衛(wèi)星通信在大數(shù)據(jù)時(shí)代的應(yīng)用探究

向 景

（中海油信息科技有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

在時(shí)代創(chuàng)新的大背景下，大數(shù)據(jù)應(yīng)用越來越多，衛(wèi)星通信作為創(chuàng)新的技術(shù)其功能也得到了進(jìn)一步拓展，不僅廣泛應(yīng)用于抗擊自然災(zāi)害、遠(yuǎn)洋運(yùn)輸、森林防護(hù)、地質(zhì)勘探、石油開采、廣播電視傳輸覆蓋等傳統(tǒng)領(lǐng)域，而且還在應(yīng)急通信、飛機(jī)乘客上網(wǎng)、野外科考旅游等方面發(fā)揮著越來越主要的作用，甚至將衛(wèi)星通信用于5G廣域覆蓋也正在測(cè)試中，未來的6G也必須依靠衛(wèi)星通信才能實(shí)現(xiàn)天地互聯(lián)的目標(biāo)?？梢?，衛(wèi)星通信的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)越來越多，其重要性會(huì)越來越強(qiáng)。

1 衛(wèi)星通信技術(shù)與大數(shù)據(jù)

無(wú)線電波是信息通信技術(shù)的主要傳輸手段之一，但是很容易受到地球曲面影響，傳輸距離受限明顯，于是產(chǎn)生了借助衛(wèi)星作為中轉(zhuǎn)站以應(yīng)對(duì)無(wú)線電波傳輸中受到地球曲面影響的問題。與其他通信方式相比，衛(wèi)星通信的優(yōu)勢(shì)主要有覆蓋范圍廣、保密性強(qiáng)、通信組網(wǎng)方便、信號(hào)傳輸受地理環(huán)境制約小等，當(dāng)然，它也有通信延時(shí)長(zhǎng)、通信資費(fèi)高、易受雨衰等缺點(diǎn)。

作為通信行業(yè)的偉大發(fā)明之一，衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要包括人造衛(wèi)星、衛(wèi)星地面站以及衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射與接收設(shè)備。地球同步衛(wèi)星又被稱為靜止衛(wèi)星，在距離地球赤道上方約3.6萬(wàn)千米的太空中[1]，同步衛(wèi)星與地球一樣有著相同的自轉(zhuǎn)周期，因此，以我們的視角看其保持相對(duì)靜止的狀態(tài)。理論上，均勻分布在地球同步軌道的三顆靜止衛(wèi)星就可以基本實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，提供全球范圍內(nèi)的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。隨著世界多國(guó)對(duì)衛(wèi)星的持續(xù)深入研發(fā)與推廣，衛(wèi)星應(yīng)用主要可以分為衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導(dǎo)航定位、衛(wèi)星遙感三大類。我國(guó)的衛(wèi)星技術(shù)位于世界前列，尤其是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在今年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，衛(wèi)星通信與衛(wèi)星遙感方面還需要繼續(xù)努力。

鑒于信息時(shí)代信息量激增的實(shí)際，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)必要性。大數(shù)據(jù)最大的功能是在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，其通道和傳輸技術(shù)能提高衛(wèi)星的數(shù)據(jù)處理質(zhì)量和效率?？梢哉f大數(shù)據(jù)與衛(wèi)星通信技術(shù)有著相輔相成的關(guān)系。就當(dāng)前來說，大數(shù)據(jù)處理技術(shù)主要是提高衛(wèi)星存儲(chǔ)量，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的輔助手段[2]，大數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的扁平化的數(shù)據(jù)傳輸，使得衛(wèi)星通信更穩(wěn)定更流暢。因此，基于大數(shù)據(jù)時(shí)代背景探討衛(wèi)星通信技術(shù)的具體應(yīng)用具有時(shí)代價(jià)值。

