空间部分就是卫星，一般使用地球静止轨道通信卫星，卫星可以工作在不同的频段，如C、ku和Ka频段。星上转发器的发射功率应尽量大，以使VSAT地面终端的天线尺寸尽量小。2.2、地面VSAT卫星通信系统的地面部分由中枢站、远端站和网络控制单元组成，其中中枢站的作用是汇集卫星来的数据然后向各个远端站分发数据，远端站是卫星通信网络的主体，VSAT卫星通信网就是由许多的远端站组成的，这些站越多每个站分摊的费用就越低。一般远端站直接安装于用户处，与用户的终端设备连接。
分类
VSAT网根据业务性质可分为三类：
以数据通信为主的网，这种网除数据通信外，还能提供传真及少量的话音业务；
以话音通信为主的网，这种网主要是供公用网和专用网话音信号的传输和交换，同时也能提供交互型的数据业务；以电视接收为主的网，接收的图像和伴音信号可作为有线电视的信号源通过电缆
VSAT 通信的特点
VSAT之所以获得如此迅猛的发展，除了它具有一般卫星通信的优点外，还有以下主要特点：
VSAT是真正的全球通信，覆盖面广、容量巨大、通信不受地理环境和气候条件的限制；
地面站设备简单，体积小，重量轻，造价低，安装与操作简单。VSAT小站可直接安装在用户所在的楼顶、轮船或汽车上等，可直接与用户终端接口；
组网灵活方便。由于网络部件模块化，便于调整网络结构，易于适应用户业务量的变化；
通信质量好，可靠性高。链路环节少，故障率低，通信畅通率高，适于多种业务和数据率；
直接面向用户，特别适用于用户分散、稀路由和业务量小的专用通信网。
由于上述种种技术优点，因此VSAT是构建交通应急通信网络的最佳方案。
系统参数
外向载频：信息速率512KBPS，12FEC，BPSK调制方式，时分复用（TDM）。内向载频：信息速率128KBPS，12FEC，BPSK调制方式，频分多址、时分多址混合方式（FDMA TDMA）。误码率：EB No＞6.5dB时，小于1×10－7。数据通信速率：异步：75-19.2kbps；同步：（采用接口规程）1.2-56kbps；同步：（位透明）1.2-65kbps；规程：SDLC、X.25，BITT（位透明方式）；电气接口：主站：RS-232C、RS-449、V35（DTE、DCE均可）；小站：RS-232C（DCE）。电路连接模式：点对点连接、点对多点连接。语音通信：采用RELP（残余激励线性预测）编码。接口：主站：用户交换机（PABX）－四线E8M。小站：电话机DTME，工线环路信号，RJ11连接器用户交换机（PABX）－四线E8M。传真：带内模拟（G3），基带（G3或G4）。
VSAT卫星通信网络在交通安全应急通信系统中的应用
不仅仅发生在陆上城市人口密集区，同时也会在远洋、内陆江河以及一些偏远地区，发生塌方、洪水、地震或沉船等事故发。交通安全应急通信系统的建设主要以VSAT卫星通信系统为主，在辅以其它通信方式(如水上VHF安全通信、Inmarsat A、B/M、C和F标准岸站和陆上搜救协调通信网等全球海上遇险安全通信系统(GMDSS))。因各安全通信系统建立的侧重不同，通过VSAT卫星通信网的建立，将各个分散的安全通信系统有机的结合在一起，形成覆盖面广、互为补充、功能齐全、安全可靠的交通安全应急通信系统。
1、交通安全应急通信中VSAT卫星通信网的组成
根据VSAT系统传输业务种类，VSAT卫星通信网的网络结构有星形、网状或者星形／网状混合三种，网状网不需要主站，各小站之间可以任意建立通信链路，并且是以信道为基础、以话音通信为主的系统。但该网硬件设备和系统软件技术复杂，系统成本较高。交通安全应急通信是在原有通信系统遭破坏或发生紧急情况下，保证通信畅通，主要以移动的车载站和船载站为主，小站硬件设备不可能过于复杂。因此，选择点到多点双向通信的星形网作为交通安全应急通信系统中VSAT卫星通信系统的网络结构。
（1）主站(中心站)
主站是VSAT网的核心，使用大型天线，Ku波段为3.5～8m，C波段为7～13m。由高功率放大器、低噪声放大器、上/下变频器、Modem以及数据接口设备等组成。通常与主计算机配置在一起。为了对全网进行监测、控制、管理与维护，在主站设有网络监控与管理中心，对全网运行状态进行监控管理，如VSAT小站及主站本身的工作状况、信道质量、信道分配、统计、计费等。因主站关系到整个VSAT网的运行，通常配有备用设备。
（2）小站
小站由小口径天线、室外单元和室内单元组成。室内和室外单元通过同轴电缆连接。VSAT小站选择尺寸小的偏馈天线；室外单元包括GaAsFET固态功率放大器、低噪声FET放大器、上/下变频器及其检测电路等，并组装成一个部件设置在天线馈源附近；室内单元包括Modem、Codec和数据接口等。室内和室外单元通常采用固化部件，便于安装与维护，可直接与数据终端连接。
（3）卫星转发器
卫星转发器亦称空间段，交通安全应急通信系统中VSAT的卫星转发器主要使用C波段和Ku波段转发器。
卫星通信传输链路由发射地球站卫星转发器接收地球站的传输链路组成。其中发射地球站卫星转发器的线路称为上行线路；卫星转发器接收地球站的线路成为下行线路。在VSAT网内，有主站通过卫星向远端小站发送数据成为外向传输；小站向主站发送数据称为内向传输。
