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衛(wèi)星通信技術(shù)及其應(yīng)用
衛(wèi)星通信技術(shù)及其應(yīng)用【1】
[摘 要]衛(wèi)星通信技術(shù)是以衛(wèi)星作為中繼的一種通信技術(shù)，具有通信距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍廣、不受地面條件的約束、建站成本與通信距離無(wú)關(guān)、靈活機(jī)動(dòng)、能多址連接且通信容量大等優(yōu)點(diǎn)。
本文以我國(guó)為例，主要從衛(wèi)星固定通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信、衛(wèi)星直播以及衛(wèi)星寬帶通信四個(gè)方面探討了衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。
[關(guān)鍵詞]衛(wèi)星固定通信 衛(wèi)星移動(dòng)通信 衛(wèi)星直播 衛(wèi)星寬帶通信
一、衛(wèi)星通信技術(shù)概述
1.衛(wèi)星通信的概念
衛(wèi)星通信是指利用人造衛(wèi)星做中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電信號(hào)，在多個(gè)地球站之間進(jìn)行通信。
衛(wèi)星通信是地面微波接力通信的繼承和發(fā)揚(yáng)，是微波接力的一種特殊形式。
2.衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成
衛(wèi)星通信系統(tǒng)由空間段和地面段兩部分組成。
(1)空間段。
以衛(wèi)星為主體，并包括地面衛(wèi)星控制中心(SCC)、跟蹤、遙測(cè)和指令站。
衛(wèi)星星載的通信分系統(tǒng)主要是轉(zhuǎn)發(fā)器，現(xiàn)代的星載轉(zhuǎn)發(fā)器不僅能提供足夠增益，而且具有處理和交換功能。
(2)地面段。
地面段包括了支持用戶訪問衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，并實(shí)現(xiàn)戶間通信的所有地面措施。
衛(wèi)星地球站是地面段的主體，它提供與衛(wèi)星的連接鏈路，其硬件設(shè)備與相關(guān)協(xié)議均適合衛(wèi)星信道的傳輸。
如圖1
二、衛(wèi)星通信中的主要技術(shù)
1.CDMA技術(shù)。
CDMA(碼分多址)系統(tǒng)通過采用話音激活技術(shù)、前向糾錯(cuò)(FEC)技術(shù)、功率控制技術(shù)、頻率復(fù)用技術(shù)、扇區(qū)技術(shù)等技術(shù)手段，可使CDMA系統(tǒng)容量大幅擴(kuò)大，同時(shí)，它還具有抗多徑干擾能力、更好的話音質(zhì)量和更低的功耗以及軟區(qū)切換等優(yōu)點(diǎn)。
CDMA以其本身所具有的特點(diǎn)及優(yōu)越性而廣泛應(yīng)用于數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)中。
特別是近年來，小衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)全球移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信提供了條件，利用分布在中、低軌道的許多小衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球個(gè)人通信，已在國(guó)際上逐漸形成完善的體系。
CDMA移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)的幅度實(shí)現(xiàn)功率控制， 減少用戶對(duì)星上功率的要求從而增加系統(tǒng)的容量，減少多址干擾;CDMA移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)可利用多個(gè)衛(wèi)星分集接收，大大降低多徑衰落的影響，改善傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
此外，由于CDMA多址方式具有優(yōu)越的抗干擾性能、很好的保密性和隱蔽性、連接靈活方便所等特點(diǎn)，決定了它在軍事衛(wèi)星通信上具有重要的意義。
2.抗干擾技術(shù)。
衛(wèi)星通信抗干擾主要通過傳輸鏈路抗干擾、軟硬件設(shè)備抗干擾以及建立綜合智能抗干擾體系等措施實(shí)現(xiàn)。
傳輸鏈路抗干擾主要有DS/FH混合擴(kuò)頻、自適應(yīng)選頻、自適應(yīng)頻域?yàn)V波、猝發(fā)通信、時(shí)域適應(yīng)干擾消除、基于多用戶檢測(cè)的抗干擾、跳時(shí)(TH)、自適應(yīng)信號(hào)功率管理、自適應(yīng)調(diào)零天線、多波束天線、星上SmartAGC、分集抗干擾、變換域干擾消除、糾錯(cuò)編碼和交織編碼抗干擾技術(shù)等。
