衛(wèi)星通信新技術(shù)現(xiàn)狀與展望

【摘要】在當(dāng)前信息化時(shí)代，科技日益更新，給現(xiàn)代通信技術(shù)提供了一個(gè)發(fā)展的良機(jī)，且其必將在今后的通信中做出巨大貢獻(xiàn)。文章首先論述了衛(wèi)星通信的應(yīng)用現(xiàn)狀，并談了現(xiàn)代衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展研究，最后對(duì)其趨勢(shì)也做了分析。

【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星通信技術(shù);應(yīng)用體會(huì);未來(lái)趨勢(shì)

衛(wèi)星通信不但通信容量大、通信距離遠(yuǎn)，而且組網(wǎng)靈活，線路質(zhì)量安全可靠，具有許多其他通信手段無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。全球信息化的速度越來(lái)越快，信息朝著復(fù)雜化、多樣化的方向發(fā)展著，通信也進(jìn)入到一個(gè)快帶、高速、可移動(dòng)、多媒體的時(shí)代。衛(wèi)星通信雖有諸多優(yōu)勢(shì)，卻也存在一定的不足，如抗干擾能力差、運(yùn)營(yíng)成本高、通信時(shí)延長(zhǎng)且測(cè)控技術(shù)復(fù)雜，盡管如此，但其是以無(wú)線電波通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，且隨著進(jìn)一步的研究，衛(wèi)星通信技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用都有新的突破。

1.衛(wèi)星通信的現(xiàn)狀及問(wèn)題

1.1 高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的瓶頸

現(xiàn)代通信的主要特征就是移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，在寬帶上，衛(wèi)星通信沒(méi)法和光纖相比;在移動(dòng)特性上，衛(wèi)星通信也比不過(guò)地面蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)的性價(jià)比。衛(wèi)星通信在過(guò)去的骨干網(wǎng)中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用，由于帶寬限制，被光纖通信逐步代替。分組交換技術(shù)已得到成功應(yīng)用，而傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信主要是以頻分、碼分多址為基礎(chǔ)的，滿足不了高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。例如，作為ATM網(wǎng)絡(luò)的重要參數(shù)，時(shí)間透明和語(yǔ)義透明在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中極差。由于存在長(zhǎng)時(shí)延，導(dǎo)致LAN中差錯(cuò)控制協(xié)議難以再滿足要求。因此，對(duì)于地點(diǎn)比較遠(yuǎn)的LAN，在借助衛(wèi)星通信實(shí)現(xiàn)互聯(lián)時(shí)，轉(zhuǎn)換協(xié)議必須快速有效，且需降低時(shí)延帶來(lái)的影響。

1.2 衛(wèi)星通信應(yīng)用寬帶IP的難度

當(dāng)前，寬帶IP系統(tǒng)的傳輸技術(shù)大都是以ATM技術(shù)為基礎(chǔ)的，據(jù)有關(guān)研究數(shù)據(jù)表明：ATM性能可達(dá)到ⅡU-TG.826和Ⅰ356的要求。系統(tǒng)如果采用FEC技術(shù)、RS塊狀編碼等技術(shù)，可保證衛(wèi)星鏈路滿足準(zhǔn)光線的質(zhì)量。

由于與當(dāng)前的衛(wèi)星傳輸技術(shù)存在很大差異，衛(wèi)星ATM的實(shí)施相當(dāng)復(fù)雜。以其分層實(shí)現(xiàn)為例，對(duì)此有兩種不同觀點(diǎn)：一是將ATM協(xié)議和非ATM協(xié)議疊加起來(lái)，并不改變目前的協(xié)議結(jié)構(gòu);二是完全采用ATM結(jié)構(gòu)。

