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先进通信技术卫星

2021-01-16 20:32:03 百科
先进通信技术卫星

先进通信技术卫星

近年来,为了适应现代卫星通信业务的需求,研究人员提出了大量卫星通信新技术。其中,一些新技术已被欧美套用于实际卫星通信系统中。相比之下,现阶段我国卫星通信虽然取得了一定的成绩,但与国外发展水平相比仍存在较大差距。现代卫星通信技术包括空间雷射通信技术、“动中通”技术、空间网际网路协定技术、宽频卫星通信技术、星上处理技术、数字信道选择器技术、自适应信道分配技术等。

基本介绍

  • 中文名:先进通信技术卫星
  • 外文名:Advanced Communications Technology Satellite
  • 技术包括:空间雷射通信、星上处理技术等

简介

随着信息化时代的到来,全球个人移动通信和信息高速公路通信需求的迅速增长,要实现通信网的“无缝”覆盖,卫星通信是必不可少的通信手段。与传统的通信和传输方式相比,卫星通信在技术和成本上具有高可用性和高性价比的优势,它以其覆盖广、通信容量大、通信距离远、不受地理环境限制、质量优、经济效益高等优点,已成为信息化的主要支柱之一。
近年来,为了适应现代卫星通信业务的需求,研究人员提出了大量卫星通信新技术。其中,一些新技术已被欧美套用于实际卫星通信系统中。相比之下,现阶段我国卫星通信虽然取得了一定的成绩,但与国外发展水平相比仍存在较大差距。在市场需求和国家强力扶持下,应充分消化和利用卫星通信先进技术,从而快速缩小与国外的差距。

卫星通信系统的组成

卫星通信系统的基本组成有通信卫星、测控系统、地球站和监管系统。通信卫星起中继作用,把一个地球站送来的信号经变频和放大传送给另一端的地球站;地球站是卫星系统与地面系统的接口,地面用户通过地球站出入卫星通信系统,形成连线电路;为了保证系统的正常运行,卫星通信系统还必须要有测控系统和监测管理系统配合,测控系统对通信卫星的轨道位置进行测量和控制,以保持预定的轨道,监测管理系统对所有通过卫星有效载荷(转发器)的通信业务进行监测管理,以保持整个系统安全、稳定地运行。

现代卫星通信技术发展研究

空间雷射通信技术

空间雷射通信模式是指以雷射光波作为载波、大气作为传输介质的光通信技术。空间雷射通信结合了光纤通信与微波通信的优点,除具有尺寸、功率和频宽优势外,其波段窄、波束小,比现有的通信系统更难以被截获和干扰,安全性能较高口。美军转型卫星通信系统(TSAT)就採用了雷射通信技术,通过雷射通信方式可以提供2.5~10Gb/s的传输速率。

“动中通”技术

“动中通”是指移动的载体在运动过程中实时地跟蹤卫星或升空平台,不间断地传递语音、数据、图像等多媒体信息。在载体运动过程中,测量出载体姿态的变化,通过数学平台的运算,变换为天线的误差角,通过伺服机构调整天线方位角、俯仰角、极化角,保证载体在变化过程中天线对星在规定範围内,使卫星发射天线在载体运动中实时跟蹤地球同步卫星。“动中通”跟蹤方式有自跟蹤和惯导跟蹤两种。美军的TSAT和“移动用户目标系统”(MUOS)等新型卫星系统均具有较强的“动中通”能力,终端天线的最小口径可至0.3m,机动部队能在快速移动条件下进行通信,不必停下来架设天线、调节方向。

空间网际网路协定技术

空间网际网路协定技术是指在卫星之间形成一个类似于网际网路的通信系统,连线空间、空中和地面节点,在全球範围内接入/部署移动用户。该技术将利用IPV6协定以及卫星IP协定来提高速度和频宽,通过AISR和SISR实时地把空中和空间数据传到地面,高度保证自动的、动态的、网路运行状态,实现了地面终端联接一颗卫星只需一条上行链路和一条下行链路,一旦用户连线到陆地基础结构及其支撑的地面系统,他们就可以访问任何其他用户和数据。这种系统能够在任何拥有信息和通过安全认证的用户之间建立通信链路。美军TSAT就是基于IP的新型系统,将现有的卫星通信系统转型成为动态的、端到端的连线,消除了在容量、控制、适应性、回响能力和覆盖率等方面的限制。

