卫星通信缺点

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卫星通信缺点范文第1篇

【关键词】卫星通信技术；应用体会；发展趋势；主要特点

近年来，随着移动通信技术发展，一些新的通信技术不断涌现，如WiMAX、LTE等，显示出了当前我国移动通信业技术水平及实力。卫星通信技术于20世纪发展并兴起，与新通信技术相比，虽然不是新发展起来的，依然具备系统容量大、通信距离远等技术优势，应用价值很大。为了进一步了解卫星通信技术，有必要分析卫星通信技术应用，加深对卫星通信技术应用的体会，为未来技术研究与发展提供有益见解。

1卫星通信技术

卫星通信技术，是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波的通信系统。卫星通信系统结构如图1所示。卫星通信技术具备覆盖范围广、通信容量大、传输质量好、组网方便迅速、便于实现全球无缝链接等优点，但是也有缺点，主要是传输时延大，通信传输及时性较低。从过去应用现状看，卫星通信技术主要应用于卫星移动、卫星遥感、卫星广播、卫星固定通讯及飞机等领域。随着智能手机发展，卫星通信技术在智能手机操作系统中有了应用，形成了以卫星通信技术为基础的卫星定位系统，实现定位、导航、测距、测速等功能，提高了智能手机操作水平。

2卫星通信技术应用体会

2.1主要困境

2.1.1传输时延大卫星通信技术的优势突出，但有一个很大的缺陷，即传输时延大，特别是在宽带通信方面。在宽带上，卫星通信及时性不能与光纤通信技术相比；在移动特性上，卫星通信不能与地面蜂窝移动系统相比。由于以上缺陷存在，受宽带限制，卫星通信技术已经难以满足高速数据业务需求，光纤通信技术渐渐取代卫星通信技术，这是现阶段卫星通信技术应用面临的主要困境。如，基于卫星通信技术建立起来的ATM网络，由于有较大的时延性，要求通信互联时能快速有效的进行转换协议，减少传输时延带来的影响。2.1.2很难保证协议转换方式最佳在卫星通信中采用宽带IP技术，应用难度是较大的，主要在于对不同的协议，卫星通信技术很难保证提供的所有转换方式都最佳。目前，宽带系统传输技术基本以ATM技术为基础，但是ATM技术难以适应卫星通信要求，不能确保准光线质量。特别是ATM技术不同于卫星通信技术，所以想要基于ATM技术建立卫星ATM通信网络难度是较大的，需要对协议及转换进行修改。2.1.3传输安全上的问题卫星通信技术发展时间不长，虽然在覆盖面、传输量等方面有较大的优势，但是与光纤通信技术等相比，其不仅有传输时延大等缺陷，在技术水平上也有一定差异，一定程度上影响了卫星传输安全。为此，应当考虑如何进一步提高卫星传输的安全性。

2.2改进对策

针对卫星通信技术应用中表现出来的问题，提出采用以下技术加以改进与调整，完善卫星通信技术。2.2.1数据压缩技术由于卫星通信技术有传输时延大缺点，为实现高速数据传输业务，可以采用数据压缩技术。数据压缩技术是一种数据处理激激技术，可以对数据进行动态、静态压缩，无论采用哪一种压缩方式，都能提高通信系统传输效率。移动通信领域，数据压缩公认标准有两个：①CCⅡT的H.26；②ISO中的静态图像压缩编码标准，可根据实际情况采用适合的数据压缩标准。2.2.2信息同步技术信息同步主要分为两大类：①连续同步；②时间驱动同步。卫星通信技术应用中，想要实现信息同步，可以采用以上两种信息同步技术，具体方法有反馈法、时间截法等。然后，按照以上方法建立协议转换方式，发展多信息流会话协议等，与当前最常用的分布式协议相适应。2.2.3智能卫星天线技术移动通信采用卫星通信技术时，需要利用卫星通信技术传输大量的多媒体信息，但是受宽带限制，传输效率不高。出于通信传输考虑，要求传输效率最低为2500MHz，一般选择Ku、Q等波段。虽然这些波段可以满足传输效率要求，然而实际传输中存在一定的雨衰现象，影响卫星功率。为改进这一问题，需要研究智能卫星天线技术，扩大波束覆盖面，利用多波束快速跳变降低雨衰现象，保证卫星功率。2.2.4宽带卫星通信技术为使宽带在卫星通信中得到很好的应用，应当积极发展宽带IP卫星通信技术。技术研究方向主要包括两个方面：①继续使用ATM协议；②完全摒弃掉ATM协议，发展新的协议。在继续使用ATM协议情况下，需对ATM协议进行改进。如，将信元和VC级业务量管理结合起来，建立可以控制各种拥塞问题的机制，加快协议转换。在完全摒弃掉ATM协议情况下，可以基于宽带IP建立新的协议，如IP保密安全协议等，建立新型的协议。2.2.5空间激光通信技术空间激光通信技术是一种以激光光波为载波的光通信技术，它以大气作为传输介质，通信传输的高效性、及时性可以光纤通信技术相媲美，且宽带、功率等方面都有极大的技术优势。此外，空间激光通信技术的波段窄、波速小，很难被截获，一定程度上提高了通信传输安全性。所以，如果将空间激光通信技术应用于卫星通信系统中，可以确保卫星通信安全可靠。

