初探卫星通信的发展及其关键技术

2016-01-02王立娟

移动信息 2016年3期

王立娟

初探卫星通信的发展及其关键技术

王立娟

国家新闻出版广电总局五四二台，北京 102445

随着科学技术的不断发展，卫星通信业产生了日新月异的变化。目前卫星通信技术中的星上处理以及异步传输技术是未来通信方面的发展方向，而且目前的卫星通信还实现了对地球表面进行一个全方位的无缝隙覆盖。在此，主要通过对卫星通信的发展现状以及它在发展过程中所用到的关键技术进行分析，以供大家参考。

卫星通信；关键技术；技术发展

目前,我们已经进入了多媒体个性化以及高速传播的信息化时代，因此卫星通信就成为无线通信中一种非常特殊的通信方式，对未来通信行业的发展将会产生十分巨大的影响。

1 卫星通信系统的定义

卫星通信系统是一种将卫星作为信号的中继站来接收并且转发多个地面站之间微波信号的通信系统。卫星端、用户端以及地面端这三个方面组成了一个完整的卫星通信系统。其中卫星端在微波通信的传递过程中所起到的主要作用就是充当中转站，包括卫星母体的卫星星体以及星载设备在空中所接收到的来自地面站的电磁波，将其进行放大后再发送到另外一个地面站。所以人们通过连接网络的用户端从地面站传送出入卫星系统的微波信号，从而形成了一种复杂而且宽泛的通信链接。卫星通信系统的覆盖范围是非常广的，而且我们可以在卫星信号覆盖区域内的任何地点都可以顺利进行通信，它还不会因为距离的远近而影响通讯信号。其中卫星通信的电磁波主要是在大气层以外的区域进行传播，由于微波传递的性质较为稳定。也就使得卫星通信的通信质量好，工作频带宽。在大气层内部传播的电波尽管会受到天气的影响，但仍然可以保持信号的稳定以及通讯可靠性高的一种卫星通信系统。但我们需要注意的是，当卫星运行在高空轨道上进行双向传输的时候，其传递速率就会推迟到秒级，这时电磁波的精确度也会下降。我们在进行语音通话时也会出现明显的中断现象。因为卫星在高空上的位置都是按照已经预定轨迹进行运行的，所以，卫星会一直处于一种运动状态，而且卫星通信系统中的线路连接采用的都是无线链路，系统复杂不易操作。

2 卫星通信的发展情况

卫星通信在通信领域的意义十分重大，在不断发展的过程中也出现了种种问题。主要表现为：（1）宽带IP的传输以及实现问题。目前中国的宽带IP卫星系统一般采用的是ATM的传输技术。主要是因为这种技术的性能可以支持与卫星通信系统相关的指标要求，尽管大部分的要求都十分符合，但在实际的操作过程中还是遇到了很多问题。需要我们可以实现在卫星 ATM 分层，但是由于包含ATM交换机的子网移动性管理的步骤过于繁杂，所以如何实现成了亟待解决的问题。（2）数据的传输速度和效率。我们目前正处于信息化的时代，在这个时代我们的信息传输速度是非常快的。原来传统的数据传输方式是以频分复用和码分复用技术这两种技术作为制成的，但是发展到现在已经无法满足卫星通信日益增长的用户需求了。因此我们还是需要在长距离传输延时的问题上多下工夫，尽量避免传输延时对实时数据产生的影响。（3）成本与需求不成正比。当前现代的大众通信方式主要表现为移动通信和宽带互联网。在宽带领域中，卫星通信是没有光纤宽带更加方便快捷的，而且在移动通信中也比地面蜂窝移动系统的性价比低。所以造成的结果是尽管移动的长途通信费已经大幅度下降，但卫星长途通信的转发器费用并没有发生任何变化，这就在无形中提高了卫星通信系统的运行成本。因此我们需要多加努力解决这种不成正比的现象。

3 卫星通信的关键技术

（1）卫星激光通信技术。卫星通信对速率的要求是非常高的，所以我们可以采用激光进行通信。卫星通信采用激光的好处是不仅可以提高卫星的保密性和通信量，还能够减轻卫星的大小和重量。当它在大气层外进行通信时，就不会受到大气的干扰，使通信变得更加准确，与此同时还降低了误码率。除此之外，我们通过运用激光还能够提高数据的传输速率和通信系统的可靠性[1]，这就可以做到卫星通信互相不干扰，最重要的是，采用激光通信还能够最大限度地降低延时，这样就可以让信息获得及时的传输，因此我们可以看出激光技术运用到卫星通信中将是很有前途的，而且还能够推动通信行业的发展。

（2）智能天线系统。卫星本身会存在各种限制以及随机错误，而且在遇到降雨和大地对电磁波的吸收这种情况时，就会导致高频段的卫星 ATM 网络突然发生错误，此时，就需要我们利用智能天线的多波束使覆盖范围变得更广。在使用过程中，我们可以采用它的多波束快速跳变系统，与此同时还可以在低轨道系统中使用蜂窝式天线来实现同频复用以及跟踪功能，还会用到相控阵列天线，这样就能够避免自然原因所带来的影响。

（3）数据压缩技术。数据压缩技术的好处是数据压缩不但能节约存储空间以及传输时间，同时还能提升频带的利用率以及通信的快捷性。目前数据压缩技术在处理数据的专业领域内应用十分广泛。所以无论是动态的数据压缩或者是静态的数据压缩都能够给卫星通信系统在频带、时间以及能量上带来相对比较高的传输效率。

（4）多媒体准信息同步技术。在卫星通信系统传输过程中所用到的多媒体准信息同步技术一般分为时间驱动同步和连续同步这两种类型。而且在卫星的多媒体通信中，我们还可以选择反馈法、缓冲法以及时间戳法等多种方式来实现多媒体准信息的精确同步。从目前开发出来的同步技术来看，大多都是建立在近似同步时钟基础上的以时间因果同步为特色和“多业务流同步协议”，并且可以支持分布式协议的“多信息流会话协议”，应用范围较广。

（5）移动性管理技术。移动通信系统必须解决的问题就是移动性管理。主要包括的是切换管理以及位置管理。因为即使用户在使用过程中不发生任何移动，切换也是时常发生的。还需要注意的是，信关站和卫星之间是没有固定的连接关系的，所以对交换能力以及星上处理和系统容量等都需要采用合适的移动性管理策略。在减少移动性管理开销的同时实现卫星之间的正确切换。