卫星通信的优缺点
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卫星通信的优缺点范文第1篇
[关键词]应急通信 卫星通信 集群通信 短波通信 微波通信
[中图分类号]TM73[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)03-0102-02
近年来,在世界各地,出现过多次不同种类的紧急事件,如“911”事件、“5・12”汶川大地震、印度洋海啸及伦敦地铁爆炸等,既考验了各国政府的应急响应能力,也考验了通信网络的应急通信保障能力。从这些事件中,各国逐步意识到必须具有很完善的应急通信体系,才能在发生重大事件时,保障政府、企业和个人之间的通信,提高各级政府处置突发公共事件的能力,减少人民生命和财产的损失。
1 应急通信的特点分析
应急通信是指在出现自然的或人为的突发性紧急情况时,综合利用各种通信资源,保障救援、紧急救助和必要通信所需的通信手段和方法,是一种具有暂时性的特殊通信机制。应急通信应具有随机性、不确定性、紧急性、灵活性、安全性等特点。
1.1 应急通信的时间、地点不确定
大多数紧急事件都是突发的,时间、地点不可预知或者只可在有限时间内预知但是来不及做准备,这就要求必须有技术上的措施可以建立临时的通信网络来实现应急通信。
1.2 应急通信的容量需求不确
紧急事件发生期间,即使通信网络完好,可肯能因为局部出现的大通信流量会造成网络拥塞瘫痪。如“911”事件发生后,在纽约移动电话的拨打量平均增加了400%。
1.3 应急通信的时效性要求很高
及时的通信保障是实施救援、有效指挥和提高应急处理能力的先决条件,同时应急通信发生的地点多数没有可用的网络,而且多数情况下地形复杂多变,这就需要在较短时间内建设起灵活易用的通信网络。
2 四种常见的应急通信手段的优缺点
目前主要的应急通信手段主要有卫星通信、集群移动通信、短波无线电通信、微波接力通信方式。这四种方式都具有采用无线通信方式、机动性好、通信设备开通巡视等特点,非常适合在紧急情况下的应急通信保障。
2.1 卫星通信
卫星通信不受一般紧急事件的影响,具有覆盖面大、无缝隙覆盖、在卫星覆盖区域内无通信盲区、与地形和距离不敏感、不受地理环境、气候条件和时间限制等优势,能够覆盖到大范围没有地面通信网络覆盖的地域,是组成无缝隙覆盖信息网不可缺少的组成部分,非常适合应急通信广度的需求。缺点是卫星通信容量有限,使用成本高。
2.2 集群移动通信系统
集群通信是多个用户共用一组无线电信道的专用移动通信系统的技术,群组内用户共享前向信道,支持群组呼叫,它采用PTT 方式,呼叫接续快,被叫不需摘机,适合调度类业务和专用系统。其基本系统可为单基地台或多基地台,基本结构可分为单交换中心的单基地台网络结构和单交换中心的多基地台网络结构,组网方式便捷、灵活,非常适用于应急现场指挥专网应用。缺点是其覆盖范围有限。
2.3短波无线电通信
短波通信具有通信距离远、抗毁能力和自主通信能力强、运行成本低等特点,采用地波传播和电离层传播,能满足中、长距离的通信要求。同时短波电台实现了数字化和小型化,体积小、重量轻,便于机动。缺点是频率资源有限、受地形、地物、天气影响较大,同时通信质量很难得到保障。
2.4微波接力通信
微波接力通信具有通信容量大、通信质量稳定、可跨越高山、水域快速组建链路、抗灾害性强、能够提供多种业务等优点。但是微波接力通信绕射能力差,微波接力站站与站之间必须直视,频率较高在自由空间传输损耗较大等缺点。
四种通信系统都具有各自的缺点和优点,为了保障应急通信系统的建立,应该结合各通信系统的特点来组织实施。
3 四种应急通信系统组织运用方法