3卫星通信技术发展趋势

随着科学技术发展，卫星通信技术也在不断进步，卫星通信系统功能能力得到了大幅度提升。监管如此，与光纤通信技术等相比，技术先进性依然存在一定差异，还需持续加大技术研究投入。卫星通信技术研究有一定的风险，但是不能退缩、胆怯，要勇于科研、敢于探索，促进卫星通信技术发展。从当前及未来卫星通信技术应用需求看，今后工作中可以加大以下几个方面研究：（1）建立独立的卫星通信系统，不需要通过地面电信网，直接利用自身的独立通信网服务于民，减少对地面电信设施的依赖，可提高卫星通信传输效率。（2）加大卫星通信技术与其他行业的融合研究，扩大卫星通信技术的应用范围，充分利用卫星通信技术带动社会建设。（3）综合卫星业务。卫星通信技术广泛应用于卫星移动、卫星遥感、卫星广播等领域，这些业务系统是相互独立的，可以考虑建立综合卫星业务，并构建与之相适应的卫星通信网络。（4）移动卫星通信方面，将其与第四代移动通信技术融合应用，建立更高效、高速的的个人通信网，提高卫星通信技术在移动通信上的服务能力。

4结论

综上所述，卫星通信技术在社会生产很多领域有着应用，如卫星移动、卫星遥感、航空航海、救灾等，极大促进了社会建设与发展。面临卫星通信系统传输延时大等问题，可以采用数据压缩技术、信息同步技术、智能卫星天线技术等，解决当前卫星通信系统应用中的难题，从根本上提高卫星通信技术水平，扩大微信通信技术应用范围。

参考文献

[1]肖跃，秦红祥.国内外卫星通信产业技术应用现状和发展趋势[J].卫星与网络，2010（7）：20~25.

[2]黄睿.卫星通信技术的应用体会及未来趋势展望[J].科技创新与应用，2013（20）：81.

[3]付强.卫星通信产业技术应用现状分析及其发展趋势[J].工程技术：文摘版，2016（10）：00286.

[4]徐明月.卫星通信技术的发展和应用[J].工程技术：引文版，2016（11）：00017.

卫星通信缺点范文第2篇

1.完善应急处置体系

自然灾害的频繁发生对电力应急通信系统产生了很大的影响，在电力通信企业的发展过程中，卫星通信技术的合理应用对电力应急通信的发展非常重要。因此，在分析卫星通信技术在电力应急通信中的应用思路时，电力通信企业首先要奋起拼搏。应用前，电力通信企业应合理完善自身应急能力体系和人员管理体系。电力通信企业在实际运行过程中，首先要完善自身应急处理体系，完善和规范应急通信技术，通过培训示范和运行标准制定，提高电力通信的质量和效率；其次，合理设计管理系统，以当前电力应急通信系统中存在的热点和难点问题为出发点，完善电力应急系统中的不足之处，从而促进电力应急行业的发展；最后，在电力应急通信人员管理制度方面，针对目前电力应急通信人员缺乏组织性和纪律性的现状，可以加强电力应急通信人员管理制度的约束力。通过制定批评教育、罚款、警告、解雇等惩罚制度，对表现较好的人员给予奖励，充分发挥表率作用，提高员工工作积极性。

2.选择合适的卫星通信技术

我们都知道，卫星通信技术有很多种，包括VSAT卫星通信传输技术、MFTDMA卫星通信传输技术和SCPC/DAMA卫星通信传输技术，每一种都有自己的优缺点。因此，在分析卫星通信技术在电力应急通信中的应用思路时，除了完善自身应急处理体系外，选择合适的卫星通信技术，从而提高电力应急卫星技术应用的合理性，促进电力应急通信产业的发展。例如，在分析卫星通信技术在电力应急通信中的应用思路时，可以通过选择合适的卫星通信技术来增强应用方案的科学合理性，从而提高电力应急通信系统的水平和能力。在选择合适的卫星通信技术时，要分析卫星通信技术在电力应急通信中的应用思路，首先要了解目前广泛应用的卫星通信传输技术。在了解的时候，不仅要了解卫星通信技术的参数，还要全面、仔细地了解和梳理其成本投入、灵活性、工作性能和可扩展性；其次，结合电力应急通信的具体需求，通过比较和讨论，选择合适的卫星通信技术，如SCPC/DAMA，其使用成本低，扩展性强，发展前景好，灵活性高。在保证电力应急通信正常进行的基础上，降低了成本投入，增强了电力应急卫星通信技术的扩展性和灵活性。

3.科学设计应用方案

卫星通信缺点范文第3篇

 

1)通信覆盖区域大，通信距离远：地球同步轨道(GEO)卫星距地面高度35860km，只需一个卫星中继转发，就能实现1万多公里的远距离通信;每一颗卫星可覆盖全球表面的42.4%，用3颗GEO卫星就可以覆盖除两极祎度76°以上地区以外的全球表面及临地空间。

 

