發(fā)布時間：2022-07-18 04:11:13
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的淺談衛(wèi)星通信技術(shù)樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
摘要：
為解決現(xiàn)行航標遙測遙控系統(tǒng)運行使用中的通信問題，實現(xiàn)對離岸較遠、移動數(shù)據(jù)信號無法覆蓋區(qū)域航標的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，設(shè)計基于北斗衛(wèi)星短報文通信方式架設(shè)的航標遙測遙控硬件結(jié)構(gòu)和軟件控制系統(tǒng)，提升沿海航標維護管理能力。
關(guān)鍵詞：
港口；北斗衛(wèi)星；航標；遙測遙控
0引言
近年來，隨著我國海運規(guī)模不斷擴大，海上通航安全的重要性日益凸顯，對航海保障工作也提出了更高的要求。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，航標遙測遙控系統(tǒng)在航標管理維護工作中發(fā)揮著重要的作用。目前，北方海區(qū)航標遙測遙控系統(tǒng)已在近海海域得到廣泛使用，可以實現(xiàn)港域航標的有效管理。這些監(jiān)測系統(tǒng)多采用GPS（全球定位系統(tǒng)）和GPRS/GSM（通信分組無線服務(wù)/蜂窩無線通信）技術(shù)實現(xiàn)對航標的精確定位及信息傳輸，但是受到GPRS信號覆蓋范圍小的限制，尤其是渤海灣內(nèi)沿海港口大部分為人工疏浚航道，航槽狹長且離岸距離遠，無法實現(xiàn)對遠離陸地航標設(shè)施的遙測遙控。《北海航海保障中心發(fā)展戰(zhàn)略（2013—2020）》中明確提出“到2020年，全面建成布局科學合理、功能配套完善、裝備先進適用、運轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)規(guī)范、應(yīng)急響應(yīng)及時、服務(wù)可靠高效的綜合航海保障體系，基本實現(xiàn)航海保障現(xiàn)代化，形成沿海全時域、多維化的綜合保障能力，滿足船舶航行安全和經(jīng)濟社會發(fā)展需要”的戰(zhàn)略目標。因此，進一步提升航標管理維護效率，推進衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用，構(gòu)建從遠海到近岸層級遞進的立體助航網(wǎng)絡(luò)，成為航標管理單位的重點工作之一。
1航標遙測遙控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
航標遙測遙控技術(shù)是“數(shù)字航標”建設(shè)的核心技術(shù)之一。航標遙測遙控系統(tǒng)的建設(shè)對于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)航標管理模式，提高航標管理質(zhì)量，提升航標社會公共服務(wù)能力，都具有十分重要的意義。航標遙測遙控主要應(yīng)用于航標燈器的監(jiān)控、供電設(shè)備的自動控制和航標工作狀態(tài)報警等方面。可采用的監(jiān)測、控制設(shè)備包括遙控終端（RTU）、可編程控制器（PLC）等，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的設(shè)備包括數(shù)傳電臺、蜂窩電話（NMT）、衛(wèi)星通信、無線通信和有線電話等。歐美航運大國在20世紀90年代初利用電子和通信技術(shù)建立航標遙測遙控系統(tǒng)，為航運業(yè)提供了高效服務(wù)。我國于2000年開始航標遙測遙控系統(tǒng)的研究工作，目前處于研究的初級階段，許多技術(shù)問題尚未解決，尤其是北方海區(qū)渤海灣沿海人工疏浚航道中離岸較遠航標遙測遙控數(shù)據(jù)通信問題成為遙測遙控系統(tǒng)推廣使用的瓶頸，例如：天津港25萬噸級航道里程22+000以東、黃驊港綜合港區(qū)20萬噸級航道里程20+000以東和渤海灣中部部分孤立危險物燈浮標等，遙測遙控終端無法依靠傳統(tǒng)移動通信技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
2北斗衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用前景
我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)（BeidouNavigationSatelliteSystem）是一個分階段演進的衛(wèi)星系統(tǒng)，提供定位、集團用戶管理和精密授時服務(wù)，不僅可以提供精確定位、導(dǎo)航和授時，還具有雙向短報文通信功能，其衛(wèi)星信號已實現(xiàn)我國全部和亞太大部分地區(qū)的無縫覆蓋，可以實現(xiàn)GPRS信號覆蓋不到區(qū)域的數(shù)據(jù)傳輸，完全滿足航標遙測遙控系統(tǒng)對偏遠航標的遠程測控管理需求。[1]
3設(shè)計原理
利用北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)實現(xiàn)的航標遙測遙控系統(tǒng)同其他遙測遙控系統(tǒng)設(shè)計原理類似，均由航標運行信息監(jiān)控平臺和航標遙測遙控終端組成。終端上安裝的信息檢測裝置可以檢測航標燈的工作狀況，將采集的終端數(shù)據(jù)及指令執(zhí)行結(jié)果封裝后，通過北斗衛(wèi)星通信模塊發(fā)送到北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到北斗MQ服務(wù)器，北斗MQ服務(wù)器解碼信息后將數(shù)據(jù)發(fā)送到MQSocket數(shù)據(jù)服務(wù)器，經(jīng)過信息過濾，數(shù)據(jù)被保存到數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器會定期檢測收到的航標終端返回信息，并對數(shù)據(jù)進行有效性處理，再將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，以供應(yīng)用服務(wù)器調(diào)用整合，并將最終結(jié)果展示給終端用戶。