GEO及NGSO衛(wèi)星通信系統(tǒng)融合應(yīng)用研究

王悅 王權(quán) 袁麗 李雯婷 何京

(1 西安航天天繪數(shù)據(jù)技術(shù)有限公司，西安 710000) (2 航天恒星科技有限公司，北京 100095)

地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星通信速率高、容量大，但通信延時(shí)大、無(wú)法覆蓋兩極、缺少星間組網(wǎng)應(yīng)用，中地球軌道(MEO)和低地球軌道(LEO)衛(wèi)星通信時(shí)延短、可全球覆蓋，但建設(shè)周期長(zhǎng)、組網(wǎng)通信難、運(yùn)維成本高，因此各大廠商認(rèn)為多軌衛(wèi)星共同組網(wǎng)通信有著無(wú)法超越的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)衛(wèi)星通信發(fā)展的必然趨勢(shì)。

美國(guó)ViaSat公司于2016年提出中地球軌道高通量(MEO HTS)星座計(jì)劃，彌補(bǔ)GEO HTS服務(wù)能力的不足，同時(shí)ViaSat公司也在評(píng)估“把GEO衛(wèi)星同低時(shí)延的地面基礎(chǔ)設(shè)施乃至低時(shí)延的LEO衛(wèi)星結(jié)合起來(lái)，以帶來(lái)一種高-低軌(GEO-LEO)混合體驗(yàn)”[1]；2019年10月歐洲衛(wèi)星公司(SES)和法國(guó)泰雷茲集團(tuán)(Thales)完成全球首例跨GEO/MEO衛(wèi)星的空中互聯(lián)(FlytLIVE)機(jī)載寬帶業(yè)務(wù)演示，實(shí)現(xiàn)MEO、GEO衛(wèi)星之間的無(wú)縫切換，數(shù)據(jù)下載速率超過(guò)265 Mbit/s，完成4K超高清分辨率視頻在線播放等大帶寬應(yīng)用測(cè)試[2]；2020年2月18日，以色列吉萊特(Gilat)公司首次利用全電掃天線實(shí)現(xiàn)在LEO星座試驗(yàn)星和加拿大一顆名為Anik-F3的GEO衛(wèi)星之間的瞬時(shí)切換，整個(gè)測(cè)試過(guò)程中飛機(jī)持續(xù)與GEO衛(wèi)星通信，并在進(jìn)入LEO衛(wèi)星覆蓋區(qū)后瞬時(shí)切換至該LEO衛(wèi)星，之后再切換回GEO衛(wèi)星[3]。通過(guò)各大公司的部署可以看出，GEO衛(wèi)星和非地球同步軌道(NGSO)星座的融合應(yīng)用是衛(wèi)星通信領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展方向，用戶可使用既有的性能優(yōu)異的GEO衛(wèi)星滿足通信需求，待NGSO衛(wèi)星星座就緒后，可直接接入使用，實(shí)現(xiàn)大容量、低延時(shí)的全球通信服務(wù)。提前開展GEO衛(wèi)星和NGSO星座融合應(yīng)用技術(shù)研究，對(duì)后續(xù)系統(tǒng)的快速建設(shè)與應(yīng)用有著重要意義。

本文通過(guò)對(duì)多軌道衛(wèi)星系統(tǒng)融合應(yīng)用的技術(shù)難點(diǎn)分析，提出GEO衛(wèi)星和NGSO星座融合應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與架構(gòu)，并針對(duì)技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行解決方案設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)有通信技術(shù)與需求，分析該設(shè)計(jì)架構(gòu)提供的應(yīng)用服務(wù)模式，可廣泛應(yīng)用于航空網(wǎng)絡(luò)、海洋信息、寬帶接入、移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)以及應(yīng)急通信等服務(wù)領(lǐng)域。