3.基于MPLS的移動(dòng)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架。
MPLS(多協(xié)議標(biāo)簽交換)技術(shù)由于可將IP路由的控制和第二層交換無(wú)縫地集成起來，具有IP的許多優(yōu)點(diǎn)，又可很好地支持QoS和流量工程，是目前最有前途的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)之一。
近年來，在地面固定網(wǎng)MPLS技術(shù)逐漸成熟后，該技術(shù)已向光通信、無(wú)線通信和衛(wèi)星通信等領(lǐng)域擴(kuò)展。
現(xiàn)有的寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用衛(wèi)星ATM 技術(shù)，研究表明該技術(shù)可給不同的業(yè)務(wù)提供很好的QoS保證，并可利用面向連接的虛通路設(shè)計(jì)以及流量分類等方法為網(wǎng)絡(luò)提供有效的流量工程設(shè)計(jì)。
衛(wèi)星MPLS體系結(jié)構(gòu)分為用戶層、接入層、核心層三部分，其中，用戶層包括衛(wèi)星手持移動(dòng)終端(直接接入移動(dòng)衛(wèi)星網(wǎng))、小型專用局域網(wǎng)用戶(通過小型地面移動(dòng)終端接入衛(wèi)星網(wǎng))、其他網(wǎng)絡(luò)用戶(通過地面網(wǎng)關(guān)站接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò))等。
接入層由標(biāo)簽邊緣交換路由器(LER)組成，完成衛(wèi)星MPLS網(wǎng)同其他網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星手持移動(dòng)終端的連接，其主要功能包括實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的分類、建立FEC和標(biāo)簽之間的綁定、約束LSP的計(jì)算、分發(fā)標(biāo)簽、剝?nèi)?biāo)簽以及用戶QoS接納管理和相應(yīng)的接入流量工程控制等。
核心層由標(biāo)簽交換路由器(LSR)組成，完成信息按MPLS標(biāo)簽進(jìn)行交換轉(zhuǎn)發(fā)，其上主要運(yùn)行MPLS控制協(xié)議和第三層路由協(xié)議，并負(fù)責(zé)與其他標(biāo)簽交換路由器交換路由信息來建立路由表、分發(fā)標(biāo)簽綁定信息、建立和維護(hù)標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表等工作。
如圖2
三、衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用
1.衛(wèi)星通信技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域中的應(yīng)用。
我國(guó)是一個(gè)人口眾多的國(guó)家，由于人口的基數(shù)較大，這就導(dǎo)致我國(guó)電視機(jī)擁有量達(dá)到3.5億臺(tái)，并且我國(guó)還有數(shù)千家各種各樣的電視媒體機(jī)構(gòu)，有線電視的用戶量也已經(jīng)達(dá)到9000萬(wàn)戶。
我國(guó)的電視節(jié)目雖然數(shù)量眾多，但是規(guī)模偏小，是處于發(fā)展的前期，潛力巨大。
我國(guó)各類電視數(shù)目雖然較多，但是供于村村通的節(jié)目也就44套，和美國(guó)相比，雖然他們?nèi)丝诨鶖?shù)只有兩億但是人家的有線電視用戶量已經(jīng)達(dá)到了6000萬(wàn)戶，衛(wèi)星電視直播的用戶也有近2000萬(wàn)。
雖然我國(guó)現(xiàn)在處于發(fā)展階段，和一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比有很大的差距，但是隨著我國(guó)發(fā)展的不斷深入，我國(guó)一定也會(huì)達(dá)到、甚至超過這樣的水平，所以我國(guó)衛(wèi)星通信技術(shù)在電視廣播領(lǐng)域中的應(yīng)用的前景是巨大的。
目前，我國(guó)政府以及一些電視領(lǐng)域中的專家普遍表示我國(guó)發(fā)展衛(wèi)星電視直播的業(yè)務(wù)已經(jīng)成熟，我國(guó)已經(jīng)獲得了發(fā)展DBs的軌位和頻道，而且我國(guó)在發(fā)展村村通的時(shí)候又有了一定的衛(wèi)星廣播的經(jīng)驗(yàn)，并且得到了廣大人民的支持，現(xiàn)在我國(guó)自行研制的RD已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)。