用戶也可通過基于應(yīng)用服務(wù)器提供的Web界面，對指定航標終端發(fā)送遙測遙控數(shù)據(jù)，指令通過數(shù)據(jù)處理服務(wù)器過濾編碼后保存于數(shù)據(jù)庫中，MQSocket數(shù)據(jù)服務(wù)器實時監(jiān)控數(shù)據(jù)庫中待發(fā)送指令，發(fā)現(xiàn)新的指令后MQSocket數(shù)據(jù)服務(wù)器將遙測遙控數(shù)據(jù)重新封裝，并通過指定端口發(fā)送到北斗MQ服務(wù)器，北斗MQ服務(wù)器將信息轉(zhuǎn)發(fā)到北斗衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)到達航標終端后，航標終端解碼并執(zhí)行相關(guān)指令。[2]
4系統(tǒng)設(shè)計方案
4.1系統(tǒng)架構(gòu)
航標遙測遙控系統(tǒng)具有復(fù)雜的系統(tǒng)功能，包含高帶寬接入、高性能的軟/硬件平臺、網(wǎng)絡(luò)平臺和安全可靠機房環(huán)境等一系列軟硬件措施，涉及網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)管理、服務(wù)器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲體系、應(yīng)用軟件及自動檢測與控制等多方面的技術(shù)。[3]利用北斗衛(wèi)星通信技術(shù)的航標遙測遙控系統(tǒng)采用SAN架構(gòu)為核心的互聯(lián)方式。
4.2通信網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)
4.2.1與航標終端數(shù)據(jù)通信
通過北斗衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)與航標終端進行交互，接收航標終端上報數(shù)據(jù)信息，并依據(jù)系統(tǒng)定義的數(shù)據(jù)傳輸通信協(xié)議驗證信息有效性（由于可能接收到不完整的信息，必須對信息進行拆包、組包操作，保證傳遞給應(yīng)用程序的信息完整可靠），并將監(jiān)控端下發(fā)的各種指令實時傳遞給航標終端。
4.2.2與應(yīng)用程序通信
系統(tǒng)在接收針對航標終端的遙測遙控信息時，首先將信息緩存在北斗通信服務(wù)器收發(fā)緩存隊列中，系統(tǒng)提供應(yīng)用程序的通信接口，通過該接口將航標終端上傳的完整信息傳遞給后臺應(yīng)用程序，并將遙控的相關(guān)信息傳遞到北斗服務(wù)器發(fā)送隊列中，通過北斗網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到相應(yīng)的航標終端。
4.2.3與Web服務(wù)程序通信
提供與Web程序人機交互界面接口，可以接收Web程序下發(fā)給航標終端的信息和航標終端的反饋信息，并選擇相應(yīng)的通道直觀地展示給用戶。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)中北斗通信模塊主要負責與北斗通信系統(tǒng)進行信息轉(zhuǎn)換，提取北斗通信系統(tǒng)接收的航標終端信息，將Web服務(wù)接口發(fā)送的遙控指令放入北斗通信系統(tǒng)所對應(yīng)的通道隊列待發(fā)送。
5結(jié)語
隨著北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)進入實際應(yīng)用階段，研究和應(yīng)用基于北斗二代通信技術(shù)的航標遙測遙控終端設(shè)備將被提到各航標管理單位的計劃日程?；诒倍沸l(wèi)星通信的航標遙控遙測單元的設(shè)計可以有效豐富航道安全監(jiān)測信息的傳輸途徑，對于遠離海岸航標的智能化管理和信息采集具有重要意義。
作者：呂英龍 王劍 單位：北海航海保障中心天津航標處
摘要：
本文介紹了衛(wèi)星通信的基本概念及相關(guān)技術(shù)，重點介紹衛(wèi)星通信技術(shù)在中海油應(yīng)用領(lǐng)域上的發(fā)展以及小站衛(wèi)星通信方式的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：
衛(wèi)星通信；海上石油衛(wèi)星；VSAT；自動跟蹤
1引言
20世紀90年代初，從中海油開始建立第一個衛(wèi)星端站至今，已經(jīng)有超過20年的衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用。目前，已經(jīng)形成了以湛江、天津、深圳、上海這4個中心站點為核心的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，且已經(jīng)具備了鏈路相互備份功能。
2衛(wèi)星通信在中海油的發(fā)展
2.1TES衛(wèi)星系統(tǒng)
TES（TelephonyEarthStation）是基于衛(wèi)星的全數(shù)字話音和數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)狀網(wǎng)，它在多個地球站之間提供網(wǎng)狀連接，支持系統(tǒng)內(nèi)任意地點遠端站之間的電話、同步、異步數(shù)據(jù)通信，TES系統(tǒng)在中海油的應(yīng)用主要用于話音與數(shù)據(jù)傳輸。運用的是C波段衛(wèi)星的頻分多址方式FDMA實現(xiàn)與地面站間的通信，使用四相相移鍵控QPSK或二相相移鍵控BPSK調(diào)制方式，信道編碼采用編碼效率為1/2或3/4的前向糾錯FEC。TES是中海油海上平臺初期使用的一種主要的衛(wèi)星通信方式，主要承載的業(yè)務(wù)為話音業(yè)務(wù)，所使用的衛(wèi)星資源前期以亞洲3號衛(wèi)星為主，后來轉(zhuǎn)至鑫諾1號衛(wèi)星。
