開云網站衛星通信是在現在科技進步的推動下發展起來的新興通信方式,對于通信的信息化發展具有舉足輕重的作用。本文主要闡述了衛星通信系統的特點、技術以及未來的發展趨勢,對我國衛星通信乃至整個通信行業的發展都提到了一定的指導作用!
衛星通信系統實際上也是一種微波通信,它以衛星作為中繼站(中轉站)轉發微波信號,在多個地面站之間通信,具有通信距離遠、覆蓋范圍廣、不受地面條件的約束、建站成本與通信距離無關、靈活機動、能多址連接且通信容量較大等優點,在全球許多領域應用效果很好,尤其在軍事上具有重要的應用價值。衛星通信的主要目的是實現對地面的“無縫隙”覆蓋,由于衛星工作于幾百、幾千、甚至上萬公里的軌道上,因此覆蓋范圍遠大于一般的移動通信系統。
衛星通信系統由衛星、地面站、用戶設備三部分組成。衛星在空中起中轉信號的作用,即把地面站發上來的電磁波放大后再返送回另一地面站,衛星星體又包括兩大子系統:星載設備和衛星母體。地面站則是衛星系統與地面公眾網的接口,地面用戶也可以通過地面站出入衛星系統形成鏈路,地面站還包括地面衛星控制中心,及其跟蹤、遙測和指令站。用戶設備即是各種用戶終端,包括收發器、顯示器、電子地圖等。
1.1 下行廣播,覆蓋范圍廣:對地面的情況如高山海洋等不敏感,適用于在業務量比較稀少的地區提供大范圍的覆蓋,在覆蓋區內的任意點均可以進行通信,而且成本與距離無關;
1.2 工作頻帶寬:可用頻段從150MHz~30GHz。目前已經開始開發0、v波段(40~50GHz)。ka波段甚至可以支持l55Mb可s的數據業務;
1.3 通信質量好:衛星通信中電磁波主要在大氣層以外傳播,電波傳播非常穩定。雖然在大氣層內的傳播會受到天氣的影響,但仍然是一種可靠性很高的通信系統;
1.4 網絡建設速度快、成本低:除建地面站外,無需地面施工。運行維護費用低;
1.5 信號傳輸時延大:高軌道衛星的雙向傳輸時延達到秒級,用于話音業務時會有非常明顯的中斷;
1.6 控制復雜:由于衛星通信系統中所有鏈路均是無線鏈路,而且衛星的位置還可能處于不斷變化中,因此控制系統也較為復雜。控制方式有星間協商和地面集中控制兩種。
2.1 CDMA技術。CDMA(碼分多址)系統通過采用話音激活技術、前向糾錯(FEC)技術、功率控制技術、頻率復用技術、扇區技術等技術手段,可使CDMA系統容量大幅擴大,同時,它還具有抗多徑干擾能力、更好的話音質量和更低的功耗以及軟區切換等優點。CDMA以其本身所具有的特點及優越性而廣泛應用于數字衛星通信系統中。特別是近年來,小衛星技術的發展為實現全球移動通信和衛星通信提供了條件,利用分布在中、低軌道的許多小衛星實現全球個人通信,已在國際上逐漸形成完善的體系。
CDMA移動衛星通信系統根據導頻信號的幅度實現功率控制, 減少用戶對星上功率的要求從而增加系統的容量,減少多址干擾;CDMA移動衛星通信系統可利用多個衛星分集接收,大大降低多徑衰落的影響,改善傳輸的可靠性。此外,由于CDMA多址方式具有優越的抗干擾性能、很好的保密性和隱蔽性、連接靈活方便所等特點,決定了它在軍事衛星通信上具有重要的意義。
2.2 抗干擾技術。衛星通信抗干擾主要通過傳輸鏈路抗干擾、軟硬件設備抗干擾以及建立綜合智能抗干擾體系等措施實現。
傳輸鏈路抗干擾主要有DS/FH混合擴頻、自適應選頻、自適應頻域濾波、猝發通信、時域適應干擾消除、基于多用戶檢測的抗干擾、跳時(TH)、自適應信號功率管理、自適應調零天線、多波束天線、星上SmartAGC、分集抗干擾、變換域干擾消除、糾錯編碼和交織編碼抗干擾技術等。軟硬件設備抗干擾主要有光電隔離、硬件濾波、屏蔽、數字濾波、指令冗余、程序運行監視等技術。建立綜合智能抗干擾體系可以通過建立軟件化抗干擾硬件平臺、建立智能化抗干擾軟件應用系統,如:智能抗干擾系統、網絡監測控制系統、專家策略支持系統等措施實現。