2、交通安全应急通信系统VSAT工作频段选择
VSAT卫星通信网使用的频段主要有C波段和Ku波段。根据交通安全应急通信系统应用的需要，VSAT卫星通信工作频段首选是通信质量较好且天线尺寸小Ku波段。但考虑交通安全应急通信是在各种极端和日常通信中断时的应用，而Ku波段在暴雨情况下，上行或下行链路瞬间雨衰量可超过20dB，C波段最大雨衰量一般不超过1dB。因此，交通安全应急通信的工作频段选择C波段和Ku波段两种通信方式，即在我国海上采用C波段，在内陆采用Ku波段。
卫星通信作用范文第2篇
空间对抗环境下美国军事卫星通信面临三类威胁
《报告》认为，美军全球力量投送严重依赖空间系统，导致美国的潜在对手在发展“反介入/区域拒止”作战能力时，将空间对抗能力作为重点。因此美国构建下一代军事卫星通信体系时，首先应考虑军事卫星通信体系适应日趋激烈的空间对抗环境的问题。
《报告》分析了美国军事卫星通信体系面临的三类威胁：一是物理攻击，包括利用动能和定向能武器击毁美军卫星、利用多种手段打击卫星地面站等；二是电子攻击，主要是利用干扰机对美军通信卫星的上行和下行链路进行干扰；三是网电攻击，包括截获、篡改卫星数据，以及通过恶意手段控制美军的卫星、卫星地面站以及用户终端等。
《报告》认为，敌方使用隐蔽攻击手段的可能性更大，电子攻击将是最常用的手段。由于技术要求高、发射阵地易被美国发现并遭受反击等原因，动能反卫武器使用的可能性较小。况且，动用动能反卫武器意味着冲突剧烈升级，将导致其他国家空间资产的严重损失。
可供选择的技术手段
报告认为，保护美国军事卫星有一系列技术手段可供选择：
一是提高美国军事卫星通信体系的防御能力。防御能力包括被动防御能力和主动防御能力。被动防御用于保证军事卫星通信体系在敌方攻击下维持生存并持续提供通信服务，具体手段包括：跳频扩谱、天线开槽/调零、星上信号解调/解码、数据交织/加密、建立星际链路，以及提高卫星抗电磁脉冲和地面站抗打击能力等。主动防御旨在拦截并破坏敌方的攻击行动，具体手段包括：利用卫星上的动能或非动能武器，拦截敌方反卫武器；在太空部署专门的护卫卫星，保护己方卫星；提高己方卫星的机动能力，以躲避反卫武器攻击；使用常规武器由地面打击敌方反卫武器等。
二是增大敌方破坏美国军事卫星通信体系的难度。具体包括：①将一个卫星星座具备的任务能力分解到更多卫星上，使多项军事任务不依赖于一个卫星星座；②将卫星有效载荷分散到更多的卫星上；③在轨备份卫星，增加星座中的卫星数量。这些手段使每颗卫星只承担整个体系的一小部分任务，因此即便某颗卫星遭到攻击，对体系整体能力的影响有限。
三是储备备用的军事卫星通信系统。包括：①储备卫星有效载荷，需要时搭载在其他军用、商用甚至他国的卫星平台上快速发射；②储备完整卫星，需要时快速发射；③储备机动型卫星地面站和卫星地面控制设施，必要时替换受损设施。
四是使用其他通信装备替代军事卫星通信系统。可供选用的替代装备包括商业通信卫星、机载通信装备、地基无线电通信设施等。另外，还可通过改进武器系统，缩减其卫星通信需求，进而减小对军事卫星通信系统的依赖，缓解系统遭攻击后对美军作战的影响。
美军应根据作战需求选择适用的卫星通信防护手段
《报告》认为，在美国国防预算削减的情况下，上述手段不可能同步发展。对不同的军事卫星通信用户而言，由于作战需求不同，优先采取上述何种技术手段也会有所差异。
《报告》以美军在太平洋地区应对敌方“反介入/区域拒止”作战为背景，针对“全球监视与打击”、“特种作战”、“战略部队作战”三大优先任务对军事卫星通信的要求，分析提出了下一代军事通信卫星体系优先采取的防护手段：一是通过提高防御尤其是被动防御能力，应对电子和网电攻击；二是通过卫星任务能力分散配置、卫星有效载荷分散部署以及在轨备份卫星等，应对敌方物理攻击。
未来美国军事卫星通信体系应采用三级防护架构
《报告》对美国下一代军事通信卫星体系的构建提出了6条建议。其中最核心的建议是将美国军事卫星通信体系由目前的两级防护架构（“有防护”和“无防护”通信卫星系统），调整为三级防护架构（“高级防护”、“中级防护”和“低级防护”通信卫星系统）。
高级防护系统供战略层级用户（导弹预警、核指挥控制、总统语音通信等）使用，主要由当前有防护的通信卫星系统（“军事星”、“先进极高频”卫星等）构成；中级防护系统供战术层级用户使用，防护水平略低于高级防护系统，其建设所需资源考虑从现有的无防护通信卫星系统项目（“宽带全球卫星通信”、“移动用户目标系统”以及商业卫星租用项目等）中抽取；低级防护系统供不重要的用户使用，主要通过从商业部门采购卫星通信服务的方式获取，无需军方自行建设整个系统。《报告》认为，军事卫星通信体系架构调整后，将利于以更低的成本，让更多的军事卫星通信得到适当防护。
