初探衛(wèi)星通信的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)

王立娟

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初探衛(wèi)星通信的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)

王立娟

國(guó)家新聞出版廣電總局五四二臺(tái)，北京 102445

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信業(yè)產(chǎn)生了日新月異的變化。目前衛(wèi)星通信技術(shù)中的星上處理以及異步傳輸技術(shù)是未來(lái)通信方面的發(fā)展方向，而且目前的衛(wèi)星通信還實(shí)現(xiàn)了對(duì)地球表面進(jìn)行一個(gè)全方位的無(wú)縫隙覆蓋。在此，主要通過(guò)對(duì)衛(wèi)星通信的發(fā)展現(xiàn)狀以及它在發(fā)展過(guò)程中所用到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，以供大家參考。

衛(wèi)星通信；關(guān)鍵技術(shù)；技術(shù)發(fā)展

目前,我們已經(jīng)進(jìn)入了多媒體個(gè)性化以及高速傳播的信息化時(shí)代，因此衛(wèi)星通信就成為無(wú)線(xiàn)通信中一種非常特殊的通信方式，對(duì)未來(lái)通信行業(yè)的發(fā)展將會(huì)產(chǎn)生十分巨大的影響。

1 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的定義

衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一種將衛(wèi)星作為信號(hào)的中繼站來(lái)接收并且轉(zhuǎn)發(fā)多個(gè)地面站之間微波信號(hào)的通信系統(tǒng)。衛(wèi)星端、用戶(hù)端以及地面端這三個(gè)方面組成了一個(gè)完整的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。其中衛(wèi)星端在微波通信的傳遞過(guò)程中所起到的主要作用就是充當(dāng)中轉(zhuǎn)站，包括衛(wèi)星母體的衛(wèi)星星體以及星載設(shè)備在空中所接收到的來(lái)自地面站的電磁波，將其進(jìn)行放大后再發(fā)送到另外一個(gè)地面站。所以人們通過(guò)連接網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)端從地面站傳送出入衛(wèi)星系統(tǒng)的微波信號(hào)，從而形成了一種復(fù)雜而且寬泛的通信鏈接。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的覆蓋范圍是非常廣的，而且我們可以在衛(wèi)星信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何地點(diǎn)都可以順利進(jìn)行通信，它還不會(huì)因?yàn)榫嚯x的遠(yuǎn)近而影響通訊信號(hào)。其中衛(wèi)星通信的電磁波主要是在大氣層以外的區(qū)域進(jìn)行傳播，由于微波傳遞的性質(zhì)較為穩(wěn)定。也就使得衛(wèi)星通信的通信質(zhì)量好，工作頻帶寬。在大氣層內(nèi)部傳播的電波盡管會(huì)受到天氣的影響，但仍然可以保持信號(hào)的穩(wěn)定以及通訊可靠性高的一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)。但我們需要注意的是，當(dāng)衛(wèi)星運(yùn)行在高空軌道上進(jìn)行雙向傳輸?shù)臅r(shí)候，其傳遞速率就會(huì)推遲到秒級(jí)，這時(shí)電磁波的精確度也會(huì)下降。我們?cè)谶M(jìn)行語(yǔ)音通話(huà)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)明顯的中斷現(xiàn)象。因?yàn)樾l(wèi)星在高空上的位置都是按照已經(jīng)預(yù)定軌跡進(jìn)行運(yùn)行的，所以，衛(wèi)星會(huì)一直處于一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而且衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的線(xiàn)路連接采用的都是無(wú)線(xiàn)鏈路，系統(tǒng)復(fù)雜不易操作。

2 衛(wèi)星通信的發(fā)展情況

衛(wèi)星通信在通信領(lǐng)域的意義十分重大，在不斷發(fā)展的過(guò)程中也出現(xiàn)了種種問(wèn)題。主要表現(xiàn)為：（1）寬帶IP的傳輸以及實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。目前中國(guó)的寬帶IP衛(wèi)星系統(tǒng)一般采用的是ATM的傳輸技術(shù)。主要是因?yàn)檫@種技術(shù)的性能可以支持與衛(wèi)星通信系統(tǒng)相關(guān)的指標(biāo)要求，盡管大部分的要求都十分符合，但在實(shí)際的操作過(guò)程中還是遇到了很多問(wèn)題。需要我們可以實(shí)現(xiàn)在衛(wèi)星 ATM 分層，但是由于包含ATM交換機(jī)的子網(wǎng)移動(dòng)性管理的步驟過(guò)于繁雜，所以如何實(shí)現(xiàn)成了亟待解決的問(wèn)題。（2）數(shù)據(jù)的傳輸速度和效率。我們目前正處于信息化的時(shí)代，在這個(gè)時(shí)代我們的信息傳輸速度是非常快的。原來(lái)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式是以頻分復(fù)用和碼分復(fù)用技術(shù)這兩種技術(shù)作為制成的，但是發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足衛(wèi)星通信日益增長(zhǎng)的用戶(hù)需求了。因此我們還是需要在長(zhǎng)距離傳輸延時(shí)的問(wèn)題上多下工夫，盡量避免傳輸延時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響。（3）成本與需求不成正比。當(dāng)前現(xiàn)代的大眾通信方式主要表現(xiàn)為移動(dòng)通信和寬帶互聯(lián)網(wǎng)。在寬帶領(lǐng)域中，衛(wèi)星通信是沒(méi)有光纖寬帶更加方便快捷的，而且在移動(dòng)通信中也比地面蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比低。所以造成的結(jié)果是盡管移動(dòng)的長(zhǎng)途通信費(fèi)已經(jīng)大幅度下降，但衛(wèi)星長(zhǎng)途通信的轉(zhuǎn)發(fā)器費(fèi)用并沒(méi)有發(fā)生任何變化，這就在無(wú)形中提高了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的運(yùn)行成本。因此我們需要多加努力解決這種不成正比的現(xiàn)象。