2.2VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)
VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的地面部分由中樞站、遠端站和網(wǎng)絡(luò)控制單元組成，中樞站的作用是匯集衛(wèi)星來的數(shù)據(jù)然后向各個遠端站分發(fā)數(shù)據(jù)，遠端站是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的主體，VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)就是由許多的遠端站組成的，一般遠端站直接安裝于用戶處，與用戶的終端設(shè)備連接。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)是中海油海上平臺主要的衛(wèi)星通信應(yīng)用方式。此系統(tǒng)的特點是天線口徑小、靈活性強、可靠性高、使用方便及小站可直接裝在用戶端等特點，利用VSAT用戶數(shù)據(jù)終端搭配復(fù)用器使用，可同時承載話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)主要配合Netperformer系列復(fù)用器使用，Netperformer系列復(fù)用器使用了信元中繼cellrelay技術(shù)，將語音流和數(shù)據(jù)流分割為特定的信元cells，然后將不同業(yè)務(wù)類型的信元cells復(fù)用到單一的物理或邏輯鏈接上，根據(jù)對時延的敏感程度不同對業(yè)務(wù)進行分類，并賦予不同的傳輸優(yōu)先級，能有效保證話音業(yè)務(wù)質(zhì)量，為中海油的海上平臺及移動船舶提供穩(wěn)定的話音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。目前中海油主要使用的是中星10號的衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器來承載衛(wèi)星話音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
2.3STARWIRE衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)
STARWIRE系統(tǒng)在網(wǎng)管NCS的支持下可提供PAMA，DAMA等業(yè)務(wù)，使用了先進的PCMA載波疊加專利技術(shù)，能有效的節(jié)省衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬。主要由NCS網(wǎng)管系統(tǒng)、ST用戶終端、衛(wèi)星三部分組成。STARWIRE衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)是第三代按需分配的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，終端設(shè)備內(nèi)置路由功能，直接支持先進的IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)業(yè)務(wù)。NCS網(wǎng)管通過控制信道監(jiān)控ST的工作，ST之間通過控制信道FOW/ROW建立業(yè)務(wù)信道。中海油下屬的4個中心站點通過STARWIRE網(wǎng)管系統(tǒng)能夠有效管理所屬轄區(qū)內(nèi)的衛(wèi)星小站。相對于早期衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用，NCS系統(tǒng)能夠更加有效的對小站進行管理，節(jié)省衛(wèi)星資源帶寬。
2.4SKYEDGEⅡ衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)
SKYEDGEⅡ衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)是一個雙向衛(wèi)星通信系統(tǒng)，由兩個方向的傳輸構(gòu)成：入境基于DVB-RCS標準，采用MF-TDMA技術(shù)對資源進行預(yù)約分配減少數(shù)據(jù)碰撞；出境基于DVB-S2標準，支持CCM及ACM工作模式，可用于單播和組播數(shù)據(jù)、VoIP、ABIS等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主要由衛(wèi)星主站、衛(wèi)星/轉(zhuǎn)發(fā)器、遠端站三部分組成。SKYEDGEⅡ支持三種基本網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)星型、網(wǎng)狀、多星狀。SKYEDGEⅡ衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)是目前中海油主要使用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，利用此網(wǎng)管系統(tǒng)，將中海油的4個海上衛(wèi)星中心站進行整合，形成了統(tǒng)一的大網(wǎng)管系統(tǒng)，對各中心站點進行鏈路互備，形成一個完整的多功能衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)。
3衛(wèi)星通信技術(shù)在中海油的應(yīng)用形式
3.1海事衛(wèi)星A/C/F站的應(yīng)用
海事衛(wèi)星共有4顆衛(wèi)星覆蓋全球海洋，它們分別是大西洋西區(qū)、大西洋東區(qū)、印度洋區(qū)、太平洋區(qū)。海事衛(wèi)星A站于2007年底正式停止運營，中海油海上船舶與移動式鉆井平臺目前以C站、F站為主要的應(yīng)用。
3.2固定天線式的衛(wèi)星通信應(yīng)用