2.3 基于MPLS的移動衛星通信網絡體系構架。MPLS(多協議標簽交換)技術由于可將IP路由的控制和第二層交換無縫地集成起來,具有IP的許多優點(如擴展性、兼容性好),又可很好地支持QoS和流量工程,是目前最有前途的網絡通信技術之一。近年來,在地面固定網MPLS技術逐漸成熟后,該技術已向光通信、無線通信和衛星通信等領域擴展。現有的寬帶衛星系統設計主要采用衛星ATM 技術,研究表明該技術可給不同的業務提供很好的QoS保證,并可利用面向連接的虛通路設計以及流量分類等方法為網絡提供有效的流量工程設計。
衛星MPLS體系結構分為用戶層、接入層、核心層三部分,其中,用戶層包括衛星手持移動終端(直接接入移動衛星網)、小型專用局域網用戶(通過小型地面移動終端接入衛星網)、其他網絡用戶(通過地面網關站接入衛星網絡)等。接入層由標簽邊緣交換路由器(LER)組成,完成衛星MPLS網同其他網絡以及衛星手持移動終端的連接,其主要功能包括實現對業務的分類、建立FEC和標簽之間的綁定、約束LSP的計算、分發標簽、剝去標簽以及用戶QoS接納管理和相應的接入流量工程控制等。核心層由標簽交換路由器(LSR)組成,完成信息按MPLS標簽進行交換轉發,其上主要運行MPLS控制協議和第三層路由協議,并負責與其他標簽交換路由器交換路由信息來建立路由表、分發標簽綁定信息、建立和維護標簽轉發表等工作。
在目前的通信衛星中,已采用許多代表當今世界通信衛星的先進技術,如氙粒子發動機、高能太陽電池和蓄電池、大天線和多點波束(如:THURYU、ASES、TORSS、GALILEO等衛星天線)、衛星星上處理器(如:窄帶信道化器、數字波束成形網絡和BUTLER矩陣放大器)以及射頻功率動態按需分配等技術,這些技術的發展,對通信衛星和衛星通信的發展產生了深刻的影響。
3.1通信衛星向大、小兩極發展。現代衛星通信的發展趨勢之一就是衛星星體本身正在向大型化和微型化兩個方向發展。一方面,各國為了提高衛星的靈敏度和星上處理能力,以及實現衛星的一星多能,把衛星星體造得越來越大,重量也越來越重。衛星大了也有弱點,易受電磁干擾和敵方反衛星武器的破壞,而小衛星、微小衛星卻能克服這種弱點。如果用多顆小衛星組網來代替單顆大衛星,就可以提高衛星系統的生存能力。
3.2 衛星通信向衛星移動通信方向演進。衛星移動通信是指利用衛星實現移動用戶間或移動用戶與固定用戶間的相互通信。隨著技術的發展,衛星的功能逐漸增強,許多原來由地球站執行的功能被轉移到衛星上去完成,從而使地面設備變得越來越簡單,天線尺寸也隨之大幅度減小。隨著頻譜擴展、數字無線接入、智能網絡技術的不斷發展,衛星移動通信在向衛星個人通信方向演進,用手持機可實現在任何地點、任何時間與世界任何地方接入衛星移動通信網的用戶進行雙向通信。
3.3 衛星通信與互聯網技術相結合。由于衛星通信和計算機技術的飛速發展,產生了衛星互聯網技術。目前衛星互聯網的連接方式主要有兩種:一種是利用寬帶衛星的雙向傳輸;另一種則是利用衛星的高速和地面網絡反饋的外交互通信方式,即將衛星鏈路作為下行數據鏈路,而將電話撥號、局域網等其他通信鏈路作為上行數據鏈路,這種方式是基于當前互聯網信息流量的非對稱性提出來的,它是衛星通信的一個熱點。
3.4 衛星通信寬帶化。為了滿足衛星通信系統用戶對帶寬的需求,衛星通信技術已向Ka、Q等波段發展。一些國家衛星系統已拓展直EHF頻段。采用EHF頻段有很多現有其他頻段無可比擬的優點,一是擴大EHF頻段的容量,大大減輕現有頻譜擁擠現象;二是EHF的波束窄,可減少受核爆炸影響出現的信號閃爍和衰落,抗干擾和抗截收能力強。三是EHF 頻段系統使用的部件尺寸和重量都可大大縮小和減輕。