试论卫星通信发展

文丨张 涛 寇镶辉 何益新

（总参信息化部驻航天科技集团军事代表室，北京朝阳 100015）

1 卫星通信发展现状

随着科学技术的不断进步，卫星通信得到了快速发展。卫星通信根据不同业务可将其划分为卫星固定通信、卫星移动通信和卫星直接广播等，本文主要通过这三个方面的阐述来体现卫星通信发展现状。

1.1 卫星固定通信现状

全球卫星固定通信要占全球卫星数的一半以上。针对中国而言，中国在2005年时就已经建有国际、国内通信广播地球站80多座，中国已经建成国内卫星公众通信网，使中国边远地区的通信问题得以解决。

1.2 卫星移动通信现状

卫星移动通信是传统的卫星固定通信与地面移动通信交叉结合的产物。卫星移动通信所利用的卫星既可以是静止轨道卫星，也可以是非静止轨道卫星。“国际海事卫星”系统是由国际移动卫星公司经营的全球卫星移动通信系统。该系统自1982年使用以来经历了四代。此系统的应用将用户终端进一步小型化，进一步提高通信数据速率，实现了高清视频直播移动通信。作为国际海事卫星组织的成员之一的中国，其已经建成覆盖全球的海事卫星通信网络，跨入了国际移动卫星通信应用领域的先进行列。

1.3 卫星直接广播现状

卫星直接广播分为电视直接广播和声音直接广播。在卫星电视广播业务中，中国已经坚持覆盖全球的卫星电视广播系统和覆盖全国的卫星电视教育系统，全国共有34座卫星广播电视上行站，卫星电视广播接收站已经超过20万座。中国利用卫星传送广播电视节目是从1985年开始，目前已经有占用33个通信卫星转发器的卫星传输覆盖网形成，其主要对总共47套的中央、地方电视节目和教育电视节目负责。卫星广播电视业务的开展，扩大了农村地区广播电视的有效覆盖范围。2008年6月9日， “中星9号”直播卫星发射升空。该卫星可满足广播电视客户的多层次的需求，在2008北京奥运会期间成功为广大观众传输数量丰富、清晰可靠的广播电视节目。

2 卫星通信发展问题和难点

2.1 高速数据业务需求

随着数字化进程和分组交换技术的快速发展，传输高速数据业务的需求越来越高，传统的基于频分多址和码分多址的卫星通信已经难以满足其要求。由于卫星通信长时延的存在，在WAN和LAN中基于竞争的多址方式及差错控制协议均不再适用，因此，位于远地点的LAN利用卫星通信网络进行互联必须要有快速有效的转换协议，还需将时延对实时通信的影响得以减少。

2.2 卫星通信用用宽带IP

目前，基于ATM的传输技术是宽带IP卫星系统所普遍采用的技术。对于ITU-TG.826和I.356的性能指标要求，ATM性能都能满足，这个结论是通过欧美等对卫星ATM层和物理层性能研究测试所的。如果卫星链路要想达到准光纤链路质量，需要系统采用RS块状编码、FEC技术等，并且ATM也可作为卫星系统的数据传输技术。但是事实上，卫星ATM实现起来是比较困难且复杂的，其与现存的卫星传输技术相差较大。

3 卫星通信关键技术

3.1 数据压缩技术

目前，数据压缩技术已经在数据处理中运用地非常成熟。数据压缩可分为静态数据压缩和动态数据压缩，无论是哪种数据压缩，其在时间、频带、能量上给通信系统带了比较高的效率。MPEG62设计采用了面向对象的方法，目前已被多媒体卫星通信系统普遍应用。