2 衛(wèi)星通信技術(shù)在大數(shù)據(jù)時(shí)代的具體應(yīng)用

2.1 衛(wèi)星通信終端與地面管理站的交互

衛(wèi)星通信技術(shù)的移動(dòng)終端監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)建立在大數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)之上，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的輔助下，衛(wèi)星移動(dòng)通信終端在運(yùn)行過程中會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其有功能完善的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊。其收集到的數(shù)據(jù)信息對(duì)應(yīng)的是穩(wěn)定的系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，既包括通信移動(dòng)終端的信息接收時(shí)間、用電情況、網(wǎng)絡(luò)接入時(shí)間，也包括不定時(shí)的用戶操作通信移動(dòng)終端所產(chǎn)生的信息及移動(dòng)終端在運(yùn)行過程中出現(xiàn)意外情況的數(shù)據(jù)反饋。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，通信移動(dòng)終端可以了解到用戶位置的變化情況，可以確定移動(dòng)終端入網(wǎng)后的待機(jī)及運(yùn)行具體情況。而衛(wèi)星將接收到的這些信息技術(shù)傳輸?shù)降孛娴拇髷?shù)據(jù)計(jì)算中心，當(dāng)?shù)孛娴拇髷?shù)據(jù)計(jì)算中心接收到這些信息后，會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)集群的分析整合[3]，基于不同用戶的實(shí)際信息訴求，進(jìn)行合理的信息分配，當(dāng)數(shù)據(jù)處理完畢后，那些有價(jià)值的信息也會(huì)顯示在大數(shù)據(jù)中心的前端，并及時(shí)地反饋給相應(yīng)的衛(wèi)星終端使用者。為了確保信息安全，在數(shù)據(jù)接收與傳輸?shù)倪^程中一般不會(huì)用到定位GPS技術(shù)。

2.2 遠(yuǎn)距離的通信傳播任務(wù)的精準(zhǔn)高效完成

衛(wèi)星通信的最大優(yōu)勢(shì)是精準(zhǔn)高效地完成遠(yuǎn)距離通信傳輸任務(wù)，其進(jìn)行遠(yuǎn)距離的通信任務(wù)傳輸時(shí)，對(duì)應(yīng)的傳播范圍較廣。當(dāng)衛(wèi)星通信技術(shù)與移動(dòng)終端技術(shù)融合，衍生出功能更為強(qiáng)大的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，其具有信息的全球覆蓋優(yōu)勢(shì)，帶動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，也進(jìn)一步收集獲取更廣空間內(nèi)的信息。其能對(duì)大數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)有效的分析，這就使得衛(wèi)星導(dǎo)航與衛(wèi)星設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸問題迎刃而解[4]，也帶來了資源利用率的明顯提升。從衛(wèi)星通信技術(shù)的遠(yuǎn)距離通信任務(wù)處理情況看，其也開始向云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用傾斜，表現(xiàn)為手機(jī)定位功能的實(shí)現(xiàn)。其也能有效地對(duì)遠(yuǎn)端云進(jìn)行處理，且具有較強(qiáng)的處理速度。該技術(shù)還可以對(duì)現(xiàn)有的交通狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)信息捕捉與判斷分析，使得信息技術(shù)及時(shí)被輸送到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，帶來信息資源的有效共享。也能對(duì)衛(wèi)星云的多項(xiàng)信息進(jìn)行科學(xué)有效地整合，使得系統(tǒng)自身所具備的獨(dú)立功能更加凸顯。

2.3 實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)與指揮中心的信息服務(wù)支持

隨著信息技術(shù)的改造升級(jí)，地面移動(dòng)通信已經(jīng)進(jìn)入5G時(shí)代的邁進(jìn)，移動(dòng)基站對(duì)衛(wèi)星通信技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展支持更充分。其中，VSAT系統(tǒng)作為當(dāng)前廣泛應(yīng)用的一種衛(wèi)星通信技術(shù)，帶來了數(shù)字廣播技術(shù)與IP組播技術(shù)的優(yōu)勢(shì)整合，使得其應(yīng)用價(jià)值更高。就當(dāng)前階段的衛(wèi)星通信技術(shù)成果來看，有三中較為成熟且常見：語(yǔ)音通信技術(shù)、綜合接入技術(shù)及中繼備份技術(shù)。其中，語(yǔ)音通信技術(shù)主要是能在終端信息傳輸?shù)倪^程中，借助移動(dòng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)的開展帶來通信系統(tǒng)通話、定位、漫游等功能的實(shí)現(xiàn)。不同類型的衛(wèi)星通信系統(tǒng)其具備功能上的一定差異，在具體應(yīng)用于應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)與指揮中心服務(wù)時(shí)，建議采取綜合接入的方式，順利提供語(yǔ)音通信服務(wù)[5]，且其具有較大的容量。此外，其也實(shí)現(xiàn)了大量數(shù)據(jù)的傳遞，既可以是動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)傳遞，也可以是靜態(tài)的數(shù)據(jù)傳遞。而中繼備份功能主要是進(jìn)行緊急情況下，事件現(xiàn)場(chǎng)與通信網(wǎng)絡(luò)的中繼，其對(duì)傳輸電路有較高要求。