根据四种通信系统的优缺点可以看到,卫星通信适合远距离通信保障,但由于数量有限,可主要作为应急抢险救援指挥部门与上级部门或重要的抢险救援分队的应急通信保障手段;集群移动通信系统具有很强的调度功能,但覆盖范围有限,可作为一定区域内抢险救援部门的调度通信手段;短波无线电台通信距离远,设备简单,可作为抢险指挥部门对外界联系的最主要的通信手段;微波接力通信通信容量大、可快速组网,因此可以作为干线网络来连接固定各区域的其它通信系统,基本组织结构如图1。
3.1 采用卫星通信保障抢险救援指挥部与上级指挥机关或重点救援分队之间的通信联系
卫星通信由于终端设备较贵,通信费用高,在发生重大灾害或突发事件时,不可能保证每个部门或个人都能通过卫星电话来通信联络,应该优先保障指挥部门的指挥与决策。同时,宽带卫星通信系统可以传输大容量的视频信号,也可以在第一时间把时间事发当地的情况的图文、视频资料传送出去,为决策层提供最直接的情报。
3.2 采用集群通信保障抢险救援指挥部门对下级各个救援分队之间的调度指挥
救援行动的顺利实施,必须要有高效的指挥调度系统,可以开设集群基站来提高调度通信能力。如“5.12”地震中,重灾区重庆梁平县,重庆铁通公司利用数字集群的应急联动功能,展开应急抢险工作。在4小时内完成了通信基站架设、长途链路和终端调试、开通等工作,并将集群手机分发到梁平县医院应急医疗救助中心以及梁平移动分公司应急通信中心等单位,保障了在梁平县范围内有效的通信指挥。同时集群通信网还可以通过微波接力通信系统来实现多基站联网,扩大通信调度范围。
3.3 短波无线电台是保障指挥部与外界的通信联络的最主要通信手段
目前国内卫星通信系统相对薄弱,在救灾抢险过程中,不可能保证全部通信联络都采用卫星通信系统。在远距离通信方式中,短波无线电台是最经济,开通最简单的手段,各类设备兼容性也比较好,不同厂家,不同型号电台都可以进行通信。同时各地还有大量的无线电爱好者存在,可以在紧急情况下征用私人电台,来满足通信需求。因此,当灾害或重大事件发生后第一时间开设短波无线电台通信联络,可以保障整个救援地域与外界的联系。
3.4 采用微波接力设备恢复固定通信网线路
当重大灾害或事件发生后,可能造成两种情况:一是光缆受损,事件发生地与外界通信中断,这时再铺设光缆或抢修时间很长,可通过架设微波中继设备来替代受损光缆,使内部为受损的移动通信网和固定通信网与外界移动通信网或固定通信网相连;二是设备为毁坏但是由于业务务量激增,造成通信网络瘫痪,可采用微波接力设备扩大干线通信容量。同时还可以把受灾区域内的其它通信系统通过微波通信网相连,来组成综合的通信保障平台。
适合应急通信的手段较多,如何充分运用各种通信手段,不仅仅是在技术上实现的问题,更重要的是在平时要有完善的应急预案和充分训练演练,才能真正到突发灾害事件发生时,顺利的保障政府和人民群众的通信需求。
[参考文献]
[1] 应急无线通信体系架构浅析.王太军,李旭光,何华锋.民营科技,2008(11).
卫星通信的优缺点范文第2篇
关键词:移动雷达;应急通信;卫星通信
Thesatellitecommunicationofmobilemeteorologicalradarsystem
DouYiwen(BeijingmeteorologicalBureau,Beijing100089)
Abstract:Inordertotranslatemobileradar'sdatatoserverofBeijingmeteorologicalBureau.Thistextcomparedadvantagesanddisadvantagesofwirelesscommunication'smethod.Theaboveanalysisnaturallyleadsustothesystemofthesatellitecommunicationcreated.Theresultsshows:thesystemcansatisfythecommunicationrequirementofmobileradar.Thesystemhasagoodexampleforcreatingemergencycommunication.