就前者而言，其優(yōu)勢(shì)在于，衛(wèi)星平臺(tái)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是透明的，且訪問(wèn)協(xié)議不會(huì)被外網(wǎng)看到，在關(guān)口站就停止了，因此也無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)做任何修改。其不足之處在于，對(duì)不同的協(xié)議，很難做到為全部提供的轉(zhuǎn)換方式都為最佳。有此分層結(jié)構(gòu)的ATM稱(chēng)之為非ATM的ATM封裝。就后者而言，其優(yōu)勢(shì)在于，在一個(gè)高度集成的星地ATM環(huán)境比較適用，不足之處是協(xié)議過(guò)于復(fù)雜，需要做大量修改。

2.現(xiàn)代現(xiàn)代衛(wèi)星通信的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，尤其在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，發(fā)揮的作用越來(lái)越大。不管是靜態(tài)的壓縮，還是動(dòng)態(tài)的，在能量或時(shí)間上都能為通信系統(tǒng)帶去高效率。當(dāng)前的多媒體壓縮有兩個(gè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，一是CCⅡT的H.26標(biāo)準(zhǔn)，二是ISO對(duì)靜止圖像壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)。其中的MPEG62在設(shè)計(jì)上使用了面向?qū)ο蟮姆绞剑瑢⒔换バ砸约岸嗝襟w同步、實(shí)時(shí)交換和最終形式等作為重點(diǎn)考慮對(duì)象，目前，多媒體衛(wèi)星通信系統(tǒng)就使用的這一技術(shù)。

2.2 多媒體準(zhǔn)信息同步技術(shù)

大致可將多媒體信息分作兩類(lèi)：一是連續(xù)同步，即媒體之間連續(xù)兩個(gè)小時(shí)以上的視頻或音頻的同步;二是時(shí)間驅(qū)動(dòng)的同步，即一個(gè)事件和因其導(dǎo)致的相應(yīng)動(dòng)作的同步。衛(wèi)星多媒體通信要實(shí)現(xiàn)信息的同步，可通過(guò)反饋法、緩沖法以及時(shí)間戳法來(lái)完成。當(dāng)前已開(kāi)發(fā)出“多業(yè)務(wù)流同步協(xié)議”和“多信息流會(huì)話協(xié)議”，前者和同步時(shí)鐘近似，后者主要支持分布式協(xié)議應(yīng)用中的時(shí)間因果。

2.3 智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)

因?yàn)橐獋魉投嗝襟w信息，通信系統(tǒng)的寬帶有了限制，最少得2500MHz，為此，多媒體通信系統(tǒng)選用了Ku甚至Q和V波段。但是K以上的波段具有相當(dāng)嚴(yán)重的雨衰，衛(wèi)星功率也受到了很大的限制。所以，智能高性能天線的研究工作已是一個(gè)重要問(wèn)題。為使多波束具有更大的覆蓋范圍，可通過(guò)多波束快速跳變系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn);在低軌道系統(tǒng)中，地面的接受天線可借助蜂窩煤式的天線覆蓋圖做同頻再用，且具備跟蹤的功能;星上天線多使用相控天線;對(duì)同步軌道的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可使用多饋源或相控陣天線構(gòu)成蜂窩式覆蓋圖。

2.4 寬帶IP衛(wèi)星通信技術(shù)

快帶IP主要有兩個(gè)方向：一是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)繼續(xù)沿襲衛(wèi)星ATM;二是完全放棄固有的ATM協(xié)議，建立一套新協(xié)議。

2.4.1 改進(jìn)ATMA

在未來(lái)，寬帶衛(wèi)星網(wǎng)和地面ATM/BISDN一起構(gòu)成寬帶Internet網(wǎng)。為了使Internet業(yè)務(wù)能夠更好地被傳送，必須強(qiáng)化其TCP的此乃功能。ATM信元的傳輸是依靠地面終端利用衛(wèi)星上的交換機(jī)通過(guò)開(kāi)設(shè)虛通道來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了能夠有效地控制擁擠堵塞現(xiàn)象，VC管理和流量控是必須要采用的途徑，此外，還需地面終端為控制ATM網(wǎng)和IP網(wǎng)間的擁擠堵塞提供相應(yīng)的機(jī)制。對(duì)于衛(wèi)星上的ATM交換機(jī)，則必須使用信元和VC級(jí)的業(yè)務(wù)量管理機(jī)制。TCP主機(jī)需要建立各種可靠的控制擁塞的機(jī)制，以便寬帶利用能夠有效地實(shí)現(xiàn)，不過(guò)就目前而言，算法還達(dá)不到統(tǒng)一，還需要更深層的研究。