《报告》提出的另外5条建议分别是：①邀请日本、澳大利亚和韩国等，与美国合作建立太平洋地区的中级防护通信卫星系统。如能照此实施，伙伴国在分担支出的同时，还可相应共享卫星系统。虽然这么做要解决政治和卫星操控问题，但也会使潜在敌人在制定打击任何受保护卫星或搭载的受保护载荷的计划时变得更为谨慎。②通过提高美军打击敌方反卫武器发射阵地的能力、吸引更多伙伴参与美国军事空间项目、利用他国卫星搭载美军载荷等措施，增大敌方动能反卫武器的使用成本和风险，迫使其转向发展电子和网电攻击等美军相对易于应对的手段。③尽可能利用现有项目填补美军卫星通信能力缺口。④适当引入竞争，降低采办成本和风险。对于那些不需要进行新开发、同时不止一家合同商已生产出所需产品的情况，引入竞争模式将有利于削减费用、提升性能和实现创新。对于那些只有一家合同商竞标的产品，再人为引入竞争模式，让另一家合同商为此进行额外的开发或开启额外的生产线，无疑会对政府造成更多的资金浪费。⑤由一个军种统管军事卫星通信项目，实现卫星、地面控制设施和用户终端的同步发展，避免卫星已经发射但用户终端部署滞后等问题。
“先进极高频”（AEHF）-2卫星。
卫星通信作用范文第3篇
1)地球站与空间站之间的通信;2)空间站之间的通信;通过空间站的转发或反射来进行的地球站相互间的通信(也就是通常所称的卫星通信，卫星就是一种空间站)。实际上，这二者是密切相关的，甚至可以结合为一个大系统，因为地球站与空间站之间以及空间站之间的通信，也常常需要通过通信卫星的转发或中继来进行，并与地面基础设施相联系。故笔者认为，从信息传输的角度看，前二者也是一种广义的卫星通信(美国有关部门和刊物星通信产业发展的评估中，将其宇航局(NASA)的深空通信等也纳入卫星通信的范畴内。
20世纪60年代以来，卫星通信迅速发展，在军事和民用领域得到了十分广泛的应用;70〜80年代达到了鼎盛时期。80年代末、90年代以后，由于光纤通信和地面蜂窝移动通信的崛起，传统的国际、国内长途通信和陆地移动通信业务已不再属于卫星通信的主要领地。在接下来的相互竞争、互为补充的发展中，卫星通信扬长避短，重新找到了自己的位置。近几年来，卫星通信在美、欧、日等发达国家实现了产业化和国际化，年收入达900多亿美元，年均增长率高达13%。毫无疑问，在军事应用中，卫星通信仍然是其主要的通信手段，是其他通信手段所不能取代的;在经济、政治和文化领域中，卫星通信不仅有效地补充了其他通信手段的不足或不能(如海事、远程航空的通信等)，而且作为大众传媒(如视频和音频广播)，“最后一公里到户”的接入，防灾、救灾、处理突发事件的应急通信等，均大有作为。此外，近年来深空探测和载人航天活动的频繁活动，极大促进了卫星通信的发展，也是一大亮点。
总之，在社会需求牵引和技术发展推动的双重作用下，21世纪的卫星通信正在向一个新的水平攀升，许多新技术或发展动向自然引起人们的关注。本文拟就当前卫星通信技术的若干热点作一些概括和综述，内容涉及宽带卫星通信系统的发展现状与趋势，卫星移动通信业务的系统与技术，空间通信网的构建与技术等，供有兴趣的读者参考。
2宽带卫星通信系统的现状及发展趋势
2.1宽带卫星通信的基本概念宽带卫星通信是指利用通信卫星作为中继站在地面站之间转发高速率通信业务，是宽带业务需求与现代卫星通信技术相结合的产物，也是当前卫星通信的主要发展方向之一。
作为宽带卫星通信系统中继节点的宽带通信卫星(也称多媒体卫星)一般具有较宽的带宽、很高的EIRP(等效全向辐射功率)和G/T(品质因数)值，并且通常具备星上处理和交换能力。利用宽带通信卫星可以向USAT(极小口径终端)提供双向高速因特网接入和多媒体业务。
需要说明的是，由于卫星的带宽容量远小于光纤线路，后者的通信容量通常以吉比特每秒来计;而对于卫星通信来说，信道速率达到几十兆比特每秒以上一般就可称为宽带通信。
2.2宽带卫星通信系统的发展现状及典型应用
追溯卫星通信的发展史，其一出现就进入了宽带应用一模拟电视传送，近些年又应用于数字电视、卫星直播电视等(如美国的DirecTV、Echostar，欧洲Eutelsat的HotBird等)。但其“现代化”则是伴随着IP技术的出现而出现的，尤其是因特网的广泛使用加速了现代宽带卫星通信的发展步伐。从20世纪90年代起，全球陆续提出了许多个宽带卫星通信系统，其中既有采用对地静止轨道(GSO)卫星作为中继节点(如美国的DirectPC和Spaceway)，也有采用非对地静止轨道(NGS0)卫星作为中继节点的(如Teledesic和Skybridge)。文献[1]给出了国际上提出的比较有代表性的宽带卫星通信系统的主要特性并进行了分析。但是由于受到地面光纤通信网迅速发展以及“铱”系统等商业运作失败的影响，这些被提出的系统至今没有一个真正投入应用。
由于专门建设一个覆盖全球的宽带卫星通信系统需要很大的投资，市场风险极大，尤其是采用NGSO卫星星座的低轨道宽带卫星通信系统。因此，先发射一颗宽带GSO卫星建立一个区域性宽带卫星通信系统来解决卫星宽带接入问题是一种明智的选择。基于此，泰国的Shin卫星公司(SSA)在2005年正式发射了一颗宽带通信卫星(IPSTAR-1)来提供区域性宽带卫星通信业务。图1给出了IPSTAR-1卫星的波束覆盖图，表1给出了该卫星及系统的主要技术特性[2]。从图1和表1看到，该系统是一个区域性宽带卫星通信系统，能够解决亚太地区用户通过卫星实现宽带接入的问题，当然其商业运作能否成功还有待时间的检验。