1 GEO衛(wèi)星與NGSO星座融合技術(shù)難點(diǎn)

GEO衛(wèi)星與NGSO星座融合作為一種新型發(fā)展技術(shù)，面臨著諸多的挑戰(zhàn)，需解決以下關(guān)鍵性問題。

(1)多軌道衛(wèi)星協(xié)同組網(wǎng)。開展GEO衛(wèi)星和NGSO星座物理層協(xié)同組網(wǎng)通信研究，適用于大規(guī)模、高吞吐量、頻繁切換的多軌道系統(tǒng)路由協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)研究，以及頻率資源切換和統(tǒng)一管理研究，滿足多軌道衛(wèi)星彈性組網(wǎng)需求，改善天基組網(wǎng)的脆弱性，提升系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)隨遇接入、實(shí)時(shí)連通可達(dá)的通信性能。

(2)靈活性及移動(dòng)性管理。開展移動(dòng)性管理、資源自適應(yīng)調(diào)配、無(wú)感快速接入等技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)地面段及通信終端快速波束切換、同軌衛(wèi)星切換、異軌衛(wèi)星切換，以及載波和服務(wù)品質(zhì)調(diào)整等功能，提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)切換通信連通率，降低切換時(shí)間，提升通信服務(wù)質(zhì)量。

(3)終端共型設(shè)計(jì)。開展高吞吐量共型通信終端設(shè)計(jì)，解決終端種類多、通信協(xié)議及體制不統(tǒng)一、互聯(lián)互通困難等問題，滿足不同軌道衛(wèi)星通信需求，支持不同衛(wèi)星之間漫游切換，為各類應(yīng)用提供連續(xù)不間斷的服務(wù)。

2 GEO衛(wèi)星及NGSO星座融合應(yīng)用設(shè)計(jì)構(gòu)想

多軌道衛(wèi)星及地面網(wǎng)絡(luò)的融合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了多軌系統(tǒng)的聯(lián)合互補(bǔ)，打破了天地網(wǎng)絡(luò)分割獨(dú)立的局面，新的融合應(yīng)用系統(tǒng)必將實(shí)現(xiàn)全球性的通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋，使信息無(wú)死角的廣泛傳播。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階段，第一階段基于現(xiàn)有或即將發(fā)射的GEO衛(wèi)星和NGSO星座，設(shè)計(jì)采用GEO衛(wèi)星系統(tǒng)和NGSO星座系統(tǒng)在現(xiàn)有地面信關(guān)站融合的建設(shè)方式，通過(guò)共建的運(yùn)營(yíng)支撐網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)及地面網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一運(yùn)行管理，終端采用高集成、共型融合設(shè)計(jì)方式，單一終端即可實(shí)現(xiàn)多軌道網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)切換。該建設(shè)方式可支撐多軌衛(wèi)星融合應(yīng)用技術(shù)的快速實(shí)現(xiàn)及運(yùn)行使用。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，該設(shè)計(jì)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)GEO衛(wèi)星、NGSO星座和地面網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)、業(yè)務(wù)、用戶及覆蓋4個(gè)層面的融合應(yīng)用，是一種新型的融合架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。在該架構(gòu)下，天基相互獨(dú)立的各類通信衛(wèi)星在地面段實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，所有衛(wèi)星數(shù)據(jù)通過(guò)信關(guān)站的融合以及運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度管理，實(shí)現(xiàn)GEO衛(wèi)星之間、NGSO星座之間和GEO與NGSO之間的數(shù)據(jù)任意交互轉(zhuǎn)發(fā)，有效解決無(wú)星間組網(wǎng)的衛(wèi)星之間數(shù)據(jù)通信問題。

第二階段如圖2所示，在衛(wèi)星規(guī)劃時(shí)進(jìn)行星地一體化設(shè)計(jì)，提前設(shè)計(jì)適用于GEO衛(wèi)星和NGSO星座的網(wǎng)絡(luò)接入?yún)f(xié)議，采用統(tǒng)一的空口，一網(wǎng)統(tǒng)一管理，真正實(shí)現(xiàn)多軌道衛(wèi)星系統(tǒng)的融合應(yīng)用。

注：ADS-B為廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)，AIS為船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。