2.4 衛(wèi)星通信與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合

新時(shí)期互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟與普及化，用戶對(duì)寬帶性能的要求也逐漸提升，衛(wèi)星通信與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合，其在應(yīng)用時(shí)要考慮到用戶的實(shí)際訴求。而5G技術(shù)的到來，衛(wèi)星通信的寬帶將呈現(xiàn)更大的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，傳統(tǒng)的衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)已經(jīng)難以滿足用戶的實(shí)際需求，衛(wèi)星通信系統(tǒng)必須深入研發(fā)，滿足用戶需求。多種通信方式與技術(shù)相融合，提高了用戶的網(wǎng)絡(luò)使用體驗(yàn)，5G時(shí)代到來，衛(wèi)星技術(shù)只有具有前瞻性的考慮與技術(shù)性的革新，才能應(yīng)對(duì)時(shí)代的浪潮，更好地滿足人們的通信需求，衛(wèi)星通信只有與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合，才能更好地服務(wù)于人們的生產(chǎn)與生活。

2.5 衛(wèi)星通信與云計(jì)算技術(shù)的融合

衛(wèi)星通信與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)融合，可以提高衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理及存儲(chǔ)能力。這樣對(duì)衛(wèi)星與地面共享體系的建設(shè)具有促進(jìn)作用，大大提升衛(wèi)星通信中繼效率。關(guān)于云計(jì)算在衛(wèi)星通信領(lǐng)域的具體應(yīng)用探討已經(jīng)是行業(yè)內(nèi)的熱點(diǎn)話題，焦點(diǎn)更多的是云計(jì)算帶來的衛(wèi)星通信高效性，以期讓客戶獲得更好的通信體驗(yàn)。以GPS應(yīng)用來說，當(dāng)其計(jì)算能力增強(qiáng)，可以幫助用戶通過衛(wèi)星通信技術(shù)更好地確定最佳出行路線[6]，對(duì)整個(gè)城市的交通布局起著規(guī)劃引導(dǎo)作用。衛(wèi)星通信與云計(jì)算結(jié)合帶來誤差補(bǔ)償。在云計(jì)算技術(shù)的支持下，用戶可訪問系統(tǒng)維度與用戶終端維度等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在云端存儲(chǔ)，而資源共享技術(shù)支持使得用戶獲得定位誤差補(bǔ)償，服務(wù)其在航天航空領(lǐng)域應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯。衛(wèi)星通信與云計(jì)算技術(shù)結(jié)合也產(chǎn)生了云計(jì)算分布式計(jì)算架構(gòu)體系，可以對(duì)衛(wèi)星云中各方面數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選整合，形成功能強(qiáng)大的資源數(shù)據(jù)庫(kù)。而系統(tǒng)自身對(duì)應(yīng)的獨(dú)立服務(wù)功能使得其利用效率明顯提升，但當(dāng)前遇到的主要障礙是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的缺位，這使得相關(guān)要求無(wú)法合理滿足，今后研究的重點(diǎn)應(yīng)該是體制的協(xié)調(diào)與改進(jìn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜合來說，大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)應(yīng)的大數(shù)據(jù)技術(shù)具備高效創(chuàng)新的數(shù)據(jù)處理能力，實(shí)現(xiàn)了海量信息的精準(zhǔn)化分析，高效化整合，多樣性囊括。衛(wèi)星通信在大數(shù)據(jù)時(shí)代的應(yīng)用，也將更為高效與高質(zhì)。基于大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，衛(wèi)星通信效率與質(zhì)量將同步提升，也在一定程度上規(guī)避了網(wǎng)絡(luò)阻塞等風(fēng)險(xiǎn)性問題，但在具體的應(yīng)用時(shí)需要充分考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際需求，合理調(diào)整與分配帶寬，改造升級(jí)現(xiàn)有通信終端，完善軟件技術(shù)，以提供更為可靠的通信安全保障。著眼于未來，衛(wèi)星通信在大數(shù)據(jù)時(shí)代的應(yīng)用將朝著光明而廣闊的未來創(chuàng)新發(fā)展，而其也將帶來人們生產(chǎn)生活的變革。