宽带卫星通信系统的典型应用包括：娱乐(如视频点播、电视分发、交互式游戏、音乐应用、流媒体等)、因特网接入(如高速因特网接入、多媒体应用、远程教学、远程医疗等)、商业(如视频会议、企业对企业的电子商务等)、话音和数据中继(如IP话音、文件传输等)等。
有关统计分析指出，全球目前在卫星固定通信的4200多个标准转发器中，视频业务约占62%，数据业务占24%，话音业务下降到14%;而在业务收入方面，视频业务占总收入的70%以上。因此可以认为，卫星视频业务在今后一段时间内仍将是卫星通信的主要应用领域和发展方向，卫星宽带通信尚处在发展的培育期。
2.3宽带卫星通信系统需解决的主要技术问题[3~7]
卫星通信内在的大覆盖范围、以广播和组播模式工作的特性，使得它们能够提供高速因特网连接和多媒体远距离传输。但要发挥这些优势，除了人们所熟知的采用大型星载可展开式天线和多波束相控阵天线、增大卫星功率和带宽、使用更高效的星上电源系统、采用更先进的高效调制和编码技术等常规措施外，还有下列一些技术问题需要解决：
1)宽带卫星通信系统空中接口的标准化为了推广应用、降低成本，采用标准接口是发展趋势。目前美国电信工业协会(TIA)和欧洲电信标准学会(ETSI)分别对此规定了几个标准的接口，表2给出了其中3个空中接口标准主要技术特性的比较。
2)星上处理及交换技术
为满足用户对传输时延、终端小型化、误码率等方面的要求，宽带通信卫星采用星上处理和交换技术是一种比较好的解决办法。传统的通信卫星一般采用弯管式转发器，卫星只是完成变频、放大等基本功能，对信号不进行任何处理。为实现波束间交换，可采用载波处理转发器，卫星是以信号载波为单位在射频或中频上对信号进行交换，但对信息内容不进行处理。最适合宽带卫星通信业务的是全处理转发器，卫星不仅需要完成信号的解调、译码，还需要一定的信令处理和路由选择能力，能实现信息的星上交换(比如星载ATM交换机)。
3)卫星IP(IPoS)技术
由于卫星信道具有较大的并且可能是可变的分组往返时延(RTT)、大的时延带宽积、前/反向信道不对称使用、较高的信道误码率及信号衰落等。把为地面网络设计的TCP/IP直接应用于卫星通信会导致其工作效率低下，需采取一些措施予以解决，比如，在协议上进行改进或对链路进行分段，文献[7]对此给予了详细描述，并给出了许多试验结果。
4)服务质量(QoS)
保证用户得到所需要的QoS是宽带卫星通信业务成功的关键，包括以下几个方面：
时延：把分组从发送方传输到接收方所需的时间;
时延抖动：端一端传输时延的变化程度;吞吐量：2个端点之间能够维持的最大数据传输速率;
丢包率：未成功传输分组数与总传输分组数的比例;
可靠性：网络可用度的百分比，主要决定如降雨和大气这样的环境参数。
5降雨损耗
目前，宽带卫星通信系统主要采用Ka、Ku频段以获得较宽的可用带宽和较小的地面站天线口径，但这些频带的电波传播特性受降雨衰耗的影响较大。根据实验和实际应用的结果，采用上行链路功率控制(UPC)和自适应编码调制可以基本解决这个问题。比如NASA的ACTS卫星采用了RS码和卷积码级联，晴朗天气情况下，其误比特率可达到10—12,有雨衰的情况下，至少99%的时间可以达到。
3卫星移动通信系统的发展现状及关键技术
3.1卫星移动通信的基本概念
卫星移动通信是指利用通信卫星作中继站实现移动用户之间或移动用户与固定用户之间相互通信的一种通信方式。它是传统的卫星固定通信与地面移动通信交叉结合的产物。从表现形式来看，它既是一个提供移动业务的卫星通信系统，又是一个采用卫星作中继站的移动通信系统，所利用的卫星既可以是GSO卫星，也可以是NGSO卫星，如中等高度地球轨道(MEO)、低高度地球轨道(LEO)和高椭圆轨道(HEO)卫星等。
虽然世界上地面通信网络已趋于完善，但受地理条件和经济因素的限制，地面蜂窝系统不可能达到全球无缝覆盖。以我国为例，在偏远地区，地面网络的广泛覆盖仍然遥遥无期;在沿海岛屿众多的地方，建设地面网络非常困难;在发达地区的某些偏远地方同样没有地面蜂窝网的覆盖;野外勘探，飞机，远洋运输船只，远离城市的旅游探险者，以及紧急搜索、救援人员等都需要一种不受地域、天气限制的移动通信手段;西部地区疆域广阔，但多为荒漠和戈壁，人烟稀少，卫星移动通信将显示出独具的优势;尤其是发生重大毁灭性自然灾害的地区，地面网络多数会遭到破坏，而卫星移动通信可能是惟一幸存的通信手段。所以，卫星移动通信是一种大有可为的通信方式，具有广阔的应用前景。
需要指出的是，卫星移动通信系统是作为地面蜂窝系统的补充而存在的，主要用于满足低业务密度的应用环境。卫星波束如同能覆盖许多个不同类型蜂窝小区的“伞”，可用来覆盖相邻地面蜂窝网之间的缝隙、地面蜂窝网不能覆盖的区域、为暂时过载的小区提供补充通信业务等。
3.2国内外发展概况
至今我国尚无自建的民用卫星移动通信系统，国际上目前可以使用的卫星移动通信系统主要包括：
1)对地静止轨道(GS0)卫星移动通信系统