2)可将其广播性与各种多址连接技术相结合构成庞大的通信网：在一颗卫星所覆盖的区域内，不必依赖显式的交换，只需利用卫星中继传输和多址/复用技术就能构成拥有许多地面用户的大型通信网。

 

3)机动灵活：卫星通信的建立不受地理条件的限制，无论是大城市还是边远山区、岛屿，随地可建;通信终端也可由飞机、汽车、舰船搭载，甚至个人随身携带;建站迅速，组网灵活。

 

4)通信频带宽、通信容量大：卫星通信信道处于微波频率范围，频率资源相当丰富，并可不断发展。

 

5)信道质量好、传输性能稳定：卫星通信链路一般都是自由空间传播的视距通信，传输损耗很稳定而可准确预算，多径效应一般都可忽略不计，除非是采用很低増益天线的移动通信或个人通信终端。

 

6)通信设备的成本不随通信距离増加而増加，因而特别适于远距离以及人类活动稀少地区的通信。

 

卫星通信也存在一些缺点和一些应该而且可以逐步改进的方面，这主要有以下几点。

 

1)卫星发射和星上通信载荷的成本高：星上元器件必须采用抗强辐射的宇航级器件，而且LEO、GEO卫星的寿命一般分别只有8年、15年左右。

 

2)卫星链路传输衰减很大：这就要求地面和星上的通信设备具有大功率发射机、高灵敏度接收机和高増益天线。

 

3)卫星链路传输时延大：GEO卫星与地面之间往返传输时间为239~278ms;在基于中心站的星形网系统中，小站之间进行话音通信必须经双跳链路，那么传输时延达到0.5s,对话过程就会感到不顺畅，而且如果没有良好的回音抑制措施，就会因二-四线制转换引起的回波干扰而使话音质量显著下降。

 

基于卫星通信的特点及其重要作用，本文将从卫星通信的可用频率资源、卫星平台、主要关键技术、典型的卫星通信系统、卫星通信应用和产业化发展等方面进行介绍，综述发展现状，展望发展前景。

 

2通信卫星平台与信道资源的发展

 

2.1卫星通信的频率资源

 

早期GEO卫星转发器主要是C和Ku频段，各有500MHz带宽，其上行分别位于6GHz、14GHz附近，下行分别位于4GHz、12GHz附近;每个转发器的带宽有33MHz、36MHz、54MHz等;Ku后来扩展到800MHz。最近十几年Ka频段2GHz带宽得到了广泛应用，上行、下行分别位于20GHz、30GHz附近。此外还有UHF、L和S频段各有15〜30MHz的带宽可用于卫星移动通信，分别位于0.4GHz、1.6GHz、

 

2GHz左右。目前，正在开发40~60GHz的EHF频段。各频段的可用频带不一定连成一片，具体的频带划分参见文献[4]。采用天线正交极化、多波束卫星天线、低轨道卫星群等技术，可使上述频率重复使用许多次，可用频率资源扩大许多倍。此外采用空间激光通信技术扩展信道资源，特别是星际激光通信链路，其容量可与光纤通信相比拟，而抗干扰抗截获能力更强。

 

2.2通信卫星平台的发展

 

卫星平台技术是推动卫星通信应用和増强市场竞争力的重要因素。目前，世界上最大的通信卫星平台重达7吨、太阳能电池功率达30kW，例如美国Loral公司LS20.20卫星平台，发射质量5〜7吨，电源功率17〜30kW，可支持150个转发器，2012年发射SES-4卫星所用该公司LS-1300平台，功率达20kW。我国自主研制的最大平台是东方红4号平台，重5150kg、太阳能电池功率为10.5kW，处于实验阶段的东5平台规模更大，但与当前国际先进水平仍存在差距。

 

3卫星通信相关技术及其发展现状与前景3.1调制解调技术卫星通信中最常用的调制方式是QPSK、OQPSK和n/4DQPSK等，近年来，高速数据传输的需求与转发器资源紧缺推动了8PSK、16APSK、16QAM等高阶调制方式的研究与应用。其中APSK调制因其星座中所含幅度和相位信息是变量可分离的，可以采用简单的预失真法进行幅度非线性矫正而不影响相位特性，使之在透明转发这种高阶调制信号时的功率效率不明显降低[5,6]。因此，APSK调制在卫星电视广播中得到应用，在卫星宽带移动通信中也有很好的应用前景。

 

格形编码调制(TCM,trelliscodingmodulation)在原理上是一种很好的体制[5];它将信道编码与调制融合在一起，因而几乎不付出频带效率和功率效率降低的代价，就能获得5dB左右的编码増益。TCM调制用于卫星通信的国际标准早己经形成，但因其译码复杂度较高，而且不大便于再级联外码以进一步降低误码率[7,8]，因此应用并不广泛。

 

