卫星通信技术概念及特点

韩春欣

摘要

卫星技术在不断的发展和前进，其功能将日益完备，其在人们工作、生活中扮演的角色将越来越重要。本文对卫星移动通信系统和卫星固定通信系统进行了详细的介绍，陈述了这两类卫星通信系统的基本概念及特点，阐述了几个卫星移动通信系统，而后对给空间通信网的构建与技术进行了探讨。

【关键词】卫星移动通信系统 卫星固定通信系统 空间通信网 概念 技术

以业务、技术实现方式为依据进行分类可将卫星通信系统分为卫星移动通信系统、卫星固定通信系统，现有的卫星移动通信系统有北斗卫星系统、海事卫星系统、铱星卫星系统等。卫星移动通信系统的作用主要是传输短报文、定位、语音、数据等，而卫星固定通信系统的作用则主要是通信、广播以及提供互联网业务和VSA7通信业务。

1 卫星移动通信系统

将通信卫星作为中继站实现移动用户之间或移动用户与固定用户之间的通信即为卫星移动通信。卫星移动通信系统是卫星固定通信系统和地面移动通信的二者结合衍生的产物，其中作为中继站的卫星可以是GSO卫星或NGSO卫星。经济和技术的发展使得地球上地面通信网络不断得到完善，但地理条件、经济因素对通信网络的限制依然没有彻底解决，地面蜂窝系统现在没有实现将来也很难实现全球无缝覆盖。中国作为一个国土面积辽阔，地理条件复杂的国家，如今仍有许多偏远地区没有实现地面网络的广泛覆盖。摆脱地域条件、气候条件限制的移动通信手段是人类共同的追求，可以说，卫星移动通信在很大程度上做到了这一点。重大的自然灾害将会对地面网络造成很大的破坏，而卫星移动通信则可以继续工作。卫星移动通信的应用前景是广阔的。但值得一提的是，卫星移动通信系统是地面蜂窝系统的补充，通过卫星波束覆盖地面蜂窝系统没有覆盖到的区域，满足低业务密度的应用环境。卫星移动通信的技术特点如下：

（1）卫星有限的功率与移动站低天线增益之间存在突出的矛盾;

（2）电波传播情况具有较强的复杂性，通信系统的工作环境是非高斯信道;

（3）大量的用户共同分享有限的卫星资源。

笔者将在下文对几个比较重要的卫星移动通信系统进行介绍。

1.1 北斗卫星通信系统

北斗卫星通信系统即北斗卫星导航系统，由北斗一号、北斗二号两代系统组成。北斗一号导航系统是中国及周边地区的区域导航系统，能够实现双向通信;北斗二号导航系统则是全球卫星导航系统，被用于定位导航，终端设备不具有发射模块。北斗一号卫星系统是中国自主研发的导航系统，能提供给用户全天候、区域性的卫星导航系统。北斗一号卫星系统在服务区内的主要功能是定位、通信和授时。其中，定位指的是确定用户所处位置，在此基础上为用户或主管部门提供导航信息，此过程具有快速性的特点。标校站覆盖区，北斗一号卫星系统的定位精确度可达20米，在非标校站覆盖区，其定位精度也优于一百米。同时，北斗一号卫星系统可实现用户之间或用户与中心控制系统之间的双向通信，但一次通信内容不能超过120个汉字。此外，北斗一号卫星系统的中心控制系统会定时播发授时信息。随着北斗二号卫星系统的研发及应用，一般情况下，北斗卫星导航系统成为了第二代系统及北斗二号卫星系統的特指。北斗卫星导航系统提供的服务包括开放服务和授权服务，其中开放服务包括全球免费定位、测速、授时。授权服务则指为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户提供的上述服务及通信服务、系统完好性信息。

1.2 海事卫星通信系统

海事卫星系统由海事卫星组织主导建立，中国是国际海事卫星组织的一个创始成员国。海事卫星通信系统的组成部分包括空间段、网控中心、网络协调站、卫星地球站、卫星终端，其中空间段是指在轨道中运行的海事卫星。海事卫星通信系统的网控中心位于国际海事卫星组织的总部，即英国伦敦，其职责是检测、协调、控制网络内卫星的操作运行，以及监视地球站运行情况。网络协调站有多个，负责职责洋区内的信道控制、分配。地球站，也被称为岸站，其任务则是实现用户与移动站之间的通信，北京国际移动卫星地面站是中国唯——座国际移动卫星系统地面站。卫星终端的作用是提供语音通信服务，其具有多种形式。

1.3 铱星卫星通信系统

铱星系统是一个全球移动通信系统，其卫星可覆盖全球，由美国摩托罗拉公司提出设计。与其他通信系统相比铱星系统的突出特点就是利用卫星间的引力实现全球通信。铱星通行系统的优点如下：第一，轨道低、传输速度快、信息耗损小;无需专门的地面接收站;全球无缝隙覆盖。铱星系统由用户单元、卫星星座、系统控制站、关口站组成，能为用户提供电话、寻呼、传真、数据传输等业务。

2 卫星固定业务通信系统

通常，卫星固定通信系统由空间段、地面段、跟踪遥测及指令分系统、监控管理系统这几部分组成。前文笔者提到卫星移动通信系统的空间段即指轨道上运行的卫星，卫星固定通行系统的空间段也是这个意思，其作用同样是无线中继站，可通过卫星上的转发器转发地球站的信号。地面段：关口站的作用是连接卫星通信系统与公众网，提供传输信道，可看作特殊的地球站。跟踪遥测及指令分系统负责跟踪测量卫星，对其进行轨道修正及位置姿势保持。监控管理系统，顾名思义，负责监测、控制卫星固定通信系统的通信性能，确保系统能正常通信。

3 空间通信网

空间通信网即空间通信的点对多点、多点对多点的网络方式。空间通信网需要解决的一个重要问题就是如何充分发挥其效益。有相关科学家提出空间通信网由骨干网、接入网、航天器内网、邻近网组成。其中，骨干网由地面网、深空网、天基网、商业卫星系统、虚拟专网组成。空间通信网是一种对因特网技术的灵活应用。如骨干网，其网络层近空通信主要采用IP，而深空通信则采用SCPS，因为近空通信与地面网兼容;其传输层采用的通信协议则是TCP、UDP、SCPS、SCPS-TP;其应用层的协议则是FTP、CFDP、SMTP、MDP、NTP及其他协议。

4 小结

就现阶段而言，我国的电视转播和村村通工程都应用了卫星固定业务频率。我国的固定卫星业务系统能为用户提供通信、广播、互联网业务、卫星移动通行业务等多种服务。随着卫星通信系统的发展和完善，卫星移动通信系统、卫星固定通信系统的应用越来越广泛，机载通信领域已经开始采用卫星通信系统。

参考文献

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