注：PSTN為公共交換電話網(wǎng)絡(luò)，PLMN為公共陸地移動(dòng)網(wǎng)。

空口協(xié)議方面主要采用傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信數(shù)字視頻廣播(DVB)體制和地面通信正交頻分復(fù)用(OFDM)體制，其中，DVB體制已廣泛應(yīng)用于GEO衛(wèi)星，并在銀河航天科技有限公司的低軌衛(wèi)星上也進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證，考慮未來(lái)衛(wèi)星與5G的融合發(fā)展趨勢(shì)，研究地面OFDM體制在衛(wèi)星上的應(yīng)用，但其高峰均比的特點(diǎn)，使得信號(hào)通過(guò)功率放大器后會(huì)產(chǎn)生非線性失真，系統(tǒng)性能會(huì)降低，需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

采用離散傅里葉變換擴(kuò)頻正交頻分復(fù)用(DFT-S-OFDM)通信體制，并且采用削峰的方式來(lái)減低信號(hào)的峰均比，如圖3所示，由仿真分析可知，優(yōu)化后的性能與DVB體制較為接近。

圖3 峰均比優(yōu)化仿真結(jié)果對(duì)比Fig.3 Comparison of PAPR optimization simulation results

本系統(tǒng)可同時(shí)支持長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定的GEO衛(wèi)星通信和高實(shí)時(shí)性的NGSO衛(wèi)星通信，在兩類網(wǎng)絡(luò)同時(shí)存在時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前通信需求、可用衛(wèi)星資源、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況等綜合判決，自適應(yīng)選擇最優(yōu)通信衛(wèi)星，以確保業(yè)務(wù)長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定或高時(shí)效性等不同通信需求。

栽培管理?xiàng)l件中，肥水對(duì)白葉枯病的影響最大，氮肥施用過(guò)多、過(guò)遲，造成適宜發(fā)病的小氣候，并有利于病菌的生長(zhǎng)增殖。在氮素適量時(shí)，增施磷鉀肥可減輕發(fā)病原體。大田串灌、漫灌都能直接促使病害傳播，而長(zhǎng)期浸泡在深水中的稻株，對(duì)發(fā)病影響更大，這主要是田間濕度大，有利于病菌繁殖侵染。深灌并能增加土壤有毒物質(zhì)的積累，促使稻株抗病力下降，拔節(jié)后深灌發(fā)病更嚴(yán)重。因此，適時(shí)適度烤田對(duì)防治白葉枯病非常重要。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)分析與設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)GEO衛(wèi)星和NGSO星座的融合通信，要重點(diǎn)解決網(wǎng)絡(luò)組建方面的協(xié)同設(shè)計(jì)、移動(dòng)過(guò)程中的頻繁切軌切星切波束管理、終端一體化共型研制和星地聯(lián)合組網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。

1)多軌道衛(wèi)星協(xié)同組網(wǎng)設(shè)計(jì)

GEO衛(wèi)星和NGSO星座融合網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化和軟件定義廣域網(wǎng)絡(luò)(SD-WAN)兩項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬化協(xié)同網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，該架構(gòu)下既可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的靈活應(yīng)用部署，又能實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一管理及調(diào)配。SD-WAN設(shè)計(jì)在不影響網(wǎng)絡(luò)部署、全網(wǎng)性能及安全性的前提下，能綜合管理各種通信鏈路(GEO、NGSO、5G網(wǎng)絡(luò))，根據(jù)傳輸鏈路的實(shí)際性能(如帶寬資源、時(shí)延、抖動(dòng))及系統(tǒng)策略配置，統(tǒng)一管理網(wǎng)絡(luò)資源并自動(dòng)選擇最佳路徑，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量，提高網(wǎng)絡(luò)連接的靈活性、穩(wěn)定性和可靠性，協(xié)同組網(wǎng)架構(gòu)見圖4。

注：OSS為運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)，BSS為業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)，MPLS為多協(xié)議標(biāo)簽交換，ISP為互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商，WAN為廣域網(wǎng)絡(luò)。