遥感数据传输和大容量宽带卫星通信中对于高速调制解调技术有迫切需求，目前我国基于FPGA并行实现的高速调制解调己达到1.5Gbit/s，己接近国际先进水平[9]。这个速率基本上能满足通信卫星馈送链路高速数据传输的要求。正交频分复用(OFDM)技术作为一种多载波调制方式，由于其抗多径衰落能力强而在地面蜂窝网第四代(4G)、第五代(5G)移动通信中成为不可或缺的技术[10]，因此人们一直想将其广泛应用于卫星移动通信中。值得注意的是，OFDM本来是不大适于卫星下行链路这种功率严重受限的场合，因为其峰平功率比(PAPR)高，在功放非线性条件下容易产生多载波互调干扰而使链路特性变差。虽己研究出多种方法来克服这个缺点，但没有一种办法是不需付出巨大代价就能完全解决这个问题的[11,12]，不是频带效率显著降低，就是计算复杂度很高。

 

但是，确有一些卫星通信或广播系统的下行链路采用了OFDM体制。IPSTAR-I在60MHz带宽下行链路中采用层叠在OFDM上的TDM技术[13]，其目的是为了扩大复接信号的路数，而非抗多径衰落;因为其Ku频段小站天线口径为0.75〜1.8m，波束主瓣只有1。〜2.3。，周围环境的反射波很难进入天线主瓣，因而多径效应可忽略不计。我们应当看到如此应用OFDM技术，会使其链路信噪比产生明显损失。

 

对于基于多波束天线的GEO或LEO卫星宽带移动通信或广播系统而言，因其多径衰落非常严重，目前下行链路不得不采用OFDM体制。其移动式终端的天线増益很低，例如，L或S频段天线的増益一般只有2〜3dB，这种半球波束天线可接收到的多径信号分量多，多径衰落非常严重，采用OFDM技术有其合理性。事实上在卫星与地面基站相结合的移动数字电视广播系统中己成功应用OFDM[14]，并己形成了国际标准和我国国家标准[15,16]。

 

然而卫星下行链路功率受限问题远比地面移动通信基站严重，驱动多波束卫星天线的功放非线性问题更加严重。加之OFDM系统抗多径衰落效益的发挥有赖于信道信息反馈，而卫星链路时延大，不能及时利用信道信息反馈对各子信道的信息速率和发射功率进行自适应调整。总之，卫星下行链路采用OFDM体制只是当前的无奈之举，而非理想的选择，我们很有必要探索出一种新的传输方式来取代它，因为其中约有30%左右的频带效率和10dB左右的链路信噪比増益的潜力是有可能挖掘出来的。

 

3.2纠错编码技术

 

各种通信业务信息传输的误比特率(BER,biterrorrate)都有最高限度要求，例如：声码话BER为10—3,视频通信BER为10—4,一般数据通信BER为10—6或10—7，无特殊措施的ATM(asyschronioustransfermode)或IP(Internetprotocol)数据传输BER为10—10,深空通信中某些数据传输BER为10—14。当然一般系统不会设计为在传输和解调后所得数据的BER就能达到上述要求，因为这需要很高的链路信噪比，严重浪费发射功率。而采用纠错编码(即信道编码)技术与调制相结合，只需付出很小的频带效率代价就能使BER降低若干个数量级。相应地达到指定BER要求的链路信噪比就可降低几dB，甚至十几dB，也就是可获得相应的编码増益。

 

在卫星通信的前期发展中，使用最为广泛的信道编码是由卷积码作为内码、RS码作为外码的串行级联码。这是因为卷积码实现简单、译码门限较低，而RS码的译码复杂度低，在输入信息误码率较高时能获得较高的编码増益，例如，3/4卷积码与RS编码级联情况下在达到&E^=10—7时可获得5.2dB编码増益。

 

并行级联形式的Turbo码[17]和低密度奇偶效验码(LDPC)[18]是目前2种最先进的信道编码算法，自90年展起来并推广应用之后，很快在地面移动通信等场合得到了很好应用。两者均有2个突出特点：一是都结合了比特交织技术，能有效地纠正突发错误，而多径衰落信道等场合正是容易出现突发性错误;其二是它们的译码门限比卷积码更低，而且能在较高的码率下获得较大的编码増益。这就是说，它们能使整个系统的传输特性以较高的频带效率和功率效率逼近香农容量限。例如，对于QPSK调制采用码率为0.793的Turbo码在BER达到10—7时，比采用RS、卷积码串行级联码的编码増益高1.6dB„IPSTAR-1系统的前向链路采用Turbo码Inmarsat系统也将Turbo码作为高速数据传输系统的核心技术。

 

与Turbo码相比，LDPC码具有编解码简单、码长可以较短、编译码效果更易逼近香农限，因而已成为当前卫星通信中信道编码的首选，特别是宽带移动通信。例如，对于BPSK调制采用1/2码率、107块长的LDPC码在BER达到10—6时所需私/外值为0.04dB，己非常逼近频带效率为1bit/s/Hz时的香农限0dB[20]。目前，己用FPGA实现的LDPC编译码器，最高信息速率可达到10Gbit/s[2U2]，可满足高速调制解调的需求。

 