如圖3
2.衛(wèi)星通信技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
衛(wèi)星通訊技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用主要就是提供寬帶網(wǎng)絡(luò)。
而提供網(wǎng)絡(luò)寬帶屬于衛(wèi)星固定通信業(yè)務(wù)。
目前國(guó)際上衛(wèi)星寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，第一就是在原有的VSAT技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)新的產(chǎn)品并利用現(xiàn)有的頻段衛(wèi)星資源，快速的建立起寬帶連接，以滿足用戶的需求，這一種是在和地面寬帶業(yè)務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)中來獲得自己的生存空間;而另外一種是積極的發(fā)展高頻段的新型衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)，來適應(yīng)新業(yè)務(wù)的要求，這一種是和地面相輔相成的。
我國(guó)目前的狀況，就是首先要積極的發(fā)展衛(wèi)星寬帶通信業(yè)務(wù)，國(guó)內(nèi)的電信經(jīng)營(yíng)商應(yīng)該根據(jù)不同客戶的需求提供不同的業(yè)務(wù);其次就是跟蹤國(guó)外再見的新型的衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng);最后建立起自己的衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)。
結(jié)束語(yǔ)
衛(wèi)星通信已經(jīng)成為世界電信結(jié)構(gòu)眾多的重要組成部分，并一直在為全球幾十億人提供電話、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)。
盡管具有更高容量、更低比特費(fèi)用的光纖系統(tǒng)仍在不斷發(fā)展，但衛(wèi)星通信仍然生存了下來，并隨著它的新應(yīng)用、新業(yè)務(wù)的形成，而為人們帶來更大的財(cái)富和便利。
參考文獻(xiàn)
[1]熊群力，姜康林.航天編隊(duì)飛行星座的星間通信[J].無(wú)線電通信技術(shù).2012.(01).
[2]林來興.發(fā)展我國(guó)小衛(wèi)星星座和測(cè)控技術(shù).飛行器測(cè)控學(xué)報(bào)[J].才智.2011(10).
衛(wèi)星通信的技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用【2】
摘 要：隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)不斷的快速發(fā)展，人們對(duì)于通信的要求也越來越高，這樣原有的通信技術(shù)越來越滿足不了人們的要求，新的衛(wèi)星通信技術(shù)就迅速的從無(wú)到有的發(fā)展起來。
而且衛(wèi)星通信技術(shù)由于覆蓋的范圍廣、靈活機(jī)動(dòng)、不受地面的約束以及通訊量大等優(yōu)點(diǎn)，受到許多國(guó)家的重視。
本文就主要的講述一下衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用的領(lǐng)域，來全方位的剖析衛(wèi)星通信技術(shù)的重要性。
關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信技術(shù);發(fā)展;應(yīng)用;
一、衛(wèi)星通信技術(shù)的概述
衛(wèi)星通信簡(jiǎn)單地說就是地球上的無(wú)線電通信站利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信。
衛(wèi)星通信體統(tǒng)包括兩部分，分別是衛(wèi)星以及地球站。
使用衛(wèi)星通信的特點(diǎn)就是通訊的范圍較大，只要是衛(wèi)星發(fā)射的電波覆蓋的地方就可以進(jìn)行任意兩點(diǎn)的通信;還有就是可靠性較高，不容易受到陸地災(zāi)害的影響;電路開通迅速，只要設(shè)置一個(gè)地面接收裝置就可以進(jìn)行衛(wèi)星通信;以及衛(wèi)星通信的電路設(shè)置靈活，可以隨時(shí)的分散過于集中的信息等等。
目前，衛(wèi)星通信系統(tǒng)中主要有移動(dòng)業(yè)務(wù)的衛(wèi)星系統(tǒng)、固定業(yè)務(wù)的衛(wèi)星系統(tǒng)以及廣播業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng)，它們的組成是不完全相同的。