提供全球覆盖的卫星移动通信系统有国际海事卫星(Inmarsat)系统;提供区域覆盖的卫星移动通信系统有北美移动卫星(MSAT)系统、亚洲蜂窝卫星(ACeS)系统、瑟拉亚卫星(Thuraya)系统;提供国内覆盖的卫星移动通信系统有日本卫星(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ACeS。
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年开始经营以来，全球使用该系统的国家已超过160个，用户从初期的900多个海上用户已发展到今天包括陆地和航空在内的29万多个用户。为了满足不断增长业务的需要，已开始发射第四代海事卫星。第四代卫星为1个全球波束、19个宽波束和228个点波束。提供用户终端的卫星等效全向辐射功率强度为67dBW(点波束)，其IP业务最高速率可达432kbit/s，可应用于互联网、移动多媒体、电视会议等多种业务。
2)非静止轨道(NGSO)卫星移动通信系统
卫星通信作用范文第4篇
随着视频会议、远程医疗、远程教育、电子购物、远程监控、应急通信等交互式多媒体应用的日趋普及，用户的多媒体业务需求快速增长，卫星宽带多媒体传输逐渐成为世界各国卫星通信研究的新热点。近年来，欧美一些发达国家陆续建设了多个卫星宽带多媒体系统，中国的卫星宽带多媒体传输技术虽较欧美有一定差距，但已将推进卫星宽带多媒体系统建设作为未来卫星通信的重要发展方向之一。
欧奠：先进技术带来更多服务
欧美地区发达国家早在20世纪80年代就全面开展了卫星多媒体传输技术的研究，90年代开始进入规模商用阶段。1997年，美联邦通信委员会（FCC）启动多媒体卫星通信系统牌照申请工作，各公司可以自主申请卫星多媒体专用频段，包括Ka频段、Q/V频段和Ku频段。
进入21世纪后，全球卫星宽带多媒体进入了快速发展阶段.欧美发达国家陆续建设了多个卫星宽带多媒体系统.较有代表性的有：麦考通信公司的Teledesic系统、休斯公司的太空之路（Spaceway）系统、欧洲卫星通信组织的Eutelsat系统、欧洲航空局的Artemis卫星系统、EuroSkyway卫星系统、美国Viasat公司的Ka宽带星系统等。
Teledesic系统是由微软公司和麦考通信公司筹建的一个着眼于宽带业务发展的低轨道卫星通信系统。系统原计划由840颗卫星组成，均匀分布在21个轨道平面上，实际使用后简化到288颗：Teledesic系统的每颗卫星可提供lo万个16kb/s的话音信道，整个系统峰值负荷时，可提供超出100万个同步全双TEl速率的连接。该系统同时支持视频会议、交互式多媒体通信以及双向高速数据业务。Teledesic系统以卫星为通信节点，构建星间交换网络，具备全球覆盖能力，是名副其实的“全球空间互联网”，但由于其后续投入巨大.投资回报率低，发展受到了很大的制约。
休斯公司从2000年起开始研制太空之路（spaceway）卫星宽带多媒体系统，采用分阶段部署的方案。2005年，由休斯公司和波音公司共同研制的太空之路1号（SpacewayF1）成功进入预定轨道，这是美国直播电视公司DirectTy的首颗Ka频段高清直播卫星，标志着电视直播进入高清时代。2006年，太空之路2号（Spaceway F2）发射升空，为DirectTy的八个新市场提供本地高清电视节目广播服务。太空之路1号和2号一同工作，使得DirectTV公司具备传送1500多个本地高清频道和150多个国家高清频道的能力。2007年发射的太空之路3号（spaceway-3）是第三代卫星宽带技术的代表，其星载转发器全部为Ka频段，数据传输能力可达到同期Ku频段卫星的五到八倍，支持全网格结构的多媒体IP接入。其核心技术为星上IP交换处理技术和多点波束技术、在星上即可完成对地面用户数据的接收、处理和路由等功能，实现数据的单跳传输，大大降低数据延迟，从而使卫星网格传输成为可能，点对点速率高达440Mbps。
2010年，欧洲卫星通信组织和美国卫讯公司合作开发的Eutelsat卫星是欧洲首颗全Ka频段大容量宽带多媒体通信卫星，该星采用了最先进的Ka波段点波束设计，用于向欧洲、中东及非洲部分地区提供高速宽带、视频和数据应用等服务。Eutelsat系统的地面网络由10个与互联网骨干网相接的地面站组成，地面站采用了美国卫讯公司的SurfBeam技术和设备，搭载82个Ka波段237MHz宽带转发器，即82个点波束，每个点波束数据吞吐量为457Mb，卫星频率复用率极高，可达20次，总吞吐量达到70Gb/s，是标准Ku波段通信卫星的38倍，用户终端数量可达200万。
2011年，美国卫星通信设备及宽带服务提供商Viasat的首颗宽带通信卫星Viasat 1升空，这是全球首颗总数据吞吐量超过100Gbps的全Ka波段的大型宽带多媒体卫星，其总容量超过140Gbps，超过北美地区其他所有商用卫星容量总和。作为下一代宽带通信卫星的代表，Viasat 1卫星应用Ka波段多点波束和频率复用技术，使卫星总带宽增加到最大限度。该卫星的超大容量可满足未来十年加速增长的多媒体互联网接入服务对卫星带宽的需求，并可以更快的数据传输速度和更高的数据量，使用户能以合理的价格获得更好的宽带体验。