对于大尺度衰落信道，例如，存在降雨衰落情况下的Ka频段信道，采用自适应编码调制(ACM,adaptivecodingmodulation)可使信道传输效率最大化[23,24]。发送端在保持发送的符号速率和功率不变的情况下，根据接收方反馈回来的私/_队估值，自动选择最佳的调制方式和编码码率进行发送，可以高效地将链路余量，例如，Ka频段的雨衰余量，转化为数据传输吞吐量，同时也可避免了偶然出现的干扰对链路造成的绝对中断。目前市场上己有支持ACM功能的产品。

 

3.3扩频通信技术

 

卫星通信信道开放性的特点带来的隐蔽性差、抗干扰能力弱等缺点，可采用扩频技术克服，因此扩频通信主要用于隐蔽通信和抗干扰军事通信。扩频主要有直接序列扩频(DSSS，directsequencespectrumpreading)、跳变频率(FH,frequencyhopping)、跳变时间和线性调频等4种基本工作方式。这里主要介绍DSSS和FH。

 

DSSS系统中每个符号用一个长度为#的伪随机序列表示，可使其信号的频带扩展#倍，接收端采用同样的序列进行相关接收解扩，因而可使解扩之后的信噪比提高到解扩之前的#倍，即可获得#倍的解扩处理増益。#可以很大，例如，GPS中P码信号的扩频倍数#=204600，即具有53dB的处理増益。因此它可以在接收信号信干噪比很低的条件下进行通信，可使通信信号具有很强的隐蔽性，并使系统具有很高的干扰容限，例如，允许信干比达50dB。如果在接收端解扩之前配合某种自适应信号处理算法，例如，自适应陷波、幅度非线性处理或自适应空间陷波等，还可使系统的干扰容限再提升30〜40dB。

 

基于DSSS利用GEO卫星透明转发器可构成隐蔽性很强的重叠通信系统[26]，将功率谱密度极低的DSSS信号重叠在其他正在进行通信的强信号之上进行较低比特率的通信，则信号具有高度的隐蔽性。

 

跳频(FH)通信中，发送端将调制信号的载波频率在很宽的频率范围中按照某种秘密约定的跳频图案进行跳变，接收端采用同样跳变的本地振荡进行正交下变频，变回为零中频信号再进行基带解调、符号判决和译码。因此FH比DSSS更容易将信号频谱扩展到更宽的频率范围，可获得更高的处理増益。只要跳频范围足够宽、跳速足够快，再配合卫星多波束天线技术从空间躲避可能的干扰，通信的安全性就有充分的保障。我国已实现的FH系统跳频范围可达2GHz，跳速达上万跳/秒[27]，接近国际先进水平。总之，目前卫星通信抗干扰技术已比较成熟，在军事通信中发挥了重要作用。当然，通信对抗双方没有绝对的赢家，只是在一定的条件下有一方取胜。

 

3.4阵列天线技术与卫星蜂窝网技术

 

1)阵列天线技术

 

由于卫星链路传播衰减很大，例如，GEO卫星C、Ku、Ka频段链路的衰减都在200dB左右，需要采用高増益天线，因而天线的尺寸和成本往往成为推广应用的重要障碍。早期是采用VSAT(verysmallapertureterminal)技术来缓解这个问题，即由一个大型中心站与大量的小口径天线终端站一起构成一个星形网。利用中心站天线増益很高、EIRP(equivalentisotropicradiatedpower)值很大的优势，来弥补小站因天线口径小、増益低而使链路预算不足的弱点。后来通过开发更高频段的转发器、増大转发器的发射功率以及采用多波束卫星天线技术提高星上转发器的接收灵敏度和EIRP，更加有效地实现了终端的小型化，天线的尺寸和成本似乎不再是明显的障碍，VSAT的概念也逐渐淡化了。但目前基于GEO卫星Ku频段透明转发器的宽带移动通信，其“动中通”天线的成本仍然很高，相当于通信终端其余部分总成本的6〜10倍。这种天线通常都是采用线阵形式多个阵元实现水平方向跟踪，而采用机械装置实现垂直方向的跟踪。星上采用阵列天线技术形成点波束天线或蜂窝状的多波束天线(MBA,multiplebeamantenna)，可大大提高天线的増益，还实现了频率多次重复利用。卫星MBA主要有3种实现方式，即反射面式、透射式和相控阵形式。

 

反射面MBA由一个或2个反射面和几个独立馈源组成，通过馈源照射到反射面形成多波束。反射面MBA具有结构简单、质量轻和可靠性高等优点而最先得到广泛应用，如Odyssey卫星[28]和日本的ETS-VI卫星[29]。ETS-VI卫星的MBA有2种镜面，20GHz的Ka频段和S频段共用3.5m直径反射镜，30GHz的Ka频段和C频段共用2.5m直径反射镜，实现了13个Ka频段波束覆盖日本大地、C频段单波束覆盖日本中部和5个S频段的波束覆盖200海里海域。

 

相控阵MBA由天线阵、馈电网络及波束形成控制器等组成，通过相移网络调节阵元的激励幅度、相位实现辐射波束指向的改变。相控阵MBA具有损耗低、动态扫描角度大的优点，便于形成蜂窝状MBA。透射式MBA通过网络对辐射阵移相，在覆盖区形成相对固定的波束，波束对辐射阵不扫描但可校正及微调，更适于星体体积和质量较小场合的应用。例如全球星(Globalstar)系统和铱(Iridium)系统