3 衛(wèi)星通信的關(guān)鍵技術(shù)

（1）衛(wèi)星激光通信技術(shù)。衛(wèi)星通信對(duì)速率的要求是非常高的，所以我們可以采用激光進(jìn)行通信。衛(wèi)星通信采用激光的好處是不僅可以提高衛(wèi)星的保密性和通信量，還能夠減輕衛(wèi)星的大小和重量。當(dāng)它在大氣層外進(jìn)行通信時(shí)，就不會(huì)受到大氣的干擾，使通信變得更加準(zhǔn)確，與此同時(shí)還降低了誤碼率。除此之外，我們通過(guò)運(yùn)用激光還能夠提高數(shù)據(jù)的傳輸速率和通信系統(tǒng)的可靠性[1]，這就可以做到衛(wèi)星通信互相不干擾，最重要的是，采用激光通信還能夠最大限度地降低延時(shí)，這樣就可以讓信息獲得及時(shí)的傳輸，因此我們可以看出激光技術(shù)運(yùn)用到衛(wèi)星通信中將是很有前途的，而且還能夠推動(dòng)通信行業(yè)的發(fā)展。

（2）智能天線(xiàn)系統(tǒng)。衛(wèi)星本身會(huì)存在各種限制以及隨機(jī)錯(cuò)誤，而且在遇到降雨和大地對(duì)電磁波的吸收這種情況時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致高頻段的衛(wèi)星 ATM 網(wǎng)絡(luò)突然發(fā)生錯(cuò)誤，此時(shí)，就需要我們利用智能天線(xiàn)的多波束使覆蓋范圍變得更廣。在使用過(guò)程中，我們可以采用它的多波束快速跳變系統(tǒng)，與此同時(shí)還可以在低軌道系統(tǒng)中使用蜂窩式天線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)同頻復(fù)用以及跟蹤功能，還會(huì)用到相控陣列天線(xiàn)，這樣就能夠避免自然原因所帶來(lái)的影響。

（3）數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的好處是數(shù)據(jù)壓縮不但能節(jié)約存儲(chǔ)空間以及傳輸時(shí)間，同時(shí)還能提升頻帶的利用率以及通信的快捷性。目前數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在處理數(shù)據(jù)的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用十分廣泛。所以無(wú)論是動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)壓縮或者是靜態(tài)的數(shù)據(jù)壓縮都能夠給衛(wèi)星通信系統(tǒng)在頻帶、時(shí)間以及能量上帶來(lái)相對(duì)比較高的傳輸效率。

（4）多媒體準(zhǔn)信息同步技術(shù)。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳輸過(guò)程中所用到的多媒體準(zhǔn)信息同步技術(shù)一般分為時(shí)間驅(qū)動(dòng)同步和連續(xù)同步這兩種類(lèi)型。而且在衛(wèi)星的多媒體通信中，我們還可以選擇反饋法、緩沖法以及時(shí)間戳法等多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)多媒體準(zhǔn)信息的精確同步。從目前開(kāi)發(fā)出來(lái)的同步技術(shù)來(lái)看，大多都是建立在近似同步時(shí)鐘基礎(chǔ)上的以時(shí)間因果同步為特色和“多業(yè)務(wù)流同步協(xié)議”，并且可以支持分布式協(xié)議的“多信息流會(huì)話(huà)協(xié)議”，應(yīng)用范圍較廣。

（5）移動(dòng)性管理技術(shù)。移動(dòng)通信系統(tǒng)必須解決的問(wèn)題就是移動(dòng)性管理。主要包括的是切換管理以及位置管理。因?yàn)榧词褂脩?hù)在使用過(guò)程中不發(fā)生任何移動(dòng)，切換也是時(shí)常發(fā)生的。還需要注意的是，信關(guān)站和衛(wèi)星之間是沒(méi)有固定的連接關(guān)系的，所以對(duì)交換能力以及星上處理和系統(tǒng)容量等都需要采用合適的移動(dòng)性管理策略。在減少移動(dòng)性管理開(kāi)銷(xiāo)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星之間的正確切換。

4 結(jié)語(yǔ)

衛(wèi)星的技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，功能也在不斷地?cái)U(kuò)大，因此它的應(yīng)用范圍也將變得越來(lái)越大，衛(wèi)星通信技術(shù)在整個(gè)行業(yè)的地位也變得越來(lái)越重要，擁有非常廣闊的發(fā)展前景。

[1]羅文.衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)[J].信息通信，2013（1）：157-158.

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