固定衛(wèi)星又稱靜止地球軌道衛(wèi)星，軌道高度大約在36000km，呈圓形分布，只需要三顆就可以達(dá)到覆蓋全球的效果，且這三顆相隔的角度在120度，在這一種衛(wèi)星系統(tǒng)中發(fā)展最好的就是intelsat 1-1X代衛(wèi)星，該衛(wèi)星已經(jīng)發(fā)展到了第九代，在全球覆蓋性能上表現(xiàn)得最突出;移動(dòng)衛(wèi)星通信它既有全球性也有地域性的，在全球性中采用的是中、低軌道，區(qū)域性的采用的是靜止軌道通信。
二、衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展
(一)通信技術(shù)的發(fā)展。
人類是一個(gè)群居性的物種，所以，人類之間存在著一定的聯(lián)系，這樣就需要采取一定的措施進(jìn)行通信，人類的通信歷史是悠久的。
在遠(yuǎn)古的時(shí)候，人們可以通過一些簡(jiǎn)單的壁畫或者語(yǔ)言等方式進(jìn)行信息的交換。
然后當(dāng)人類文明發(fā)展到一定階段后，人們開始利用烽火、飛鴿、驛馬郵遞、語(yǔ)言、竹簡(jiǎn)、書紙等進(jìn)行簡(jiǎn)單地通訊，這些通訊一般都是通過視覺和聽覺來傳給人們的。
直到19世紀(jì)中期的時(shí)候，人們發(fā)現(xiàn)了電磁理論，人們的通訊開始發(fā)生了重大的改變，實(shí)現(xiàn)了利用金屬導(dǎo)線就可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸信息，甚至于到后來利用電磁波進(jìn)行無(wú)線通訊。
人們首先發(fā)明了電報(bào)機(jī)、電話機(jī)等，但是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，以及在這些通訊中遇到的問題就又發(fā)展出了衛(wèi)星通訊技術(shù)。
(二)衛(wèi)星通信技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展。
在最近的十幾年間，由于經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)外的衛(wèi)星通信技術(shù)無(wú)論是在軍事領(lǐng)域還是在商業(yè)上都有了很大的進(jìn)步，大量的新型的質(zhì)量較高的、壽命較長(zhǎng)的以及功率更大的衛(wèi)星不斷升空。
目前世界上比較先進(jìn)的衛(wèi)星通信技術(shù)仍然被洛馬、波音、休斯等歐美實(shí)力雄厚的衛(wèi)星制造商所掌握。
目前在通信衛(wèi)星領(lǐng)域中最發(fā)達(dá)的還屬美國(guó)，它的衛(wèi)星發(fā)展計(jì)劃已經(jīng)經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，已經(jīng)在商業(yè)以及軍事上都有了一些列的衛(wèi)星產(chǎn)品，目前其通信衛(wèi)星計(jì)劃主要有美國(guó)國(guó)防部的轉(zhuǎn)型衛(wèi)星通信系統(tǒng)計(jì)劃，先進(jìn)極高頻的衛(wèi)星計(jì)劃等等。
歐洲的國(guó)家也為了積極的提高自己在衛(wèi)星通信領(lǐng)域中的分量，不斷的公布新的衛(wèi)星通訊計(jì)劃，歐空局計(jì)劃要不斷地提高大功率衛(wèi)星的占有率，這標(biāo)志著歐洲通信衛(wèi)星向著大功率方向不斷發(fā)展。
(三)國(guó)內(nèi)衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展。
近年來，隨著我國(guó)改革開放不斷深入，經(jīng)濟(jì)與科技快速的發(fā)展，現(xiàn)代的小衛(wèi)星技術(shù)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，這就對(duì)衛(wèi)星技術(shù)有了進(jìn)一步更高的要求，國(guó)內(nèi)的一些科技公司以及一些大中院校都加入到了對(duì)衛(wèi)星技術(shù)研究的行列，并且取得了明顯的成果，例如，編隊(duì)衛(wèi)星的跟蹤切換技術(shù)以及激光終端機(jī)等等都已經(jīng)得到了很好的解決，但是還有很多方面還是與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家有很大的差距。
三、衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用
(一)衛(wèi)星通信技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域中的應(yīng)用。
我國(guó)是一個(gè)人口眾多的國(guó)家，由于人口的基數(shù)較大，這就導(dǎo)致我國(guó)電視機(jī)擁有量達(dá)到3.5億臺(tái)，并且我國(guó)還有數(shù)千家各種各樣的電視媒體機(jī)構(gòu)，有線電視的用戶量也已經(jīng)達(dá)到9000萬(wàn)戶。