Viasat 1卫星共有72个点波束，其中63个点波束为美国本土提供多媒体宽带互联网业务，其他9个点波束则为加拿大农村地区用户提供宽带服务。该系统由星上系统以及SurBeam2地面系统组成，地面系统包括卫星用户终端（Ka波段蝶形天线和卫星调制解调器）、网关卫星地面站及网络操作中心，提供多种形式的多媒体业务。该系统不仅满足地面用户的媒体密集型网站流量、视频通话、流媒体视频剪辑、新闻采集、动态HD视频共享等住宅型多媒体应用需求，还可以满足各种专业多媒体应用的需要，如SNG、HDTV直播等，可为飞机和火车上的乘客提供多媒体接入服务。借助该系统，用户无论在何处居住或工作，都可以获得等同DSL的多媒体通信服务。
中国：从卫星电视起步
我国卫星多媒体应用的起步，源于卫星广播电视。1985年，中央电视台通过租用国际通信卫星向全国传输模拟电视信号，正式拉开我国卫星广播电视业务的序幕。进入21世纪、我国迎来了数字卫星电视直播的快速发展阶段。2001年，中国空间技术研究院开始研制新一代大型通信卫星平台――“东方红四号”，该平台可适用于进一步研制大容量通信广播卫星和大型直播卫星。2003年，该平台的关键技术全部研制完成。2006年，采用该平台的“鑫诺二号”直播卫星发射，这是我国首颗电视直播卫星，配置22路Ku频段高功率转发器。其后陆续成功发射鑫诺三号、中星9号、中星10号、中星6A、中星2A等多颗广播和直播电视卫星。目前，我国大陆地区已实现几十套卫星高清电视节目和100多套标清数字电视节目的广播，“村村通”和“户户通”直播卫星用户超过3000万户。
与卫星广播相比，其他宽带卫星多媒体应用在我国虽得到一定的发展，但普及面不大。较有代表性的有双威通信网络有限公司经营的高速Turbo 163平台、中国通信广播卫星公司经营的“中星宽带”平台和“中星在线”系统、东方家园信息公司使用的电子商务卫星网络系统、上海建华卫星网络公司等单位经营的“宽带之星”系统、中国卫星通信公司的IPSTAR～.星宽带系统等。Turb0163系统自2001年起开始运营，定位为全国性空中宽带网络服务平台，转发卫星采用“亚太3号”同步轨道卫星。该系统采用休斯公司的DirectPG信息接入技术，为用户提供高速上网、多媒体远程教学、多媒体证券行情传输等业务。中国通信广播卫星公司研制的“中星宽带卫星多媒体”平台集成先进的视频会议系统，集音视频和数据协同操作为一体，能提供多种方式的数据共享功能，采用DVB标准进行传输。其功能包括卫星多媒体节目实时传输和投递、卫星广播/组播模式视频会议、远程教育等。中国卫通IPSTARTJ星宽带系统是基于IPSTAR卫星的低成本、高容量卫星宽带平台，该系统将卫星通信与基于IP的宽带业务结合，与地面宽带网络互为备份和补充，能同时满足千万级用户的宽带多媒体传输需求。其主要业务包括MPEG4视频流直播、双向互动视频、新闻采集和TV回程服务、视频点播、应急可视信息采集、视频监控、移动中继、链路备份等。
总体上看，我国卫星多媒体业务还是以卫星广播和直播业务为主，其他卫星多媒体应用规模相对较小，大多集中在特定行业内，并未形成大规模普及应用。
未来走向何方？
从国际卫星通信发展来看，Ka频段卫星通信已成为下一代宽带多媒体卫星通信发展的主要方向。Ka卫星通信系统将发展成远程空间宽带信息传输的主要形式，其与地面无线宽带通信、地面有线宽带通信共同构成覆盖全球的信息高速公路网。预计5年后，Ka新星数量将为现在5倍以上，单颗Ka星的容量可高达几百Gbps，Ka资源将占固定轨道卫星资源的80%以上。目前，我国卫星多媒体业务基本上还是承载在Ku频段和c频段上，由于这些频段已属于过度开发，拥挤不堪，严重制约我国卫星宽带多媒体的进一步发展。所以，全面开发Ka频段多媒体卫星系统迫在眉睫。
完整的卫星宽带多媒体系统包括空间段、地面段和用户段三部分，其中空间段由一颗或多颗专用宽带多媒体卫星转发器组成，地面段由网络管理中心以及多个卫星信关站组成.用户段由多种形态的多媒体业务终端组成。从空间段上看，我国尚缺乏自主研制的Ka频段多媒体卫星，拥有专用的宽带多媒体卫星是地面应用规模开展的前提。目前，国外运营的宽带多媒体卫星系统主要有低轨道、中高轨道和同步轨道三种类型。其中，同步轨道卫星系统具有单颗星覆盖面广，技术相对成熟、研制成本和后续运营成本低等优点，更适合我国在发展Ka宽带多媒体卫星初期采用。同时，我国应开展星上处理和交换技术的研制和应用，逐步转变卫星透明转发的角色，实现真正的“空中网络交换”。
卫星通信作用范文第5篇
1.1国外标准与卫星通信应用相关的国外标准化组织主要是国际电信联盟（ITU）和欧洲电信标准化协会（ETSI）。