圖4中業(yè)務(wù)編排器實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)全程服務(wù)中的策略統(tǒng)一管理，并自適應(yīng)的制定不同業(yè)務(wù)的執(zhí)行策略；SD-WAN控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控管理，并根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)時(shí)調(diào)配部署，對(duì)于異常運(yùn)行情況可以彈性調(diào)整執(zhí)行路徑，避免損點(diǎn)壞點(diǎn)對(duì)全系統(tǒng)的影響；邊緣設(shè)備與安全隧道進(jìn)行綁定，主要針對(duì)不同業(yè)務(wù)應(yīng)用制定相應(yīng)的訪問策略[4]；混合WAN用于屏蔽不同網(wǎng)絡(luò)之間的底層差異，實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)端到端的信息互聯(lián)互通。

網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化由A區(qū)虛擬設(shè)施管理(VIM)、B區(qū)虛擬網(wǎng)元管理(VNFM)和C區(qū)虛擬業(yè)務(wù)編排(VNFO)3部分組成[5]，見圖5。其中，VIM實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件資源和虛擬資源的統(tǒng)一調(diào)度與管理，該部分與VNFO進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)VNFO資源調(diào)度請(qǐng)求的反饋與支撐；VNFM實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬網(wǎng)元和操作系統(tǒng)的全周期監(jiān)控與管理，并對(duì)VIM進(jìn)行資源的配置及調(diào)度；VNFO實(shí)現(xiàn)對(duì)資源統(tǒng)計(jì)、移動(dòng)性管理、策略控制、信息管理、路徑管理、軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)控制及安全管理等任務(wù)的編排，同時(shí)完成對(duì)VIM的資源調(diào)配策略規(guī)劃，該部分實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的全部服務(wù)。

虛擬化協(xié)同網(wǎng)絡(luò)在VNFO中建立多軌道系統(tǒng)通信頻率資源池，實(shí)時(shí)更新在用頻率、預(yù)支配頻率及空閑頻率資源信息，并及時(shí)反饋至運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)，由運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)根據(jù)頻率請(qǐng)求申請(qǐng)、資源負(fù)載情況、當(dāng)前軌位信息等，對(duì)頻率資源進(jìn)行統(tǒng)一管理及調(diào)配分發(fā)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)對(duì)全網(wǎng)資源及狀態(tài)的可管、可知、可控。由于多軌道頻率資源統(tǒng)一在資源池中進(jìn)行調(diào)配，有效解決了軌位切換及波束切換時(shí)的頻率搶占、沖突及空閑資源無(wú)法合理利用等問題。

2)移動(dòng)性管理設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)涉及的移動(dòng)切換場(chǎng)景主要有GEO衛(wèi)星之間切換、GEO和NGSO星座之間切換、NGSO星座之間切換[6]和衛(wèi)星與地面網(wǎng)絡(luò)之間切換4種，見圖6所示。

在多切換場(chǎng)景下，本文采用基于地理位置機(jī)制、通信容量負(fù)載機(jī)制、剩余時(shí)間優(yōu)先級(jí)機(jī)制3種判決方法進(jìn)行移動(dòng)切換策略的制定。

(1)基于地理位置的移動(dòng)切換機(jī)制：終端在移動(dòng)過(guò)程中周期性計(jì)算位置判決結(jié)果，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行切換請(qǐng)求申請(qǐng)。假設(shè)終端當(dāng)前使用波束2，d1～d5分別為終端距離各波束中心位置的距離，見圖7?，F(xiàn)采用di/d2<1(i=1，3，4，5)為切換判決條件，其中di為終端距各波束中心距離，d2為當(dāng)前終端距使用波束距離，即終端距離某一波束中心的距離小于d2時(shí)，終端將測(cè)算結(jié)果反饋給移動(dòng)管理系統(tǒng)，并申請(qǐng)波束切換操作，系統(tǒng)接受申請(qǐng)，為終端分配待切換波束資源，并通知終端進(jìn)行波束切換操作。該模式下，終端計(jì)算的波束中心距離包含GEO波束和NGSO波束，根據(jù)該結(jié)果切換不同軌位衛(wèi)星和可用波束。

圖7 終端相對(duì)于不同波束中心位置示意圖Fig.7 Illustration of a terminal position relative to different beam centers