固定天線式衛(wèi)星通信主要應(yīng)用在中海油海上固定式采油平臺、自升式鉆井平臺以及陸地端站上，是一種常規(guī)的衛(wèi)星通信應(yīng)用。固定式采油平臺及自升式鉆井平臺主要以3.7米C波段的衛(wèi)星天線為主，Ku波段衛(wèi)星天線為輔。衛(wèi)星中心站使用的是大口徑衛(wèi)星天線來承載衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。固定天線式在中海油是最早的衛(wèi)星通信應(yīng)用，也是中海油目前最成熟的衛(wèi)星通信應(yīng)用，中海油內(nèi)曾使用直徑為12米的衛(wèi)星天線作為衛(wèi)星的主站使用。
3.3半自動跟蹤天線式的衛(wèi)星通信應(yīng)用
半自動跟蹤天線主要應(yīng)用于中海油自升式鉆井平臺，天線以C波段的半自動跟蹤天線為主。由于工作環(huán)境需求，自升式鉆井平臺需要經(jīng)常更換鉆井位置，期間鉆井平臺需要拖航至新的目的地，使用固定式衛(wèi)星天線則需要經(jīng)常性地對天線的方位及俯仰進行調(diào)整，且拖航期間無法使用。采用半自動跟蹤天線可以在拖航期間自動尋星，主要缺點是無法360度旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)不了全自動跟蹤，有時需要人工進行干預(yù)。
3.4自動跟蹤天線式的衛(wèi)星通信應(yīng)用
自動跟蹤天線C波段主要以美國的SEATEL的97型全自動跟蹤天線以及西安盤古通信技術(shù)有限公司的全自動跟蹤天線為主；Ku波段主要以SEATEL的4006自動跟蹤天線以及國內(nèi)的一些動中通天線為主。中海油海上半潛式鉆井平臺一般以C波段的自動跟蹤為主要的衛(wèi)星通信，南海9號鉆井平臺所使用的自動跟蹤天線衛(wèi)星系統(tǒng)經(jīng)過測試能夠提供4Mb/s以上的鏈路帶寬。Ku波段的自動跟蹤天線主要應(yīng)用與海上的移動船舶，包括拖輪及勘探船，這些移動船舶受限于天線的安裝場地要求，而且對鏈路帶寬要求不大，Ku波段的自動跟蹤天線的應(yīng)用非常適合在這類環(huán)境使用。
4結(jié)束語
衛(wèi)星通信技術(shù)在中海油海上平臺及移動船舶上有著超過20年的應(yīng)用，從早期的TES小站的話音應(yīng)用，到現(xiàn)在的多功能SKYEDGEⅡ網(wǎng)管系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)綜合應(yīng)用，中海油在衛(wèi)星通信應(yīng)用方面已經(jīng)覆蓋了C，L，Ku等波段。隨著中海油向深海發(fā)展，衛(wèi)星通信技術(shù)將在中海油海上勘探、開發(fā)、生產(chǎn)方面發(fā)揮著重要的作用。
作者：施建衡 單位：中海油信息科技有限公司
摘要：
隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信系統(tǒng)不僅為航天技術(shù)提供了強有力的科學支持，還因其具有頻帶寬、覆蓋面大、容量大等優(yōu)勢，還被應(yīng)用到了很多其他的領(lǐng)域之中，并起到了非常好的效果。所以文章對衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展進程和應(yīng)用實例進行分析和研究，希望衛(wèi)星通信技術(shù)未來能得到更大的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：
衛(wèi)星信息技術(shù)；發(fā)展趨向；應(yīng)用研究
0引言
衛(wèi)星通信系統(tǒng)是地球站與航天器之間或者地球站與地球站之間所建立的，通過信號的轉(zhuǎn)發(fā)而進行的無線電通信方式，一般情況下包括衛(wèi)星移動通信、衛(wèi)星中繼通信、衛(wèi)星固定通信與衛(wèi)星直接廣播四個方式。
1衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展
1.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展
衛(wèi)星通信系統(tǒng)的實現(xiàn)是由網(wǎng)絡(luò)的形式進行服務(wù)的，它在現(xiàn)代的發(fā)展中一般可以分為兩類，第一類的組成方式是多星形式的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)；第二類的組成方式是單星形式的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。其中衛(wèi)星通信網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的發(fā)展十分迅速，因此以單星的組成方式為例，來對具體的發(fā)展情況進行介紹。通過結(jié)構(gòu)圖我們可以發(fā)現(xiàn)，最早使用的結(jié)構(gòu)為星狀網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)過了網(wǎng)狀網(wǎng)、網(wǎng)狀與形狀混合網(wǎng)、地面通信鏈路與衛(wèi)星通信鏈路的混合網(wǎng)，由此可以看出，在單星組成的衛(wèi)星通信網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)已經(jīng)得到了很大的進步[1]。多星組成衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)可以提供國際移動式通信的業(yè)務(wù)的海事衛(wèi)星系統(tǒng)和國際固定通信業(yè)務(wù)中的國際衛(wèi)星系統(tǒng)兩種。這兩種系統(tǒng)分布在全球所有的輔助地面線路和地球站之中，這些系統(tǒng)之間還建立了比較全面的星間鏈路。
1.2衛(wèi)星通信線路頻段的發(fā)展