1.1.1ITU标准无线电频率是卫星通信应用的基础，ITU是国际三大标准化组织之一，主要致力于全球范围内无线电频率的管理和协调。ITU制定的标准分为以《无线电规则》为主的规则体系和以“建议书”为主的技术建议书体系。a）《无线电规则》是由ITU各成员国根据其《组织法》和《公约》等共同建立的一套国际通用的、管理各种无线电业务的契约性法规。其法规规定了各类无线电业务的频段划分及其在全球范围内的分配情况（其中与卫星通信相关的有卫星广播业务（BSS）、卫星固定业务（FSS）及卫星移动业务（MSS）），同时还规定了各国使用无线电频率必须遵守的程序和规则。《无线电规则》是ITU管理无线电通信、协调各国在无线电管理活动中的相互关系，规范其权利和义务最重要的规范性文件。b）“建议书”是ITU确定通信系统工作运行和互通方法的标准，是全球各国间频率争执协调过程中的产物，也是对频率使用经验的固化和积累。它由ITU各成员国批准，虽然不强制执行，但由于这些建议书由全球主管部门、运营商和产业界的权威机构编制而成，享有很高的声誉，因此在全球范围内得到普遍的遵守和实施。目前，ITU已了4000余份建议书。
1.1.2ETSI标准ETSI是由欧盟委员会批准建立的欧洲地区性电信标准化组织，旨在通过标准确保欧洲各电信网间互通，促进欧洲电信基础设施的融合。ETSI制定的标准不仅被欧共体作为欧洲法规被要求执行，而且在全球其他地区也得到了广泛认可，被推广执行。ETSI制定的与卫星通信应用相关的标准共327项，主要分为三大类：协议标准、地球站标准、电磁兼容标准。a）协议标准包括以下几方面。DVB（DigitalVideoBroadcast，数字视频广播）标准是一套完整的、适用于不同媒介的数字电视系统标准。其中关于卫星广播通信的分支为DVB-S[1]，它是目前全球范围使用最普遍的卫星广播电视协议。随着技术的发展，ETSI在DVB-S的基础上制定了用于卫星交互通信的DVB-RCS[2]和用于卫星移动广播通信的DVB-SH[3]。DVB-RCS目前已得到了广泛应用，而DVB-SH还属于新兴应用领域。与DVB-SH类似的标准还有ETSI制定的SDR（SatelliteDigitalRadio，卫星数字通信）和S-MIM（S-bandMobileInteractiveMultimedia，S频段移动交互多媒体）。其中，SDR与DVB-SH原理类似，都是针对广播通信，只是在工作频段、调制方式、编码形式等方面存在一定差异。S-MIM则是对DVB-SH的扩展，它在DVB-SH基础上增加了回传链路以满互通信的需要，同时S-MIM还增加了与地面IP网络的接口，使得其应用更为广泛。目前，美国全球通信公司的ICOG1卫星采用了DVB-SH，美国1WorldSpace公司的Afristar和Asiastar两颗卫星采用了SDR，欧洲通信卫星公司的EutelsatW2A卫星采用了S-MIM。关于卫星宽带通信的标准有BSM（BroadbandSatelliteMultimedia，宽带卫星多媒体）[4]和RSM（RegenerativeSatelliteMesh，再生卫星网络）。其中，BSM是一套基于IP协议、针对整个卫星宽带通信系统的标准；RSM则是针对星座组网的标准，分为RSM-A和RSM-B。RSM-A是ETSI和TIA基于美国休斯公司开发的Ka频段卫星通信系统（SPACEWAY）联合制定的，RSM-B是在DVB-RCS的基础上提出的，也已在欧洲宽带卫星通信系统建设中得到了应用。GMR（GEO-MobileRadio，地球同步轨道移动通信）标准是一套完善的、基于GEO卫星的卫星移动电话系统标准，分为两个系列：GMR-1和GMR-2。GMR-1和GMR-2在用户链路及馈线链路频段、双工方式、多址方式等方面相同，但在载波间隔、信息速率、调制方式等方面存在差异。随着地面移动通信系统由2G向2.5G再向3G的发展，GMR-1也随之了对应的标准GMR-1Releasel、GMR-1Release2（GMPRS）、GMR-1Release3（GMR-13G），而GMR-2并没有进行更新，仍然是基于GSM（GlobalSystemforMobile，全球移动通信系统）。目前，GMR-1和GMR-2都得到广泛的商业应用，Thuraya、TerreStar、SkyTerra等卫星通信系统采用了GMR-1，而INMARSAT、ACeS等卫星通信系统则采用了GMR-2。b）地球站标准。ETSI关于地球站的标准较多，涵盖了工作在不同频段的地球站和不同类型的地球站。这些标准既有对地球站系统组成的规定，也有对地球站功能性能的规定；既有对地球站总体的规定，也有对天线、低噪放模块等关键设备的规定；既有对地球站技术要求的规定，也有对地球站测试方法的规定；既有对关键技术的要求，也有对实施指南的建议。c）电磁兼容标准。电磁兼容是卫星通信中必须考虑的重要环节，ETSI有专门的技术委员会（ERM）负责相关标准的制定，ERM制定了大量与地球站相关的电磁兼容性标准。这些标准涉及工作在不同频段、采用了不同实现形式、应用于不同领域的各类地球站及其组成设备，从设备级和系统级的角度，对电磁兼容性的测试环境、测试方法及发射功率限值要求等方面进行了规定。其内容除电磁干扰的规定外，还有电磁耐受的规定，主要是检测产品在各种电磁干扰环境下能否正常工作。