我國(guó)的電視節(jié)目雖然數(shù)量眾多，但是規(guī)模偏小，是處于發(fā)展的前期，潛力巨大。
我國(guó)各類電視數(shù)目雖然較多，但是供于村村通的節(jié)目也就44套，而且我國(guó)單收設(shè)備也就才百萬(wàn)多臺(tái)，和美國(guó)相比，雖然他們?nèi)丝诨鶖?shù)只有兩億但是人家的有線電視用戶量已經(jīng)達(dá)到了6000萬(wàn)戶，衛(wèi)星電視直播的用戶也有近2000萬(wàn)。
雖然我國(guó)現(xiàn)在處于發(fā)展階段，和一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比有很大的差距，但是隨著我國(guó)發(fā)展的不斷深入，我國(guó)一定也會(huì)達(dá)到、甚至超過這樣的水平，所以我國(guó)衛(wèi)星通信技術(shù)在電視廣播領(lǐng)域中的應(yīng)用的前景是巨大的。
目前，我國(guó)政府以及一些電視領(lǐng)域中的專家普遍表示我國(guó)發(fā)展衛(wèi)星電視直播的業(yè)務(wù)已經(jīng)成熟，我國(guó)已經(jīng)獲得了發(fā)展DBs的軌位和頻道，而且我國(guó)在發(fā)展村村通的時(shí)候又有了一定的衛(wèi)星廣播的經(jīng)驗(yàn)，并且得到了廣大人民的支持，現(xiàn)在我國(guó)自行研制的RD已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)。
在不久的將來我國(guó)將通過衛(wèi)星傳輸和廣播的電視會(huì)進(jìn)一步的覆蓋更多的人，數(shù)百套的電視節(jié)目可以任由普通民眾來選擇。
(二)衛(wèi)星通信技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
衛(wèi)星通訊技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用主要就是提供寬帶網(wǎng)絡(luò)。
而提供網(wǎng)絡(luò)寬帶屬于衛(wèi)星固定通信業(yè)務(wù)。
目前國(guó)際上衛(wèi)星寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，第一就是在原有的VSAT技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)新的產(chǎn)品并利用現(xiàn)有的頻段衛(wèi)星資源，快速的建立起寬帶連接，以滿足用戶的需求，這一種是在和地面寬帶業(yè)務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)中來獲得自己的生存空間;而另外一種是積極的發(fā)展高頻段的新型衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)，來適應(yīng)新業(yè)務(wù)的要求，這一種是和地面相輔相成的。
我國(guó)目前的狀況，就是首先要積極的發(fā)展衛(wèi)星寬帶通信業(yè)務(wù)，國(guó)內(nèi)的電信經(jīng)營(yíng)商應(yīng)該根據(jù)不同客戶的需求提供不同的業(yè)務(wù);其次就是跟蹤國(guó)外再見的新型的衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng);最后建立起自己的衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)。
四、結(jié)語(yǔ)：
綜上所述，隨著時(shí)代的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，人們?yōu)榱讼硎芨邮孢m的環(huán)境，對(duì)通信領(lǐng)域提出了更高的要求，原有的通信慢慢的不能滿足人們的要求，而新出現(xiàn)的衛(wèi)星通信技術(shù)由于具有良好的特性得到了人們的親睞，世界各國(guó)都在積極的發(fā)展衛(wèi)星通信技術(shù)。
本文就主要的講述了衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展以及在一些領(lǐng)域中的應(yīng)用，希望能夠推動(dòng)衛(wèi)星通信技術(shù)知識(shí)的普及，為衛(wèi)星通信發(fā)展奠定知識(shí)基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
【1】熊群力，姜康林.航天編隊(duì)飛行星座的星間通信[J].無(wú)線電通信技術(shù).2012 (01)
【2】林來興.發(fā)展我國(guó)小衛(wèi)星星座和測(cè)控技術(shù).飛行器測(cè)控學(xué)報(bào)[J].才智.2011(10)
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