Keywords:Mobileradar;Emergencycommunication;Satellitecommunication
1引言
随着气象信息自动采集的不断发展,自动采集数据越来越成为气象信息采集的主流。新一代天气雷达系统,可以进行较大范围降水的定量估测,获取降水和降水云体的风场信息等,在短时灾害性天气预报和应急服务中发挥巨大的作用,特别是对风害和冰雹相伴随的灾害性天气的监测和预警[1]。为了把移动雷达实时数据传输到北京市气象局,通信方式的选择成为信息采集的重要环节,目前气象应用通信方式有很多种。如CDMA/GPRS/3G、北斗卫星、无线局域网(WLAN)、专线等,还有下面要讨论的基于亚洲卫星通信线路。移动雷达对通信的主要需求是网络质量可靠;带宽至少要达到双向2Mbps;移动雷达采集数据地点不固定。如何满足移动雷达的要求是本系统需要解决的问题。
2通信方案的设计
2.1气象信息传输通信方式对比分析
目前气象应用通信方式有很多种,如CDMA/GPRS/3G、北斗卫星、无线局域网(WLAN)、专线等。由于天气雷达数据量大,要求网络质量高,固定地点天气雷达的数据传输一般都是利用专线传输。表1是常用无线通信方式传输气象数据的对比。无线局域网传输距离短,安全性差,一般只能作为数据的传输中继;北斗卫星是我国自主研制的卫星导航定位系统,安全性高,用于传输字节少如自动站等的数据比较适合;CDMA/GPRS,运行成本低,但是其通信速率要求低,不能满足雷达数据传输要求;3G下行速率理论值是2.8Mbps,实际传输效果没有达到此值,而且网络质量与基站覆盖有很大关系。天气雷达如果地点固定,而且在市内或县城内,使用专线较好,有充足的时间建立专线的话,应用2Mbps专线传输雷达数据是一种好的选择。卫星通信作为天气雷达数据的备份是一种最佳选择,因为它的网络带宽、移动性、实时性、开通周期等方面都能满足要求。
2.2卫星通信特点分析
卫星通信是以人造通信卫星作为中继的一种微波通信方式。卫星通信的优点:通信距离远,建设成本与通信距离无关;不受地理环境影响;广播方式,卫星覆盖区域内的任何点可实现通信;通信容量大;可自发自收。卫星通信的缺点:信号极弱(毫微微瓦级),对技术和设备的要求较高;时延;多址问题;存在单一故障点;雨衰。
3卫星通信的应用
综合考虑雷达数据传输的速率在2Mbps以上,支持视频、移动、应急等方面的要求,选择亚洲卫星通信是本系统的最佳选择。本系统采用等效口径为0.95m的偏馈型椭圆抛物面天线,天线面使用四片碳化纤维面板组成。天线系统工作在Ku频段。天线控制系统内置高性能信标接收机,可在5分钟内自动对星,通过对中卫一号、亚洲二号、亚洲三号、亚洲四号四个卫星两种极化方式的上百次测试,寻星准确率100%,配置40W功放时具备传输速率大于等于3Mbps,保证传输速率大于等于2.048Mbps,完全具备传输多路话音、2路视频图像、2路数据的业务能力。图1就是本系统建立的移动雷达卫星网络结构图。从图中可以看到移动雷达系统采集数据到数据处理服务器(192.168.3.5/24)或模拟语音经过语音网关,通过网络交换机和IP加速器(192.168.3.3/24),由调制设备(192.168.3.2/24)调制信号传输到卫星,再由卫星接收站传送到地面,通过调制解调器(192.168.3.10/24)和IP加速器(192.168.3.11/24)指向路由器(192.168.3.1/24,192.168.2.1/24),由路由器转发到防火墙(192.168.1.1/24),在防火墙上作语音网关和数据服务器NAT地址转换。最后在服务器(192.168.2.254/24)上可以看到雷达系统上传的数据,在电话终端上可以进行语音通话。这个网络是双向的,不仅数据可以双向传输,而且在北京市气象局可以监控到卫星通信系统的状态。本系统因为经费有限,建立了电话通信模式,并留有视频接口。
图1移动雷达卫星网络结构图
4结论
本系统采用的亚洲卫星通信系统具有一键对星功能,天线能够自动展开/收藏,自动定位、自动捕获和自动跟踪卫星,5分钟内完成寻星任务并建立卫星通讯链路。在传输速率、网络安全、天线对星时间、网络接口、应急通信等方面都能满足实时雷达传输数据的要求。
致谢:国家气象信息中心网络室和视频与卫星室、西安瑞兴通信有限公司、北京市人工影响天气办公室、北京市气象信息中心、北京市大气探测技术保障中心在系统建设中给予的大力支持。
参考文献
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卫星通信的优缺点范文第3篇
［论文摘要］随着现代科学技术的飞速发展，构建完善坚强可靠的电力通信网，显得越来越重要。文章结合电力通信的特点和需求及无线新技术的特性，分析无线通信技术在电网通信中的应用前景。
一、概述
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设，已经初具规模，通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展，无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架，且抗自然灾害能力较强，同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点，非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点，并分析其在电力系统的应用前景。
二、无线技术介绍
（一）无线通信技术的概念
目前，无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。
（二）无线通信技术的发展现状
无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术，即基于IEEE802.15的无线个域网（WPAN）、基于IEEE802.11的无线局域网（WLAN）、基于IEEE802.16的无线城域网（WMAN）及基于IEEE802.20的无线广域网（WWAN）。
总的来说，长距离无线接入技术的代表为：GSM、GPRS、3G；短距离无线接入技术的代表则包括：WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有：3.5GHz无线接入（MMDS）、本地多点分配业务（LMDS）、802.16d；移动无线接入技术主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。
1.主流无线通信技术
从技术发展的趋势可以看出，以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。
2.其他无线通信技术
除了上述主流的无线通信技术外，目前已存在的无线通信技术还包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。
（1）IrDA：Infrared Data Association，是点对点的数据传输协议，通信距离一般在0～1m之间，传输速率最快可达16Mbps，通信介质为波长900纳米左右的近红外线。