(2)基于通信容量負(fù)載的移動(dòng)切換機(jī)制：當(dāng)移動(dòng)終端通過(guò)位置判別計(jì)算向移動(dòng)管理系統(tǒng)提出切換申請(qǐng)后，可能存在待切換波束的可利用資源無(wú)法滿足終端通信需求的情況，此時(shí)移動(dòng)管理系統(tǒng)將無(wú)法向終端反饋切換啟動(dòng)信息，從而導(dǎo)致終端波束切換失敗，進(jìn)而使得終端下線，通信被迫終止。引入通信容量負(fù)載判別機(jī)制，以Ri-R2>0(i=1，3，4，5)為判決條件，其中Ri為各波束可用通信容量，R2為當(dāng)期波束需求容量，選取di/d2值最小且Ri-R2>0的波束為下一個(gè)切換對(duì)象，并向移動(dòng)管理系統(tǒng)再次發(fā)出切換申請(qǐng)，完成波束切換操作。

圖8 終端剩余波束切換時(shí)間計(jì)算示意圖Fig.8 Calculationillustration of terminal remaining beam switching time

3)終端共型設(shè)計(jì)

共型終端作為地面系統(tǒng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)用戶通信的必要設(shè)備。目前衛(wèi)星通信終端所配備的天線不支持GEO衛(wèi)星和NGSO衛(wèi)星共用，因此需要設(shè)計(jì)一款新型天線，同時(shí)支持兩類通信衛(wèi)星的使用，并可實(shí)現(xiàn)兩類衛(wèi)星之間的瞬時(shí)自由切換。

(1)全電掃相控陣天線：全電掃天線具有無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件、波束全電控、平板結(jié)構(gòu)和極低輪廓的優(yōu)勢(shì)，支持GEO通信衛(wèi)星和NGSO通信星座，并能實(shí)現(xiàn)兩類衛(wèi)星之間的瞬時(shí)切換。本設(shè)計(jì)基于低成本互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)芯片的高密度集成技術(shù)，采用瓦片式布局架構(gòu)將天線單元與射頻CMOS芯片一體化設(shè)計(jì)，以多層印制電路極(PCB)為主體，頂層(TOP)和底層(BOTTOM)為高頻軟基板，中間層為硬介質(zhì)基板。其中，中間層設(shè)計(jì)有電源網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)；TOP層設(shè)計(jì)有天線單元；PCB板BOTTOM層為射頻CMOS芯片和合成網(wǎng)絡(luò)；天線陣元與收/發(fā)(T/R)組件芯片之間以過(guò)孔垂直互聯(lián)。為獲得更好的軸比和方位面對(duì)稱性能，采取四元一組依次旋轉(zhuǎn)90°的二次圓極化技術(shù)。天線陣面以2×2為一組組成陣列，各單元排布成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)。4個(gè)單元構(gòu)成一組極化合成的所需極化基，饋電相位可控。常規(guī)布陣與二次圓極化布陣如圖9所示。

圖9 天線常規(guī)布陣與二次圓極化布陣對(duì)比圖Fig.9 Comparison between conventional array arrangement and quadratic circularly polarized array arrangement

根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景終端相控陣天線可設(shè)計(jì)不同的陣元數(shù)，實(shí)現(xiàn)幾兆到幾百兆的吞吐量，相控陣天線捕獲衛(wèi)星信號(hào)后到實(shí)現(xiàn)精確跟蹤時(shí)間可低至十毫秒內(nèi)，相較傳統(tǒng)天線降低了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，并且在天線相對(duì)衛(wèi)星的俯仰角低至20°時(shí)仍能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健通信。

(2)波形動(dòng)態(tài)可重構(gòu)終端架構(gòu)設(shè)計(jì)：采用波形動(dòng)態(tài)可重構(gòu)設(shè)計(jì)架構(gòu)，自頂層向下開發(fā)，利用時(shí)分復(fù)用技術(shù)，在有限的可編程邏輯資源上實(shí)現(xiàn)終端所有通信波形的在線動(dòng)態(tài)重構(gòu)，見圖10。綜合射頻收發(fā)系統(tǒng)對(duì)波形進(jìn)行差異化解耦合處理，將GEO波形、NGSO波形和5G波形分配到不同的解析通道，并經(jīng)射頻單元分離后與通信中間件相連；通信中間件通過(guò)與總線接口適配器的配合使用，完成不同波形與系統(tǒng)總線之間的信息交互，打破不同波形的底層通信協(xié)議屏蔽機(jī)制，實(shí)現(xiàn)波形協(xié)議與硬件平臺(tái)之間的解綁定，完成多波形的平臺(tái)移植部署；平臺(tái)控制管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)波形動(dòng)態(tài)可重構(gòu)平臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)度管理，確保波形重構(gòu)隊(duì)列的有序執(zhí)行，避免競(jìng)爭(zhēng)與擁塞的產(chǎn)生。