1.2国内标准国内与卫星通信应用相关的标准包括了国家标准、国家军用标准及相关行业标准。国家标准化管理委员会中设有TC79（无线电干扰）、TC239（广播电影电视）、TC246（电磁兼容）、TC425（宇航技术及其应用）和TC485（通信）等多个与卫星通信应用相关的全国专业标准化技术委员会。国内与卫星通信应用相关的标准共113项，这些标准大部分都制定于上世纪80年代和90年代，主要分为6类：基础标准、频谱标准、协议标准、地球站标准、电磁兼容标准和卫星入网标准。a）基础标准的数量较少，主要是对广播电视系统中涉及的卫星广播术语、卫星通信涉及的各类设备的命名方式作了规定。b）频率标准大部分都是采标于ITU标准，并在ITU标准的基础上结合我国的国情对频率的规划和共用、星地传输链路中大气损耗和降雨衰减的计算方法等内容作了规定。c）协议标准集中在广电领域，主要对卫星广播电视系统和数字卫星新闻采集系统的调制方式、信道编码等内容作了规定。d）地球站标准包括了地球站系统及其关键设备，可分为产品规范和测量方法标准。其中，产品规范主要对各类型地球站及其关键设备的业务能力、系统组成、性能指标等技术要求作了规定；测量方法标准则对地球站系统及其关键设备技术指标的测试方法作了规定。e）电磁兼容标准主要对干扰源、干扰允许值、具体的测试方法等作了规定。f）卫星入网标准主要对C频段和Ku频段通信卫星应满足技术要求（如接口匹配、频率干扰、时钟同步等）作了规定。
1.3国内外标准的差异分析国外在制定卫星通信应用相关标准时并没有建立标准体系进行系统规划，而是按照不同的专业领域成立了多个工作组，由各工作组根据各自专业领域的实际需要，针对存在的具体问题制定标准。因此，它们的标准很贴近实际应用，但标准的系统性以及标准之间的协调性略显缺失。此外，国外标准与工程实践联系紧密，很多标准都有工程背景，并做到了与工程研制同步更新（有的标准中甚至为暂时不成熟的章节预留了空白页，以便于实时更新），因此具有很高的权威性和时效性。欧美各国普遍都采用了这些标准开展卫星通信应用活动。相比于国外，我国的卫星通信应用相关标准较少，且现有标准由于制定时间较长，实效性较差。我国参与卫星通信应用相关标准制定的行业较多，标准类型多样，包括国家标准（GB）、通信行业标准（YD）、航天行业标准（QJ）、电子行业标准（SJ）、电力行业标准（DL）、广电行业标准（GY）以及民用航空行业标准（MH）等。这些标准大部分由用户制定，这与行业特点以及我国的行政分工密切相关。通信卫星属于定制产品，不同用户有不同的需求，因此各用户根据自身需求制定了相关标准，包括星地传输协议、地球站技术要求、卫星入网要求等。另外，我国的卫星通信应用相关标准有很大一部分都采标于ITU的“建议书”，如GY/T197-2003《数字卫星新闻采集通用技术规范》等。对于ETSI标准，我国也在参考使用，如卫星广播电视系统的星地传输协议就是建立在DVB-S的基础上，但是并没有采标制定为我国的标准。
2卫星通信应用标准体系框架
通过上面对卫星通信应用产业链及国内外相关标准的简介与分析可以看出，国外的卫星通信应用发展已经很成熟，拥有多个全球和区域卫星通信系统，在3个业务领域（BSS、FSS、MSS）都成功开展了商业应用，而我国的卫星通信应用还只有C频段和Ku频段（即BSS和FSS规划的部分频段）。同时，国外在相关标准化工作方面也领先于我国，ITU和ETSI的标准制修订工作与卫星通信系统建设工作同步，现有标准已不仅基本覆盖了卫星通信应用的各领域，也反映了目前的实际情况。相比而言，我国的现有标准在覆盖面和时效性等方面都存在一定的差距。笔者在综合国内外现有标准规划的基础上，考虑与国际接轨，并结合我国卫星通信产业的发展及我国的管理特点，提出了我国卫星通信应用标准体系的初步构想，标准体系框架如图2所示。该体系框架顶层分为五大类：基础标准、星地接口标准、关键设备标准、地球站标准以及运营管理标准。a）基础标准分为术语标准和电磁兼容性标准。术语标准包括了卫星通信应用涉及的各领域术语和定义，与国际接轨，以统一行业内对相关概念和指标认识；电磁兼容标准包括了对地球站系统及其关键设备的电磁干扰要求和电磁敏感度要求，以指导地球站系统及其关键设备的电磁兼容性设计、测试及验收。b）星地接口标准分为频谱标准和协议标准。频谱标准包括频率的管理、申报、干扰协调等内容，以规范和指导3个频段（BSS、FSS、MSS）的使用；协议标准包括卫星广播电视系统、卫星宽带通信系统、卫星移动电话系统等多种卫星通信系统的系统架构、物理层协议、数据链路层协议等内容，以指导卫星通信系统的设计和地面应用终端的研制。c）关键设备标准分为天线标准、天线跟踪伺服设备标准、上变频功率放大器标准、低噪声下变频放大器标准及调制解调器标准。这五部分标准覆盖各类设备的主要产品规格，包括相关产品的技术要求、测试方法等内容，以规范和指导关键设备的采购与验收。d）地球站标准分为固定地球站标准、移动地球站标准及便捷式地球站标准。这三部分标准涵盖各种类型、各种形式的地球站，包括设计指南、测试方法、试验方法等内容，以规范和指导地球站系统的设计、测试、试验及验收。e）运营管理标准分为卫星入网标准和地球站入网标准。这两部分标准分别包括卫星和地球站入网应该满足的技术要求，以规范和指导卫星与地球站的入网审核。
3展望与建议