（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段，使用跳频频谱扩展技术，通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。
（3）RFID：Radio Frequency Identification，即射频识别，俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。
（4）UWB：Ultra Wideband，即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信，几乎是全数字通信系统，所需要的射频和微波器件很少，因此可以减小系统的复杂性，降低成本。
三、无线技术优劣分析
（一）WLAN技术分析
Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟，而且大批量生产。该技术适用于无线局域网，作为有线网络的延伸，对于特殊地点宽带应用，尽管Wi-Fi技术应用非常广泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患，Wi-Fi采用的是射频（RF）技术，通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号，所以非常容易受到来自外界的攻击，黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。
（二）WiMax技术分析
WiMax是一个先进的技术，推出相对较晚，存在频率复用性小、利用率低的问题，但由于最近才完成标准化，该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看，该技术可以在较大范围内满足上网要求，覆盖可以包括室外和室内，可以进行大面积的信号覆盖，甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离，一直被业界看好，是未来移动技术的发展方向，并提供优良的最后一公里网络接入服务。
（三）WMN技术分析
WMN是正在研究中的技术，在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合，而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看，WMN 这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间，在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集，并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善，WMN 更好地与之相融合、互补，从而能够扬长避短，发挥出各自的优势。
（四）3G技术分析
3G于1996年提出标准，2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验，有一成套建网的理论，包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看，目前，3G在部分地区已得到大规模的商业应用，比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段，还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。
（五）LMDS技术分析
本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术，其工作频率在20GHZ以上，利用毫米波传输，可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务，是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下，距离可达8公里；但是由于受降雨的原因，距离通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去，在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号，在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下，实现数据双向对称高带宽无线传输。
（六）MMDS技术分析
MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响，可用频带亦不够宽，最多不超过200MHz。其次，MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制技术主要是相移键控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度调制QAM调制技术，无法做到非视距传输，在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外，MMDS没有统一的国际标准，各厂家的设备存在兼容性问题。 （七）集群通信技术分析
数字集群系统具有很多优点，它的频谱利用率有很大提高，可进一步提高集群系统的用户容量；它提高了信号抗信道衰落的能力，使无线传输质量变好；由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术，所以对数字系统来说，保密性也有很大改善。
数字集群移动通信系统可提供多业务服务，也就是说除数字语音信号外，还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号，因此极大地提高了集群网的服务功能。
（八）点对点微波通信技术分析
微波传输的优势主要体现在以下几个方面：第一，可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比，微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二，微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比，其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三，目前的微波产品对未来的发展是有保障的，对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来，微波传输系统将升级到全IP的平台之上，可以全面支持运营商未来的发展。
（九）卫星通信技术分析
利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户，可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下，利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案，经济又可靠。