 

中MBA就是采用直接辐射阵列形式、基于模拟射频移相法形成多波束，不同的是前者使用功分器[30]，后者使用Butler矩阵。

卫星通信缺点范文第4篇

【关键词】 卫星通信 应急保障 系统组网 业务应用

一、引言

电力是直接关系国计民生的重要基础行业，电力通信网承载着电网调度自动化、市场化运营、信息化管理等多种重要业务，对电网发展有着重要作用。随着地球环境变化和电网规模扩大，遇到突况如地震、冰冻、洪涝等重大自然灾害时，电力设施、通信网络往往遭受到严重破坏甚至毁坏，致使电力生产瘫痪。这时需要建立一种应急通信平台，实时传递现场信息，为后方指挥调度提供安全、可靠、准确的通信保障，从而快速恢复电力生产业务，保证生活、生产上用电。

卫星通信对外部环境依赖性小，具有覆盖面积广、通信距离远、部署机动灵活、不易受地质灾害影响等特点，特别适合于应急、救援通信，成为电力系统应急保障的首要选择。

二、应急卫星通信系统

卫星通信是以人造地球卫星为中继站，使地球上各个通信站之间实现通信，可实现点对点、点对多点（星状网）、多点对多点（网状网）通信。

针对应急事件的突发性、影响程度不确定性等情况，卫星通信由于自身特点，作为应急保障使用在消除通信孤岛方面有着重要的作用。

（1）系统结构灵活，反应迅速。仅需通过卫星建立链路，即可在覆盖区实现任意两点间通信，且满足各种装载平台（船载、车载、单兵背负）的快速部署，自身保障能力强。

（2）独立成网，稳定可靠。卫星通信传输环节少，能在各种恶劣环境下高效运行工作，获得高质量的通信信号。

（3）支持多种业务传输，包括话音、数据、图像等，满足指挥调度、数据及视频采集、信息等各环节的需求。

根据应急通信的特点，一套完备的卫星应急通信系统应具有语音通信、数据通信、图像通信、图像采编及显示、电视会议、网络监控与管理等功能，图1为典型的卫星应急通信系统示意图。

在图1中，系统由一个地面站（主站）、一辆静中通、二辆动中通、两套便携站（包括单兵系统）、一辆指挥车组成。通过卫星链路传输平台，可快速实现现场灾情的应急保障，系统主要实现功能如下：（1）应急通信指挥车是一个功能完备的移动指挥中心，能够实现通信保障、指挥调度，图像采集传输等功能，在紧急突发事件现场保障通信指挥任务。（2）小型应急通信车应用于突发事件的应急处理、重大活动的通信保障、施工现场的通信支持。（3）便携站与单兵背负系统之间可实现单向视频、双向语音传输。单兵图传、数字集群等多种通信手段优势互补，使得以通信车为现场指挥中心的有效通信覆盖面积大幅增加。（4）采用动中通卫星通信天线，满足车辆无论在行驶中还是到达应急现场的任何时刻都能保持与后方指挥中心的通信畅通。（5）采用基于卫星通信的视频会议系统，通信车随时随地都可以和前方、后方建立视频会议，便于即时指挥。（6）基于北斗导航、定位、短报文功能的人员、车辆定位跟踪监控系统，使指挥人员随时掌握动态车辆位置和抢险人员分布情况。

目前普遍采用的VSAT卫星通信系统由主站、小站和卫星组成，主站使用大型天线，常用的Ku波段天线直径为1.2-8m，小站如便携站天线直径为0.3-2.4m。VSAT系统可以支持星状、网状等灵活组网，支持点对点或点对多点的通信功能，能够实现语音、视频、数据的双向传输。

三、应急通信在新疆电力中的应用

3.1 新疆电力应急通信组网需求

随着电网的发展，新疆电力通信网承载的业务逐年增多，目前已形成南、北疆分地域组网，卫星通信作为电力通信网的一部分，在新疆特殊的环境下，应急组网有着特别的需求：

（1）应急反应速度快。新疆地域辽阔，疆内各变电站通信站多处于戈壁或是自然环恶劣的地理位置，且相距较远，一旦发生严重的自然灾害（比如暴风雪、狂风沙等），有线电力通信网络中断或通信设备损害，灾区在一定程度上属于孤城的状态。所以建立快速的应急反应系统，在最短的时间对现场信息的实时采集、发送、反馈给指挥中心，将损失降到最低。（2）组网规模大，系统兼容性好。新疆地广人稀，为满足覆盖公司本部、13个地州及全疆各县级供电公司的应急需求，一次性建成应急网络不仅成本高，而且对运维人员要求高，难以实现。所以采取分阶段建设，优先对城区、重点区域进行覆盖，满足应急需求；后期系统扩容需考虑设备的兼容性和系统的统一管理，保证在现有网络基础上易于升级改造，做到维护简单，节约成本。（3）应急保障可靠性高。新疆地处高纬度，远离海洋，气温变化大，特别是冬、夏的极端天气不断地考验着新疆电力通信网的承载能力，对通信设备在恶劣天气下的可靠工作要求高。