衛(wèi)星通信線路頻段的發(fā)展中最早所利用的商用通信衛(wèi)星通信頻段就是C頻段，通過技術(shù)的發(fā)展，向上擴展到Ku、X和Ka頻段之后，又向下擴展到L、S、VHF和UHF頻段[2]。在以后的發(fā)展中還會拓寬到V頻段或者其他更高的頻段，另外，還有可能會利用激光的形式。衛(wèi)星通信饋電線路是指衛(wèi)星間通信線路、上行站、關(guān)口站與中心站。由此可見，當線路的頻率提升的時候，可用帶寬就會變大，傳輸容量會隨之提高，這一方式比較容易適用在多媒體通信進而高速率數(shù)據(jù)傳輸之中，如果頻率增加，波束寬度不變，天線尺寸如果變小，那么它的重量也會越輕。通過銥星衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)就，能夠?qū)⒌厍蛏系娜我鈨牲c形成同心，實現(xiàn)的方式是利用星間的線路。
1.3衛(wèi)星通信體制的發(fā)展
衛(wèi)星的通信體制在近年來也得到了比較快速的發(fā)展。體制的改變就是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工作方式發(fā)生了一定程度的進步和改變。例如衛(wèi)星通信中所使用的信源編碼方式、信號傳輸方式、信號交換方式、基帶信號傳輸方式、基帶信號多路復(fù)用方式、信號調(diào)制方式、差錯控制的方式、多址方式、交換方式、信道方式和信號處理方式等等，這個結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一種比較復(fù)雜的模式，所以用戶會有很多種的選擇方式?；鶐盘柖嗦窂?fù)用方式中分為：時分多路復(fù)用和頻分多路復(fù)用兩種方式，基帶信號傳輸方式中分為：多路單載波與多路單載波。通過對衛(wèi)星通信體制工作方式的具體介紹，可以分析出衛(wèi)星通信體制具有很強的先進性，它在進行通信的過程中可以有效的節(jié)省射頻信號的功率和帶寬，還能夠有效的提升信號傳輸?shù)目煽啃院唾|(zhì)量。所以經(jīng)過不斷的更新和變化，如今的衛(wèi)星通信體制的標準主要是產(chǎn)品的生產(chǎn)商和衛(wèi)星運營商所指定的具體標準，而行業(yè)標準與國家標準還比較模糊，在生產(chǎn)的標準上沒有一個完全統(tǒng)一的標準，所以在這種情況下，可以對國外比較先進的調(diào)制和編碼技術(shù)進行借鑒，有效的改善編碼的調(diào)制，讓微信通信的技術(shù)適應(yīng)更多種的實際工作模式。在這一目標上，近年來的嘗試也得到了一定的發(fā)展成果，例如互聯(lián)網(wǎng)的接入、交互電視、VoIP業(yè)務(wù)和高清晰度電視等等，其中DVB-S2通信體制的結(jié)構(gòu)就有效地使用了比較先進的編碼等技術(shù)方式。
1.4衛(wèi)星通信中星座和軌道的發(fā)展
在衛(wèi)星通信軌道的發(fā)展中最早是使用單星的靜止軌道進行工作的，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，微信通信的軌道已經(jīng)從靜止的軌道變?yōu)槎喾N軌道的衛(wèi)星工作，并在工作中組成星座的形式。所以在目前的衛(wèi)星通信軌道為大橢圓軌道、靜止軌道和低軌道三種并存。其中大橢圓軌道在組網(wǎng)的過程中的衛(wèi)星系統(tǒng)主要是由三顆天狼星組成，并對全時區(qū)域進行了覆蓋。這一組網(wǎng)的軌道形成了美國移動的廣播系統(tǒng)。而靜止軌道分為三類，分別為多星共位組網(wǎng)區(qū)域覆蓋工作、單行獨立組網(wǎng)區(qū)域覆蓋工作和多星異位組網(wǎng)全球覆蓋工作。
1.5衛(wèi)星通信中的衛(wèi)星天線波束的覆蓋發(fā)展
在衛(wèi)星天線波束的覆蓋發(fā)展上，最早是使用靜止的衛(wèi)星通信電線，后來經(jīng)過發(fā)展而變?yōu)閱沃仡l率復(fù)用單橢圓波束覆蓋、多重頻率復(fù)用單橢圓波束覆蓋、多橢圓波束覆蓋，截止到現(xiàn)階段，已經(jīng)發(fā)展為更加多重的覆蓋方式。一般情況下，會按照不同的實際情況使用波束的覆蓋方式，最近出現(xiàn)一種新型的覆蓋方式為蜂窩狀多點波束覆蓋方式，這種方式可以有效的利用波點來對天線增益進行提高，用戶所使用的終端也更小了，從而達到了多次使用的目的。
2衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用
2.1衛(wèi)星通信技術(shù)中轉(zhuǎn)發(fā)器的應(yīng)用
衛(wèi)星通信技術(shù)中轉(zhuǎn)發(fā)器的使用可以實現(xiàn)信號的變頻和放大。最早在衛(wèi)星通信中的轉(zhuǎn)發(fā)器是透明的，包括一次變頻和兩次變頻的轉(zhuǎn)發(fā)器。這種透明的轉(zhuǎn)發(fā)器具有很強的實用性，所以在目前依然使用。經(jīng)過一段時間的發(fā)展，有一部分的衛(wèi)星通信使用了處理轉(zhuǎn)發(fā)器的設(shè)備，從而對衛(wèi)星收到的信號進行解調(diào)制與調(diào)制等步驟，還將其進行進一步的加工和處理，就能夠讓衛(wèi)星通信的過程更加順暢。處理轉(zhuǎn)發(fā)器還分為空間交換轉(zhuǎn)發(fā)器和信息處理成轉(zhuǎn)發(fā)器，同時還有兩種轉(zhuǎn)發(fā)器相結(jié)合的處理轉(zhuǎn)發(fā)器。在這之中，空間交換轉(zhuǎn)發(fā)器在應(yīng)用的時候是將接收到的多波束信號進行交換處理的方式，處理的時候一般都使用基帶交換矩陣網(wǎng)絡(luò)的方式和微波交換矩陣的網(wǎng)絡(luò)。另外，信息處理轉(zhuǎn)發(fā)器應(yīng)用的時候，首先要將上行頻率信號進行接收，再將接收到的進行解調(diào)，對處理后的信號進行編碼識別、再生、幀結(jié)構(gòu)重新排列等工作，處理完成之后再將這些信號傳輸?shù)降厍蛘井斨小＾D(zhuǎn)發(fā)器在衛(wèi)星通信中應(yīng)用的功能很多，例如對信號進行再生與解調(diào)就能夠有效的減少信號中的噪音，從而有效的提升衛(wèi)星通信信號傳輸中的質(zhì)量標準；對轉(zhuǎn)發(fā)器的上下鏈路分別進行設(shè)計，并對接收到的信號進行解調(diào)的工作，就能夠讓上下鏈路具有不一樣的多址方式和調(diào)制體制，從而有效的減少了地面設(shè)備的復(fù)雜性和傳輸?shù)囊?；在轉(zhuǎn)發(fā)器進行信號的處理的時候，通過星上處理方式就可以實現(xiàn)用戶線路的頻率、信道、功率與波束的動態(tài)分配，才能夠更有效的利用衛(wèi)星的資源。