但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台，其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金，而且通信资源为卫星通信公司所有，受其带宽的限制，使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此，作为日常生产、生活使用是极为不经济的；而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。
四、无线技术综合比较
目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求，WLAN可解决中距离的较高速数据接入，而UWB可实现近距离的超高速无线接入。
首先，从标准化程度上看，本报告所涉及的技术中，仅仅WMN技术没有成熟的标准体系，LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准，只是没有统一的国际标准，其余的技术均已经完成标准化工作，并且都进行了试验网建设和商业网建设。
从频率上看，Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段，WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。
从覆盖范围上看，Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术，仅覆盖35m～100m；WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术，覆盖范围在1km～54km不等，而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术，通常用于通信主干组网建设。
从传输速率上看，点对点微波和卫星通信属于干线传输技术，不同的情况速率变化较大，而其余的技术均为接入技术，仅仅是3G技术接入速率最小，仅为384k，而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。
从调制技术上看，其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM，其余的技术均未采用OFDM调制技术。
从天线技术上看，仅仅3G和WiMax技术采用了MIMO技术，而其他技术均未采用MIMO技术；从传输环境上看，仅仅WiMax技术和3G技术支持非视距传输，其余技术均要求视距传输环境；从网络安全和QoS机制上看，WiMax技术和3G技术在这方面做得比较优秀、完善，其余的均存在较大的问题。
卫星通信的优缺点范文第4篇
关键词：无线通信；电网通信；技术分析
一、概述
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设，已经初具规模，通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展，无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架，且抗自然灾害能力较强，同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点，非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点，并分析其在电力系统的应用前景。
二、无线技术介绍
（一）无线通信技术的概念
目前，无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。
（二）无线通信技术的发展现状
无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术，即基于IEEE802.15的无线个域网（WPAN）、基于IEEE802.11的无线局域网（WLAN）、基于IEEE802.16的无线城域网（WMAN）及基于IEEE802.20的无线广域网（WWAN）。
总的来说，长距离无线接入技术的代表为：GSM、GPRS、3G；短距离无线接入技术的代表则包括：WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有：3.5GHz无线接入（MMDS）、本地多点分配业务（LMDS）、802.16d；移动无线接入技术主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。
1.主流无线通信技术
从技术发展的趋势可以看出，以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。
2.其他无线通信技术
除了上述主流的无线通信技术外，目前已存在的无线通信技术还包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。
（1）IrDA：InfraredDataAssociation，是点对点的数据传输协议，通信距离一般在0～1m之间，传输速率最快可达16Mbps，通信介质为波长900纳米左右的近红外线。
（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段，使用跳频频谱扩展技术，通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。
（3）RFID：RadioFrequencyIdentification，即射频识别，俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。
（4）UWB：UltraWideband，即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信，几乎是全数字通信系统，所需要的射频和微波器件很少，因此可以减小系统的复杂性，降低成本。
三、无线技术优劣分析
（一）WLAN技术分析
Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟，而且大批量生产。该技术适用于无线局域网，作为有线网络的延伸，对于特殊地点宽带应用，尽管Wi-Fi技术应用非常广泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患，Wi-Fi采用的是射频（RF）技术，通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号，所以非常容易受到来自外界的攻击，黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。
（二）WiMax技术分析