注：RF_Chain為射頻通道。圖10 波形可重構(gòu)平臺(tái)架構(gòu)Fig.10 Waveform reconfigurable platform architecture

為縮短波形動(dòng)態(tài)重構(gòu)時(shí)間，采用從與可編程邏輯器件相連的本地Flash存儲(chǔ)器件中直接提取波形運(yùn)行文件的方式[9]，并對(duì)Flash扇區(qū)提前進(jìn)行規(guī)劃部署(扇區(qū)容量、波形存儲(chǔ)區(qū)域、執(zhí)行文件大小等)，以便快速、精確的提取到波形運(yùn)行文件。

3 應(yīng)用服務(wù)

GEO衛(wèi)星和NGSO星座融合通信系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于航空/航海網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、寬帶接入服務(wù)、移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)以及應(yīng)急通信保障服務(wù)等領(lǐng)域。

(1)航空/航海網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：實(shí)現(xiàn)國(guó)際航空/遠(yuǎn)洋海運(yùn)的全球無(wú)縫通信服務(wù)，有效解決漫游帶來(lái)的通信中斷及卡頓問題，確保航運(yùn)/海運(yùn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)可知可控，提高運(yùn)行的安全性及可靠性；同時(shí)提供高速率、大容量網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，滿足娛樂通信需求。

(2)寬帶接入服務(wù)：無(wú)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋及網(wǎng)絡(luò)欠發(fā)達(dá)區(qū)域可利用NGSO星座實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音等高時(shí)效性業(yè)務(wù)傳輸，同時(shí)對(duì)于視頻、數(shù)據(jù)等長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定傳輸業(yè)務(wù)，融合網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)切換至GEO衛(wèi)星傳輸，以獲取最佳的寬帶接入服務(wù)體驗(yàn)。

(3)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)：與具備感知、信息采集功能的物聯(lián)網(wǎng)終端聯(lián)合使用，前期依靠GEO衛(wèi)星進(jìn)行通信傳輸，后期平滑過(guò)渡到NGSO星座，支持全球態(tài)勢(shì)感知及信息實(shí)時(shí)回傳，為“感知中國(guó)、感知世界”戰(zhàn)略提供有力支撐[10]。

(4)應(yīng)急通信保障服務(wù)：NGSO衛(wèi)星提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，第一時(shí)間掌握災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)最新信息，GEO衛(wèi)星提供長(zhǎng)時(shí)、穩(wěn)定、大容量數(shù)據(jù)傳輸，高效實(shí)現(xiàn)前后方通信暢通；同時(shí)兩者可互為備份，在無(wú)NGSO衛(wèi)星覆蓋或GEO衛(wèi)星無(wú)法使用時(shí)，系統(tǒng)自適應(yīng)切換通信衛(wèi)星，極大提升復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)急通信系統(tǒng)的可用度。

4 結(jié)束語(yǔ)

GEO衛(wèi)星和NGSO星座融合應(yīng)用是未來(lái)衛(wèi)星通信發(fā)展的重要方向，是實(shí)現(xiàn)全球?qū)拵o(wú)縫通信的有效手段，是落實(shí)天地一體化融合發(fā)展的必經(jīng)階段。本文在分析多軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)融合面臨的技術(shù)問題基礎(chǔ)上，給出了GEO衛(wèi)星和NGSO星座融合的設(shè)計(jì)架構(gòu)，同時(shí)對(duì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中涉及的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行分析研究，并結(jié)合業(yè)務(wù)需求對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行綜合論述，為GEO衛(wèi)星和NGSO星座融合建設(shè)提供設(shè)計(jì)參考。