ATM與BISDN要想互聯(lián)成功，必須對(duì)ATM網(wǎng)采用多媒體的業(yè)務(wù)管理。ATM技術(shù)比較適合以固定的方式接入，在移動(dòng)衛(wèi)星通信中，當(dāng)前移動(dòng)管理的協(xié)議效率比較低，需要采取新的管理方案來(lái)解決這一問(wèn)題。

2.4.2 建立新系統(tǒng)協(xié)議結(jié)構(gòu)

這些年來(lái)，多媒體技術(shù)以及IP技術(shù)廣泛運(yùn)用于衛(wèi)星研究中，已成為一個(gè)熱點(diǎn)話題。在1999年舉辦的WP4B會(huì)議上，會(huì)議通過(guò)了二者應(yīng)用于衛(wèi)星的新課題提案，這十分利于寬帶衛(wèi)星通信的進(jìn)步。

專(zhuān)業(yè)人士認(rèn)為，在未來(lái)，IP極有可能代替ATM成為通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主流，其關(guān)鍵技術(shù)有衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、IP保密安全協(xié)議等。

2.4.3 空間激光通信技術(shù)

這是一種光通信技術(shù)，以激光光波為載波，以大氣為傳輸介質(zhì)。

它同時(shí)具備微波和光纖通信的優(yōu)勢(shì)，在尺寸、寬帶以及功率上都較有優(yōu)勢(shì)，且其波束小、波段窄，不易被截獲，具有較高的安全性。

3.衛(wèi)星通信的發(fā)展前景

衛(wèi)星通信技術(shù)不斷進(jìn)步，系統(tǒng)能力也得到大幅度提升，盡管在開(kāi)發(fā)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定的風(fēng)險(xiǎn)，但其發(fā)展的潛力巨大。

首先，衛(wèi)星通信系統(tǒng)能夠獨(dú)立成網(wǎng)，無(wú)需再通過(guò)地面的電信網(wǎng)，而直接服務(wù)于公眾，這對(duì)那些缺乏地面通信設(shè)施但有通信需求的地區(qū)意義十分重大;

其次，現(xiàn)在發(fā)展的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其頻段多、容量大，必將成為地面信息高速公路中不可或缺的部分;

第三，在今后的衛(wèi)星通信發(fā)展中，綜合衛(wèi)星業(yè)務(wù)將成為其主流方向，它進(jìn)一步聯(lián)通了地面的各種業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)，并與之一起建立起海陸空立體通信網(wǎng)。

此外，在移動(dòng)衛(wèi)星通信方面，尤其是中低軌衛(wèi)星通信，能夠保證全球個(gè)人通信得以有效實(shí)現(xiàn)，第三代移動(dòng)通信的發(fā)展，促使人們能夠進(jìn)入到真正的個(gè)人通信時(shí)代。

4.結(jié)束語(yǔ)

衛(wèi)星高新技術(shù)層出不窮，其功能不斷完善擴(kuò)大，應(yīng)用領(lǐng)域也必定越來(lái)越廣。且在新時(shí)代，衛(wèi)星通信潛力巨大，發(fā)展空間廣闊，占據(jù)的地位相當(dāng)重要，與光纖通信結(jié)合，為今后人類(lèi)通信更好地服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]王世強(qiáng)，侯妍.衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)研究及其未來(lái)發(fā)展[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009，32（17）：213-215.

[2]丁龍剛，馬虹.無(wú)線通信的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)[J].電力系統(tǒng)通信，2006，47（5）：187-189.

[3]甘仲民，張更新.衛(wèi)星通信技術(shù)的新發(fā)展[J].通信學(xué)報(bào)， 2006，32（8）：134-136.