WiMax是一个先进的技术，推出相对较晚，存在频率复用性小、利用率低的问题，但由于最近才完成标准化，该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看，该技术可以在较大范围内满足上网要求，覆盖可以包括室外和室内，可以进行大面积的信号覆盖，甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离，一直被业界看好，是未来移动技术的发展方向，并提供优良的最后一公里网络接入服务。
（三）WMN技术分析
WMN是正在研究中的技术，在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合，而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看，WMN这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间，在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集，并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善，WMN更好地与之相融合、互补，从而能够扬长避短，发挥出各自的优势。
（四）3G技术分析
3G于1996年提出标准，2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验，有一成套建网的理论，包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看，目前，3G在部分地区已得到大规模的商业应用，比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段，还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。
（五）LMDS技术分析
本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术，其工作频率在20GHZ以上，利用毫米波传输，可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务，是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下，距离可达8公里；但是由于受降雨的原因，距离通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去，在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号，在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下，实现数据双向对称高带宽无线传输。
（六）MMDS技术分析
MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响，可用频带亦不够宽，最多不超过200MHz。其次，MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制技术主要是相移键控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度调制QAM调制技术，无法做到非视距传输，在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外，MMDS没有统一的国际标准，各厂家的设备存在兼容性问题。
（七）集群通信技术分析
数字集群系统具有很多优点，它的频谱利用率有很大提高，可进一步提高集群系统的用户容量；它提高了信号抗信道衰落的能力，使无线传输质量变好；由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术，所以对数字系统来说，保密性也有很大改善。
数字集群移动通信系统可提供多业务服务，也就是说除数字语音信号外，还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号，因此极大地提高了集群网的服务功能。
（八）点对点微波通信技术分析
微波传输的优势主要体现在以下几个方面：第一，可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比，微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二，微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比，其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三，目前的微波产品对未来的发展是有保障的，对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来，微波传输系统将升级到全IP的平台之上，可以全面支持运营商未来的发展。
（九）卫星通信技术分析
利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户，可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下，利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案，经济又可靠。
但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台，其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金，而且通信资源为卫星通信公司所有，受其带宽的限制，使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此，作为日常生产、生活使用是极为不经济的；而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。
四、无线技术综合比较
目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求，WLAN可解决中距离的较高速数据接入，而UWB可实现近距离的超高速无线接入。
首先，从标准化程度上看，本报告所涉及的技术中，仅仅WMN技术没有成熟的标准体系，LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准，只是没有统一的国际标准，其余的技术均已经完成标准化工作，并且都进行了试验网建设和商业网建设。
从频率上看，Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段，WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。
从覆盖范围上看，Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术，仅覆盖35m～100m；WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术，覆盖范围在1km～54km不等，而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术，通常用于通信主干组网建设。