宽频卫星通信技术

基于目前L,S,C,Ku频谱资源及GEO卫星轨道资源的紧缺与拥塞,越来越多的卫星通信将採用EHF频段,甚至更高的Q/F(40/60GHz)频段。当然,从市场发展前后相兼容角度看,在不少场合Ku/Ka混合结构不失为一种安全与明智的选择,它们的发展将成为全球信息高速公路的重要组成部分,实现全球无缝个人通信和Internet空中高速通道。

星上处理技术

随着信息高速公路概念的提出,宽频传输业务、IP业务和个人PC通信漫游业务的需求日益高涨,卫星星上处理技术越来越多的利用在卫星转发器的设计中。如美国ACTS卫星、THRUYU卫星以及ASES亚洲蜂窝移动卫星等。星上处理技术使卫星波束的成型和调整、路由的分配和频率的转换等实现了可程式,解决了频率和时隙的预分配,实现了波束的灵活调整、信道的灵活交换、频率的最佳利用、功率的按需分配以及端到端之间的话音通信。

数字信道选择器技术

数字信道选择器(channelizer)将上行链路频宽分成了将近1900个独立的2.6MHz的子信道,可提供任意覆盖区之间的连通能力(包括X到Ka和Ka到X的交叉链路),使操作的灵活性达到最大程度。此外,该数字信道选择器还支持组播和广播服务,并为网路控制段提供极其有效、灵活的上行链路频谱监测能力。通过数字信道选择器,X频段和Ka频段实现了互连。美军“宽频填隙系统”(WGS)套用了这种数字信道选择器。

自适应信道分配技术

自适应信道分配技术能自适应资源分配,处理变化的业务流,有很强的自组织性和灵活性,使低码率与高码率的用户能够共存,综合固定移动广播网路或其他的一些规则,实现对这些功能体积分布的控制。支持互动式多媒体业务,如视频会议、无线网际网路等,提供更广泛的服务和套用,从而使行动网路服务趋于多样化。
除了以上提到的现代卫星通信相关技术之外,还包括数字处理技术、无缝连结技术、扩频跳频技术、链路模拟器技术、多址技术、多点波束技术、频率复用技术、射频通信技术、同步光网路技术和现代编码调製技术哺3等,在此就不再一一赘述。这些先进的技术正影响着未来卫星通信系统的发展,使得通信卫星能更好地为用户提供更加有效和方便的服务。

我国卫星通信系统的发展现状

卫星固定通信发展的基本情况

随着我国航天技术的发展,卫星通信网建设快速发展,交通、银行、新闻、地质探测、交通运输、电力传送、水利兴修、航天航空、天气预报、农业种植、金融交易、国家完全和社会维稳等多个行业领域内使用卫星通信网,在地球上已经建立上万座卫星通信系统和地球站。

卫星移动通信

卫星通信的建立使陆地、海上和空中各种目标之间以及地面民用网路通信业务得到了解决。我国的携带型用户终端在静止轨道卫星移动通信系统中运行较好,只有中低轨道系统的运行状况不佳。在国际海事卫星组织(INMARSAT)成员国群体中,我国进入了INMARSAT的M站和C站,建立了进上万部船载、机载和陆地终端,能够为我国附近的海洋区域提供通信服务。在水利、抢险救灾、地质、海关、石油、安全、体育、新闻、银行、军事、外交和国防等行业领域配备了相应业务终端。

卫星电视广播

事实证明,卫星通信在电视广播中的套用具有传播远、见效快、服务区域大、投资省、经济效益高和质量高的优势,特别是提高山区电视广播节目信号最有效、最先进的途径。国外卫星电视广播信号已经进入了我国,二国家将卫星电视直播系统作为国家重点项目实施建设。当前,我国的卫星通信网路覆盖已经全面铺开,在经济的发展,国防的巩固和教育事业的发展等领域发展着重要的作用。

卫星宽频通信

传统的C和Ku频段卫星通信系统已经与各种宽频通信业务的需求不相符合,而且国外高速率的卫星通信线路在国外已经广泛套用。中国教育和科研计算机网(CER Net)、中国金桥信息网(China GBN)和中国科技网(CST Net)等用国内通信卫星转发器开通了数十条ISP(或区域网路)与核心网路间中继链路,以C、Ku频段卫星传输链路起步,以后增加Ka频段卫星链路和地面通信设施,组成覆盖全国的无级网路。这些网际网路系统根据不同的要求可高速网际网路接入、远程医疗服务、数据下载、视频会议、远程教学和多点广播等业务。
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