3.2 智能卫星天线系统

通常情况下，根据需要要求通信系统的带宽在2500MHz以上，因此，Ku甚至Q和V波段都被多媒体通信系统的使用。但是，雨衰比较严重的就是K以上波段，此时卫星功率受到限制。因此，对智能高性能天线的研究是非常重要的，采用多波束快速跳变系统，能够构成较大范围的多波束覆盖。蜂窝式天线覆盖图可在低轨道系统中地面接收天线做同频再用使用，并且具有跟踪功能。同步轨道系统形成蜂窝式覆盖图可用多馈源或相控阵天线类进行。

3.3 卫星激光通信技术

未来对卫星通信数据率要求较高，要求其达到数百或数千Mbit/s，因此，激光通信技术在此时是非常重要的。激光通信技术主要在卫星网星际互联中应用。由于星际通信工作是在外层空间，可以将其激光的优点充分发挥出来，星际通信是不受大气层影响。全球卫星通信中“双跳”法能够带来信号长时延，为了减少这一状况，采用“星际激光链路”技术。卫星激光通信技术将为未来的卫星带来较快的发展。

4 卫星通信发展方向

4.1 未来卫星固定通信发展的趋势

为实现国际卫星固定通信的重大变革并为适应高清电视传输和因特网接入需求，卫星宽带通信业务已成为卫星固定通信业务的主要发展方向。使用宽带网用户只需安装一个终端，既可收看高清电视，也可接入宽带因特网上网操作。当前，国际上卫星宽带通信业务发展主要表现在两方面：一方面是在传统的VSAT技术基础上开发新产品并利用现有的C频段和Ku频段卫星资源，快速地建立起宽带通信系统，以满足用户急需，并与快速发展的地面宽带通信业务竞争中争取生存空间;另一方面是发展频率更高的Ka等频段新型卫星宽带通信系统，以适应新业务的需求，并力争与发展中的地面宽带通信系统相适应，起到应有的补充和延伸作用。

4.2 未来卫星移动通信发展的总趋势

从便携式用户终端向手持式用户终端扩展；从单一的话音业务向多种业务发展；从窄带业务向宽带业务发展；从单独组网到多网互连发展。这里的多网互连即借助地面通信网的优势，实现与地面通信网的互连互通和在多制式网络中的相互漫游。最后与地面通信网络组成无缝隙覆盖全球的个人通信系统。

4.3 未来卫星直播通信发展的总趋势

DBS业务与DTH业务融合，信源编码和信道传输调制采用新技术和新体制，以改善系统的传输性能，提高卫星转发器带宽和功率利用率。在标清数字电视基础上，发展高清数字电视直播业务;建立太空电影院，直播数字电影，促进电影业发展。为扩大容量更好地为高清电视服务，由使用频率较低的S、C频段和较高的Ku频段已发展到使用频率更高的Ka频段。利用大波束播放全国性节目或其它节目，点波束播放地方节目。采用多颗卫星异频段和同频段于同一轨位工作，以扩大空间段容量和提高为用户服务的可能性。同一幅用户站接收天线，在不改变指向下接收来自多个轨位上卫星的电视节目。用户终端由单向接收式发展为双向交互式，以提供用户点播等服务。随着卫星电视直播和声音直播移动接收方式发展，它标志着卫星直播业务已从固定接收方式扩大为移动接收方式。从而使其用户主要为企、事业单位和家庭扩大为个人和各种移动载体。

随着卫星固定通信、卫星移动通信、卫星直接广播三种通信方式融合，地面电信网、计算机网和有线电视网三网融合，各种卫星通信网与各种地面通信网互连互通，未来的通信网，必将是一个包括地下的光缆，地面的微波和蜂窝移动通信，低轨道、中轨道以及静止轨道的通信卫星系统组成的服务于全球的混合通信网。它们之间既可以单独组成通信系统，又可以在不同系统间互连互通，真正构成全球无缝隙覆盖的天地一体化的海、陆、空、天共用的能够提供各种带宽和多种业务的综合通信网。在此种综合通信网中，任何个人可在任何地点、任何时间、与任何对象互通任何信息，它将标志着真正个人通信时代的到来。

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