从传输速率上看，点对点微波和卫星通信属于干线传输技术，不同的情况速率变化较大，而其余的技术均为接入技术，仅仅是3G技术接入速率最小，仅为384k，而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。
从调制技术上看，其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM，其余的技术均未采用OFDM调制技术。
从天线技术上看，仅仅3G和WiMax技术采用了MIMO技术，而其他技术均未采用MIMO技术；从传输环境上看，仅仅WiMax技术和3G技术支持非视距传输，其余技术均要求视距传输环境；从网络安全和QoS机制上看，WiMax技术和3G技术在这方面做得比较优秀、完善，其余的均存在较大的问题。
卫星通信的优缺点范文第5篇
关键词 MF-TDMA；广播；信道资源
中图分类号：TN927 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0027-02
1 MF-TDMA卫星通信系统简介
MF-TDMA卫星通信系统是在传统单载波TDMA系统的基础上引入了频率跳变发送和接收、变速率调制解调技术，从而可以利用一套调制解调设备，使得各地面站可以分时在多个载波进行收发。如图1所示，除了参考时隙所有站均跳到载波1的频点速率接收参考外，其他时刻，各站的解调器职守在某一条载波上，发往某站的数据将在分配的时隙内跳到该站的职守载波进行发送，也就“发跳收不跳”。通过有针对性的将业务站分配到不同载波职守，可将业务数据分摊到多个载波发送。并结合TDMA按需分配机制，将各站对信道资源的共享扩展到多条载波上。图1MF-TDMA系统中，AB站和CD间业务分散到了载波2和载波3上，同时，对业务量不大的E站，则职守在一条较低速率载波，以减少带宽使用。
图1 MF-TDMA系统帧结构示意
MF-TDMA系统提高了系统应用的灵活性，实现了TDMA系统的扩容，但也带来了一些问题。由于各站对所有载波的共享是基于跳频发送实现的，因此在一个站无法在同一时隙内在多个载波下发送。如图1所示，B站在第n时隙被分配向E站所在的1载波发送数据，那么该时隙B站将能再向2、3载波的n时隙发送数据。这种原则被称为MF-TDMA资源分配过程中的“载波间时隙分配躲避原则”。由于这条基本原则的存在，在MF-TDMA系统中，为了达到广播的目的，广播站往往需要重复占用多个载波的信道资源，大大降低了系统传输效率，这对于有着大量多点广播业务的卫星通信网络，例如IP通信网、视频会议网络等产生了很大影响，限制了系统应用。因此，有必要对MF-TDMA卫星通信系统数据广播技术进行研究，解决广播在多载波应用上的效率问题。
2 MF-TDMA系统三种数据广播方式
目前MF-TDMA系统实现广播的方式主要有三种：多频复制分发、定时跳频收发和星状组网广播。这三种方式各自适应于MF-TDMA系统某种应用环境，也各有优缺点。
1）多频复制分发。多频复制分发的广播方式，是通过在多个载波同时申请广播时隙，广播发送站可以在不同载波的不同时隙位置复制发送同一突发数据，使各载波的职守站在一个帧周期内均能获取同样的数据，达到广播的效果。但是，这种方式在各站间传输时延抖动较大，只适合于非实时性质业务发送；且由于发送站调制器需要发送多份数据，实际单站的最大广播发送速率为单条载波信息速率/载波数，在载波数较多时，大大限制了该种应用方式的应用。
2）定时跳频分发。定时跳频分发广播方式是利用频率跳变发送和接收技术，将广播时隙分配在一个固定载波上，在广播时隙到来时，广播发送站跳到该载波频点进行发送，同时，各接收站解调器也跳到该频点进行接收，实现“一发多收”的广播。这种广播方式最大的好处在于大大提升了单站的广播能力，避免了因多次发送同一份数据而造成的发送能力的浪费。同时，由于广播数据在同一时刻收发，各站间的时延抖动较小，比较适合于实时业务的传输。但这种广播发送方式由于各接收站均要同时跳收，因此需要将同一时隙的多个载波资源同时分配给广播使用，接收广播时，点对点数据无法接收，系统总的载波资源的占用并没有减少。
3）星状组网广播。采用星状组网广播的方式，其帧结构如图2所示。星状组网广播主要应用于中心站广播分发、远端站向中心回传的星状应用环境。处于中心地位的广播站单独使用一条前向载波发送数据（如图2所示载波1），其所有发送数据均为广播，所有远端站通收；其他远端小站使用其他TDMA载波（如图2所示载波2）向中心站进行回传。通过单独配置多个解调器或采用多载波并行解调技术，中心站可以同时接收多条返向载波的数据；同时，通过提高中心站发送能力，可令前向载波使用较高速率，实现高速的广播分发；甚至，通过中心站的转发，远端小站还可以实现远端站间互通或经由中心转发的二次广播分发。
星状组网广播由于广播占用单独的前向载波实现，无须考虑MF-TDMA系统中时隙躲避的问题，因此，具有最高效的信道使用效率。但是，这种组网方式并不适用于多点广播需求，因为远端站发送广播数据时需要同时占用返向和前向载波，用于数据发往中心站和中心站前向转发，资源开销大；且传输有两次上星过程，传输时延翻倍。因此星状组网广播方式仅适应于单中心广播的应用环境。
图2 三种广播方式帧结构示意图
3 广播载波应用方式的实现
广播载波应用方式的其核心思想是利用MF-TDMA体制中多载波的优势，增加一条专门的广播载波用于广播发送，并在地面终端上增加一路解调器，专门用于接收该载波广播数据。如图3所示，为具备双路解调的地面终端设备组成带广播载波的MF-TDMA系统的帧结构。
图3 广播载波广播方式帧结构示意
广播发送端数据发送过程中，地面终端需根据业务数据的目的地址，区分出该数据是否为广播数据。如果为广播数据，则在广播载波上申请时隙资源完成发送；反之，则根据目的站的职守载波申请对应载波的时隙资源完成发送。接收站两个解调器分别解调一般业务载波和广播载波两路载波信号，并在基带数据出口合路，同时接收。通过以上方法，达到了以下目的。
1）将广播统一发送到广播载波，相当于恢复了单载波系统的天然广播特性，大大节省了信道资源。
2）实现了广播数据的一发多收，各站可以实现广播数据的同时接收，业务实时性能得到较好保障。
3）点对点和广播数据分路解调，使得广播数据接收和点对点业务接收可以同时进行。
4 应用实例
下面以一个应用实例来对比以上几种广播方式在实现过程中，在资源占用和实时性方面的情况。某MF-TDMA卫星通信系统由3个地面站构成，可用系统资源为2-3条4Mbps载波，广播业务量为1 Mbps，如果各站均有可能广播。那么，分别采用四种广播方式广播业务占用资源对比情况如下。
5 总结
从以上分析可以看出，三种传统的MF-TDMA系统广播方式都具有各自的缺陷和局限性，对实现广播业务灵活的应用产生了较大限制。通过在地面终端中增加解调器，引入广播载波的广播方式，则能够较好的解决传统广播方式固有的问题，大大减小了MF-TDMA卫星通信系统中广播业务占用的信道资源，并使之能与对点对点业务共存，具有高效、简洁、实时性好的特点。
参考文献
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