2.2衛(wèi)星通信平臺的應(yīng)用
衛(wèi)星通信平臺是衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用中的重要形式，它在運行的時候一般時通過靜止軌道衛(wèi)星平臺和低軌道衛(wèi)星平臺兩種，其中靜止軌道衛(wèi)星平臺要比低軌道衛(wèi)星平臺更大。近年來衛(wèi)星的發(fā)射質(zhì)量越來越趨于穩(wěn)定，其發(fā)展趨勢正在朝著高處理技術(shù)、大容量和高G/T的方向發(fā)展。靜止軌道衛(wèi)星平臺也在技術(shù)的發(fā)展過程中越來越趨于穩(wěn)定，例如羅拉公司所開發(fā)的LS衛(wèi)星平臺。
2.3通信地球站的運行
通信地球站已經(jīng)開始越來越趨向于便攜式的發(fā)展方式了，最早的地球站是重量大尺寸大的固定區(qū)域，但是經(jīng)過技術(shù)的發(fā)展，重量和尺寸都逐漸的減小，如今最小的地球站已經(jīng)變?yōu)橐环N手持終端的形式，所以衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)在智能化、人性化的優(yōu)勢上取得了非常多的成果。
2.4衛(wèi)星通信技術(shù)未來的應(yīng)用趨勢
除了用戶終端的變化，衛(wèi)星通信技術(shù)的其他方面也得到了長足的發(fā)展。電視節(jié)目的直播就可以不通過地面中轉(zhuǎn)的方式，進行實時的傳輸。廣播電視業(yè)務(wù)也已經(jīng)實習前了單向到雙向的轉(zhuǎn)變，衛(wèi)星固定通信業(yè)務(wù)雙向通信與衛(wèi)星直接廣播業(yè)務(wù)單項通信之間的特性區(qū)別已經(jīng)越來越迷糊，而且技術(shù)的發(fā)展也讓衛(wèi)星移動通信、衛(wèi)星直接廣播和衛(wèi)星固定通信等業(yè)務(wù)都向著更加多元化的方向不斷發(fā)展。
3結(jié)語
綜上所述，隨著衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，未來會利用其的功能會越來越多，其發(fā)展的功能也會越來越趨于完備化。目前衛(wèi)星通信的發(fā)展空間還很大，需要相關(guān)的人員對技術(shù)進行不斷的優(yōu)化和完善，讓衛(wèi)星通信技術(shù)為人類的生活提供更多的便捷。
作者：李會青 單位：國家新聞出版廣電總局四九一臺
一、基于地面的網(wǎng)絡(luò)教育問題及衛(wèi)星解決方法
1、衛(wèi)星通信技術(shù)概述
（1）基于IP的衛(wèi)星通信
IP（InternetProtocol），為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。所謂基于IP，是指數(shù)據(jù)通信能透明地遵循IP通信協(xié)議。過去的VSAT衛(wèi)星通信不能直接支持IP通信協(xié)議，而今天的VSAT能夠很好地支持，且與地面IP通信幾乎相同。人們也稱其為衛(wèi)星數(shù)字通信。
（2）DVB－S
標準衛(wèi)星通信需要制定傳輸信道編碼和調(diào)制標準。歐洲制定的衛(wèi)星數(shù)字信號廣播（DigitalVideoBroad－cast－bySatellite，DVB－S）標準，已被國際上大多數(shù)國家采用，我國也于1999年制訂了《GB／T17700－1999衛(wèi)星電視廣播信道編碼和調(diào)制標準》，與DVB－S標準兼容。
2、具有回傳功能的衛(wèi)星通信技術(shù)
該技術(shù)出現(xiàn)時間較晚，還未普及，特點是能夠?qū)崿F(xiàn)教師端和學生端的互動，具有如下兩種方式：
（1）衛(wèi)星小站直接回傳。如歐洲標準的DVB－RCS，能夠直接通過小的衛(wèi)星天線將數(shù)據(jù)傳回。
（2）通過地面網(wǎng)回傳。將基于DVB－S標準的VSAT通信系統(tǒng)和地面互聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)相結(jié)合，形成環(huán)路網(wǎng)絡(luò)。本文中衛(wèi)星通信新技術(shù)特指該技術(shù)（后文簡稱新技術(shù)）。
3、基于衛(wèi)星通信新技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教育優(yōu)劣分析
傳統(tǒng)衛(wèi)星通信技術(shù)的優(yōu)勢：①通信距離不受地面距離和地形影響且覆蓋面寬，這一特點適合我國地面通信不發(fā)達的偏遠地區(qū)；②以廣播方式工作，點對多點，使用者越多越便宜；③基于IP的衛(wèi)星廣播可傳輸以文件形式保存的多媒體課件，這一點是傳統(tǒng)廣播電視做不到的，容易和基于TCP／IP協(xié)議的軟件聯(lián)合使用，便于教學軟件的使用和二次開發(fā)。傳統(tǒng)衛(wèi)星通信技術(shù)的劣勢：①衛(wèi)星帶寬費用高，需要達到一定的教學點數(shù)，才能實現(xiàn)和地面網(wǎng)費用的平衡；②只負責發(fā)送教學內(nèi)容，教師和學生間沒有互動，學生無法向老師提出問題，教師無法獲知學生的學習情況，導(dǎo)致教學效果無法跟蹤，教學質(zhì)量得不到保障。而新技術(shù)在解決地面互聯(lián)網(wǎng)多媒體數(shù)據(jù)傳輸路由限制的同時，也解決了衛(wèi)星雙向通信費用較高的問題，符合絕大多數(shù)應(yīng)用上行數(shù)據(jù)量少（請求信息為主）、下行數(shù)據(jù)量多（是海量信息或長時間的流媒體）的實際需求。這種方式避免了地面網(wǎng)的劣勢，減少了衛(wèi)星帶寬的占用。
二、基于衛(wèi)星通信新技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教育應(yīng)用模式
