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卫星通信系统发展以及关键技术分析
卫星通信系统发展以及关键技术分析 在通信进入了高速传播、大容量宽带和多媒体个性化的移动时代,卫星通 信成为了无线通信中最特殊的通信方式之一。但是建立在无线电微波通信系统基 础上的卫星通信系统依然存在着一些技术上的开发问题和应用难点,需要在通信 技术上找到关键的突破点。1卫星通信系统的基本概念 卫星通信系统是一种把卫星作为信号中继站来接受和转发多个地面站之 间微波信号的通信系统。一个完整的卫星通信系统是由卫星端、地面端和用户端 这三个部分组成的。在地球上空作业的卫星端在微波通信的传递过程中起的是中 转站的作用。包含了星载设备和卫星母体的卫星星体在空中接收地面站的电磁波, 放大之后再发送到另一个地面站。设立在地表之上的多个地面站是连接卫星系统 和地面公众网的固定接口和传送点,由地面卫星控制中心、跟踪站、遥测站和指 令站等部门构成。人们连接网络的用户端通过地面站传送出入卫星系统的微波信 号,形成庞杂而宽泛的通信链接。卫星通信系统的覆盖范围很广,在卫星信号覆盖 区域内的任意地点都能够顺利进行通信,不会因为距离的变化而影响通讯信号的 好坏。卫星通信的电磁波主要在大气层以外的区域传播,微波传递的性质较为稳 定。所以卫星通信的工作频带宽,通信质量好。即使部分在大气层内部传播的电 波会受到天气的影响,也仍然是一种信号稳定性和通讯可靠性很高的通信系统。
但是,运行在高空轨道上的卫星在同时进行双向传输时,传递速率会延迟到秒级, 电磁波的精确度也会有所下降,用于语音通话时会出现明显的中断现象。卫星在 高空上的位置是按照预定轨迹运行的,因此,卫星始终处于一种运动状态,然而卫 星通信系统中的线路连接都是无线链路,管理微波接收和微波传递的控制系统相 当复杂,不易操纵和操作。
2卫星通信系统的发展现状 2.1成本和需求之间的矛盾 现代的大众通信集中体现为宽带互联网和移动通信。卫星通信在宽带领域 中不及光纤宽带便利迅捷,在移动领域中也没有地面蜂窝移动系统的性价比优势。
在移动的长途通信费大幅下降的情况下,卫星长途通信的转发器费用却没有任何 变化,大大提高了卫星通信系统的运行成本。这种成本高需求低的矛盾是卫星通 信系统面临的最大尴尬。2.2宽带IP的传输和实现问题 中国当前的宽带IP卫星系统基本上都采用的是ATM的传输技术。这种技术 的性能支持卫星通信系统相关的指标要求,实现起来却很困难。在卫星ATM需要 分层实现的说法上有两种不同的观点就是否改变现有卫星协议结构的问题展开 着激烈的争论。含有ATM交换机的子网移动性管理因为过于复杂,至今也还没有 找到解决的方案。
2.3数据传递的速度和效率问题 信息时代最需要的就是传递信息的快捷方式。建立在频分复用和码分复用 技术基础上的传统传递方式已经满足不了卫星通信日益增长的用户需求。虽然随 后又研发出了分组交换技术,但长距离传输延时的问题还需要更加有效的技术和 措施来降低传输延时对实时数据的影响。
3卫星通信系统的关键技术 3.1数据压缩技术 数据压缩不仅可以节约传输时间和存储空间,还能提高通信的便捷性和频 带的利用率。数据压缩技术在处理数据的专业领域里已经发展得相当成熟了。不 管是静态的数据压缩还是动态的数据压缩都可以为卫星通信系统在时间、频带和 能量上带来相对较高的传输效率。例如ISO对静态图像压缩编码的标准和CCOTT 的H.26标准,以及MPEG62设计中的同步交互性和多媒体等技术都成为广泛应用 于多媒体压缩的公认标准。
3.2多媒体准信息同步技术 卫星通信系统传输中所使用的多媒体准信息同步技术大致可以分为连续 同步和时间驱 3.3智能卫星天线系统 要成功传输多媒体信息,对通信系统的带宽要求是2500MHz及以上。降雨 等天气因素和地面吸收电磁波等客观的影响因素都会导致卫星ATM网络产生较 为严重的突发错误。为了完成多波束覆盖的范围最大化,研究智能高性能天线的 技术开发和具体应用是十分必要的。例如,卫星通信系统可以在平时采用多波束快速跳变系统,在需要完成跟踪和同频复用的低轨道系统中采用蜂窝式天线,在星 上和同步轨道系统中采用相控阵列天线。
3.4卫星激光通信技术 卫星通信对传输速率的要求很高,就目前来说,卫星通信系统的载波都是电 磁性的微波。但微波天线能够接受和传递的微波数量是有限的,这就需要激光通 信的辅助甚至替换。激光通信技术可以在减轻卫星密度重量和体积大小的同时增 大卫星的通信量,提高卫星通信的保密性、可靠性和传输速率。而且卫星通信的 激光传输之间是不会相互干扰和影响的,是卫星通信在未来的主要发展趋势。
4结束语 和其它通信系统相比,卫星通信系统多具有的特点和优势是不可比拟的。
但同时也存在着一些缺陷和不足。发展至今,卫星通信的成本问题、宽带IP问题 和数据速率问题是最主要也是最紧要的问题难点。要想解决这些问题和难点,就 要完善和开发卫星通信系统的关键技术,实现卫星通信质量和效率的有效提高。