3.2 应急通信业务应用

目前，新疆电力应急通信已完成主站系统建设，并配置1辆静中通通信车和2套便携站，通过亚洲四号卫星建立通道，链路租用带宽为2Mb/s、上下行共享。实际业务应用如下：（1）电话业务。车载站与便携站均配备有IAD设备，该设备提供了4个FXO接口以及4个FXS接口，可以通过交换机-FXO-FXS-电话机的方式进行用户线路的延伸，将远端应急现场的话机连接到公司总部行政交换机。在图2中，将车载站上电话机连接到其IAD设备的FXS口，并将便携站的IAD设备FXO用电缆连接本部大楼的行政交换机音频配线架上，并对两站的IAD设备做相应的配置，使相应的FXO、FXS之间一一对应（热线模式），这样相当与将远端电话直接接入了公司的电话交换机，可以直拨系统内电话，其原理类似于通过PCM设备所做的调度电话远程接入。（2）数据业务。将便携站的交换机和路由器通过网线与大楼内的楼层交换机进行连接，当两站之间建立起卫星信道后，车载站的数据终端通过主站交换机和路由器等设备接入公司的信息内网。同时，管理人员需要对车载站的数据网络地址进行统一规划，针对卫星网络与公司内网数据通信需要进行隔离，需在无线机房相应的路由器侧增加保密设备即可接入公司内网。（3）电视会议业务。车载站、卫星主站均需配置高清晰的H.323的视频会议终端和摄像头、MIC等设备，在IP网络连接已经建立的条件下，可以与其他H.323标准的MCU或视频会议终端建立连接，举行电视会议。在公司的应急指挥中心内配置相应的H.323 MCU和视频会议终端设备，即可实现与应急现场的视频会议通信。

3.3现有系统存在的问题及解决方案

新疆电力应急通信系统租用2M卫星链路，上、下行分配带宽各为1M，车载站采用的视频会议终端为Polytom 550，受于设备性能和带宽限制，车载系统与主站之间只能传输1路图像，远不能满足应急需求。鉴于后期扩容要求同时传输多路图像，解决方案有三种：

（1）方案一：增加前端图像合成设备

①方案优点：能将多路图像合成到一个画面中，在指挥中心大屏上可以同时显现。②方案缺点：图像解调只能是多路图像在一个画面中，不能够分离出单路图像。

（2）方案二：增加视频会议终端数量

①方案优点：在保证卫星上行带宽够用的情况下，增加视频会议终端数量，可以独立的将视频画面回传至主站。②方案缺点：增加视频会议终端需要增加相应配套的设备，如视频切换矩阵等。

（3）方案三：替换现有视频会议终端，改用多路视频编解码服务器，这样主站也需要配套更换设备。

（4）方案比较：为了全方位、多方面了解现场灾情，现场应急保障配置需要多个不同的信号源接入，方案三替换现有设备，后期接入与原系统设备不兼容，维护成本较高，不建议采用；方案一只需增加合成设备，对现有车载系统改造影响小，且投资成本低，能够满足基本需求，建议选择；但在考虑到成本资金充裕、扩容升级简单方便的情况下建议选择方案二。

四、结束语

卫星通信具有组网灵活快捷、无缝隙覆盖能力强、对距离不敏感等特点，其在抵抗地震、洪水等自然灾害方面比光缆、微波等具有更高的可靠性；未来随着电力通信业务需求增大，基于卫星通信宽带化、与其他通信网络（如信息内网、互联网）互联互通，实现业务综合化、接入手段多元化，建立多模式的通信保障指挥系统成为发展趋势。

参 考 文 献

[1]陈兆海.应急通信系统[M].电子工业出版社，2012.

卫星通信缺点范文第5篇

关键词：机载卫星通信系统；海事卫星系统；铱星系统；海事系统；甚高频；点波束；Inmarsat；ACARS

中图分类号：TN927

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）23-0014-02

1　概述

目前的航空通信系统主要依赖高频与甚高频，其通信手段存在以下主要问题：

（1）甚高频通信主要是视距传播，通信范围只限于视距范围之内，通信距离受到很大限制，远远不能满足大型客机远程信息传输的需要。

（2）高频通信虽然可以做到超视距传输，但是受电离层不稳定因素影响很大，不能提供稳定的通信链路，可靠性差。

（3）高频和甚高频的频谱资源限制性较大，影响无线通信能力的增强。

利用卫星通信系统可克服以上缺点，在飞机与地面之间为机组人员和乘客提供话音和数据通信业务，可增强空中通信和航空管制能力。总体来说，卫星通信系统有如下的优势：

（1）通信距离远，覆盖面广，不受山区、沙漠和海洋等地理因素的限制，具有其他常规通信手段无法替代的作用，卫星通信在世界上绝大多数地区内可用于空中交通服务、航务管理、航空公司行政管理和航空旅客通信等。