新技術(shù)有效彌補了原有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)教育的不足，主教育／課件制作室里老師上課或者播放課件，能夠通過互聯(lián)網(wǎng)送到衛(wèi)星主站，由衛(wèi)星發(fā)送廣播到各個接收站，接收站再把接收到的視音頻或課件通過電化教育系統(tǒng)傳到到各個學生面前。如果老師提問，學生端可以回答，回答內(nèi)容通過電化系統(tǒng)連接互聯(lián)網(wǎng)發(fā)回給老師；學生如果有問題，可通過電化系統(tǒng)連接互聯(lián)網(wǎng)向老師發(fā)出提問申請，老師對于各個接收站的學生端可分別準許他們提問（這樣避免了多個接收站同時提問造成的麻煩），然后學生的視音頻或文件便可傳給老師。這就形成了老師向?qū)W生傳遞的內(nèi)容通過衛(wèi)星，學生向老師傳遞的內(nèi)容通過互聯(lián)網(wǎng)的一個完整的環(huán)形結(jié)構(gòu)，圓滿完成了教學閉環(huán)。該結(jié)構(gòu)適應(yīng)了老師端發(fā)送內(nèi)容較多、發(fā)至各個學生端的內(nèi)容一致，而學生端反饋內(nèi)容較少、因人而異的需求。如果引入一些即時課堂出題回答軟件，老師拿出題目，學生作答，學生則能夠?qū)崿F(xiàn)與老師類似面對面的交流。
三、基于衛(wèi)星通信新技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)組成
基于衛(wèi)星通信新技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)主要由以下5部分組成：
（1）主教室／課件制作室。在一個多媒體課堂的授課過程中，將授課信息，包括授課教案、老師講解的視音頻信息等通過攝像頭和視頻采集卡實時采集下來，同步合并生成課件，然后將錄制好的課件進行剪輯和審核，最后加密。
（2）互聯(lián)網(wǎng)。包括專線、ADSL、撥號等多種方式，負責傳送教學內(nèi)容和學生返回信息。
（3）衛(wèi)星廣播站。衛(wèi)星廣播站通過地面網(wǎng)絡(luò)接收內(nèi)容，并通過通信機打包成衛(wèi)星信號傳輸上星。
（4）衛(wèi)星接收端。衛(wèi)星接收端由室外天線、變頻器、饋線、室內(nèi)衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收卡／接收盒、計算機等組成，衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收卡／接收盒安裝在計算機上使用。衛(wèi)星接收端從衛(wèi)星信道接收廣播站發(fā)出的信號，并還原成原始的教學內(nèi)容。
（5）輔助教學單元。輔助教學單元為顯示設(shè)備、麥克風、揚聲器等，與衛(wèi)星接收端的計算機聯(lián)合完成教學活動。
四、基于衛(wèi)星通信新技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)配置
1、硬件平臺
（1）主教室／課件制作室（授課端）。主要包括計算機、攝像頭（帶同步錄音）、視頻采集卡及其配套的多媒體教室。
（2）播出內(nèi)容服務(wù)器單元（授課端）和衛(wèi)星廣播站。主要包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、地面寬帶網(wǎng)絡(luò)接口。
（3）衛(wèi)星終端（學生端）。包括接收天線等室外設(shè)備、衛(wèi)星接收卡或接收盒、計算機等。
（4）輔助教學單元（客戶端）。按用戶教學需要配備單機、局域網(wǎng)、計算機教室、投影儀、打印機、音響設(shè)備等。
2、軟件平臺
（1）教學內(nèi)容制作系統(tǒng)（授課端）。包括視音頻壓縮軟件、課件制作軟件、加密軟件等。
（2）課堂教學系統(tǒng)（授課端）。由以下模塊組成：支持TCP協(xié)議或UDP協(xié)議的教學軟件、衛(wèi)星信號接收卡／接收盒驅(qū)動程序、接收程序（含設(shè)定衛(wèi)星接收參數(shù)、調(diào)頻道、測試信號強度和質(zhì)量的界面、條件接收PID識別）、解密程序等。
（3）多媒體電子教室軟件（客戶端）。提供了教師進行計算機輔助教學的平臺，能夠方便地利用多媒體課件提高教學質(zhì)量。該軟件只有在客戶安裝了計算機教室時才需要配備。
作者：顧捷 單位：南京中網(wǎng)衛(wèi)星通信股份有限公司
在通信進入了高速傳播、大容量寬帶和多媒體個性化的移動時代,衛(wèi)星通信成為了無線通信中最特殊的通信方式之一。但是建立在無線電微波通信系統(tǒng)基礎(chǔ)上的衛(wèi)星通信系統(tǒng)依然存在著一些技術(shù)上的開發(fā)問題和應(yīng)用難點,需要在通信技術(shù)上找到關(guān)鍵的突破點。
1衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本概念
衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一種把衛(wèi)星作為信號中繼站來接受和轉(zhuǎn)發(fā)多個地面站之間微波信號的通信系統(tǒng)。一個完整的衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由衛(wèi)星端、地面端和用戶端這三個部分組成的。在地球上空作業(yè)的衛(wèi)星端在微波通信的傳遞過程中起的是中轉(zhuǎn)站的作用。包含了星載設(shè)備和衛(wèi)星母體的衛(wèi)星星體在空中接收地面站的電磁波,放大之后再發(fā)送到另一個地面站。設(shè)立在地表之上的多個地面站是連接衛(wèi)星系統(tǒng)和地面公眾網(wǎng)的固定接口和傳送點,由地面衛(wèi)星控制中心、跟蹤站、遙測站和指令站等部門構(gòu)成。人們連接網(wǎng)絡(luò)的用戶端通過地面站傳送出入衛(wèi)星系統(tǒng)的微波信號,形成龐雜而寬泛的通信鏈接。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的覆蓋范圍很廣,在衛(wèi)星信號覆蓋區(qū)域內(nèi)的任意地點都能夠順利進行通信,不會因為距離的變化而影響通訊信號的好壞。衛(wèi)星通信的電磁波主要在大氣層以外的區(qū)域傳播,微波傳遞的性質(zhì)較為穩(wěn)定。所以衛(wèi)星通信的工作頻帶寬,通信質(zhì)量好。即使部分在大氣層內(nèi)部傳播的電波會受到天氣的影響,也仍然是一種信號穩(wěn)定性和通訊可靠性很高的通信系統(tǒng)。但是,運行在高空軌道上的衛(wèi)星在同時進行雙向傳輸時,傳遞速率會延遲到秒級,電磁波的精確度也會有所下降,用于語音通話時會出現(xiàn)明顯的中斷現(xiàn)象。衛(wèi)星在高空上的位置是按照預(yù)定軌跡運行的,因此,衛(wèi)星始終處于一種運動狀態(tài),然而衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的線路連接都是無線鏈路,管理微波接收和微波傳遞的控制系統(tǒng)相當復(fù)雜,不易操縱和操作。
2衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1成本和需求之間的矛盾
現(xiàn)代的大眾通信集中體現(xiàn)為寬帶互聯(lián)網(wǎng)和移動通信。衛(wèi)星通信在寬帶領(lǐng)域中不及光纖寬帶便利迅捷,在移動領(lǐng)域中也沒有地面蜂窩移動系統(tǒng)的性價比優(yōu)勢。在移動的長途通信費大幅下降的情況下,衛(wèi)星長途通信的轉(zhuǎn)發(fā)器費用卻沒有任何變化,大大提高了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的運行成本。這種成本高需求低的矛盾是衛(wèi)星通信系統(tǒng)面臨的最大尷尬。
2.2寬帶IP的傳輸和實現(xiàn)問題
中國當前的寬帶IP衛(wèi)星系統(tǒng)基本上都采用的是ATM的傳輸技術(shù)。這種技術(shù)的性能支持衛(wèi)星通信系統(tǒng)相關(guān)的指標要求,實現(xiàn)起來卻很困難。在衛(wèi)星ATM需要分層實現(xiàn)的說法上有兩種不同的觀點就是否改變現(xiàn)有衛(wèi)星協(xié)議結(jié)構(gòu)的問題展開著激烈的爭論。含有ATM交換機的子網(wǎng)移動性管理因為過于復(fù)雜,至今也還沒有找到解決的方案。
2.3數(shù)據(jù)傳遞的速度和效率問題
信息時代最需要的就是傳遞信息的快捷方式。建立在頻分復(fù)用和碼分復(fù)用技術(shù)基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)傳遞方式已經(jīng)滿足不了衛(wèi)星通信日益增長的用戶需求。雖然隨后又研發(fā)出了分組交換技術(shù),但長距離傳輸延時的問題還需要更加有效的技術(shù)和措施來降低傳輸延時對實時數(shù)據(jù)的影響。
3衛(wèi)星通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
3.1數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)
數(shù)據(jù)壓縮不僅可以節(jié)約傳輸時間和存儲空間,還能提高通信的便捷性和頻帶的利用率。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在處理數(shù)據(jù)的專業(yè)領(lǐng)域里已經(jīng)發(fā)展得相當成熟了。不管是靜態(tài)的數(shù)據(jù)壓縮還是動態(tài)的數(shù)據(jù)壓縮都可以為衛(wèi)星通信系統(tǒng)在時間、頻帶和能量上帶來相對較高的傳輸效率。例如ISO對靜態(tài)圖像壓縮編碼的標準和CCOTT的H.26標準,以及MPEG62設(shè)計中的同步交互性和多媒體等技術(shù)都成為廣泛應(yīng)用于多媒體壓縮的公認標準。
3.2多媒體準信息同步技術(shù)
衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳輸中所使用的多媒體準信息同步技術(shù)大致可以分為連續(xù)同步和時間驅(qū)動同步這兩類。在衛(wèi)星的多媒體通信中,可以選用緩沖法、反饋法或者時間戳法來實現(xiàn)多媒體準信息的精確同步。目前開發(fā)出來的同步技術(shù)有建立在近似同步時鐘基礎(chǔ)上的“多業(yè)務(wù)流同步協(xié)議”和以時間因果同步為特色,支持分布式協(xié)議的“多信息流會話協(xié)議”。
3.3智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)
要成功傳輸多媒體信息,對通信系統(tǒng)的帶寬要求是2500MHz及以上。降雨等天氣因素和地面吸收電磁波等客觀的影響因素都會導(dǎo)致衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生較為嚴重的突發(fā)錯誤。為了完成多波束覆蓋的范圍最大化,研究智能高性能天線的技術(shù)開發(fā)和具體應(yīng)用是十分必要的。例如,衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以在平時采用多波束快速跳變系統(tǒng),在需要完成跟蹤和同頻復(fù)用的低軌道系統(tǒng)中采用蜂窩式天線,在星上和同步軌道系統(tǒng)中采用相控陣列天線。
3.4衛(wèi)星激光通信技術(shù)
衛(wèi)星通信對傳輸速率的要求很高,就目前來說,衛(wèi)星通信系統(tǒng)的載波都是電磁性的微波。但微波天線能夠接受和傳遞的微波數(shù)量是有限的,這就需要激光通信的輔助甚至替換。激光通信技術(shù)可以在減輕衛(wèi)星密度重量和體積大小的同時增大衛(wèi)星的通信量,提高衛(wèi)星通信的保密性、可靠性和傳輸速率。而且衛(wèi)星通信的激光傳輸之間是不會相互干擾和影響的,是衛(wèi)星通信在未來的主要發(fā)展趨勢。
4結(jié)束語
和其它通信系統(tǒng)相比,衛(wèi)星通信系統(tǒng)多具有的特點和優(yōu)勢是不可比擬的。但同時也存在著一些缺陷和不足。發(fā)展至今,衛(wèi)星通信的成本問題、寬帶IP問題和數(shù)據(jù)速率問題是最主要也是最緊要的問題難點。要想解決這些問題和難點,就要完善和開發(fā)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)衛(wèi)星通信質(zhì)量和效率的有效提高。