（2）可以提供较高的数据传输速率。

（3）可快速部署，建设周期短。

（4）符合未来新航行系统的发展方向（星基的通信、导航、监视/空中交通管理）。

因此，卫星通信系统以其覆盖范围广、通信距离远、通信容量大、传输质量高、机动性好等其他通信系统无法比拟的优点而成为各型大型客机进行远程信息传输的最佳手段。

2　海事卫星系统介绍

海事卫星通信系统是用于海上救援的无线电联络通信卫星。随着第四代海事卫星发展，其技术能力有了显著提高，业务范围也不断扩大，目前已成为集全球海上常规通讯、陆地应急遇险、航空安全通信、特殊与战备通信一体的高科技通信卫星系统。第四代海事卫星系统由亚太区域卫星、欧非区域卫星和美洲区域卫星三颗星组成，位于赤道上空36000公里的静止同步轨道卫星，实现了全球覆盖（南北两极除外）的卫星网络。

3　海事卫星系统构成

海事卫星系统由船站、岸站、网络协调站和卫星组成。下面简要介绍各部分的工作特点：

（1）卫星分布在大西洋、印度洋和太平洋上空的3颗卫星覆盖了几乎整个地球，并使三大洋的任何点都能接入卫星，岸站的工作仰角在5°以上。

（2）岸站（CES）是指设在海岸附近的地球站，归各国主管部门所有，并归他们经营。它既是卫星系统与地面系统的接口，又是一个控制和接入中心。

（3）网络协调站（NCS）是整个系统的一个组成部分。每一个海域设一个网路协调站，它也是双频段工作。

（4）船站（SES）是设在船上的地球站。在海事卫星系统中它必须满足：一是船站天线满足稳定度的要求，它必须排除船身移位以及船身的侧滚、纵滚和偏航的影响而跟踪卫星；二是船站必须设计得小而轻，使其不至于影响船的稳定性，同时又要设计得有足够带宽，能提供各种通信业务。

4　铱星系统介绍

铱星系统由79颗低轨道卫星组成（其中13颗为备份用星），66颗低轨卫星分布在6个极平面上，每个平面分别有1个在轨备用星。在极平面上的11颗工作卫星，就像电话网络中的各个节点一样，进行数据交换。备用星随时待命，准备替换由于各种原因不能工作的卫星，保证每个平面至少有1颗卫星覆盖地球。卫星在780公里的高空以27000公里/

小时的速度绕地球旋转，100分钟左右绕地球一圈。每颗卫星与其他4颗卫星交叉链接，2个在同一个轨道面，2个在临近的轨道面。

5　铱星系统构成

铱星系统的通信传播方式首先是空中星与星之间的传播，之后是空地和陆地的传播，所以不存在覆盖盲区，且系统不依赖于任何其他的通信系统进行话音通信服务，而仅通过星星、星地间的信息传输实现端到端的话音通信，是目前唯一真正实现全球通信覆盖的卫星通信系统。

铱星电话全球卫星服务使您无论在偏远地区或地面有线、无线网络受限制的地区都可以进行通话。

铱星系统的地面网络包括：系统控制部分和关口站。系统控制部分是铱星系统管理中心，它负责系统的运营、业务的提供，并将卫星的运动轨迹数据提供给关口站。系统控制部分包括4个自动跟踪遥感装置和控制节点、通信网络控制、卫星网络控制中心。关口站的作用是连接地面网络系统与铱星系统，并对铱星系统的业务进行管理。

6　铱星系统和海事卫星系统的比较

铱星系统和海事卫星系统的比较结果见表1：

表1 铱星系统和海事卫星系统的比较结果

铱星 海事卫星

数量 66颗（外加13颗备用） 14～15颗

轨道 纵向低轨（770公里） 同步高轨

覆盖 全球无缝隙（极对极） 南北纬80度以内

频率 1616～1626MHz 1525～1660MHz

话音质量 接近于有线电话 延时较大

陆地基站 不依赖于陆基的星际传播 依赖陆基

通话资费 20～25人民币/分钟 约7美元/分钟

接通率 97.70% 92%

机载设备重量 7kg 20kg

机载设备投资 约120万人民币 约300万人民币

设备供货周期 1～2个月 8个月（波音参考）

数据带宽 2.4K 2.4K

国内频率许可 航空频率 应急频率

适航取证 VSTC、SB覆盖多机型 无VSTC

另外，铱星通信链路不依赖地面基站的星星传输：铱星特有的星际传播，使其在通信上完全摆脱了对地面基站的依赖。而海事通信链路则依赖地面基站的畅通。

7　铱星的优势

通过以上比较，我们可以得知铱星系统有如下

优势：

（1）6个纵向轨道决定了极地信号的充分覆盖；由于每颗铱星都经过两极，因此越靠近两极，信号越强，通话质量越好；极地通信接通率99.95%，掉线率0.01%。

（2）充分解决了海事卫星、ACARS在极地不覆盖无法通信的不足，是海事卫星及ACARS通信的完美补充。

所以，综上所述，铱星通信将会是未来机载通信发展的趋势。

参考文献

[1]　孙沫，李兴林．满足信息化需求的Inmarsat移动卫星通信技术[J]．通信世界，2005，（28）.

[2]　刘念．太空信息高速公路——铱星移动通信系统介绍

[J]．航天，1998，（3）.