試論衛星通信發展

文丨張 濤 寇鑲輝 何益新

（總參信息化部駐航天科技集團軍事代表室，北京朝陽 100015）

1 衛星通信發展現狀

隨著科學技術的不斷進步，衛星通信得到了快速發展。衛星通信根據不同業務可將其劃分為衛星固定通信、衛星移動通信和衛星直接廣播等，本文主要通過這三個方面的闡述來體現衛星通信發展現狀。

1.1 衛星固定通信現狀

全球衛星固定通信要占全球衛星數的一半以上。針對中國而言，中國在2005年時就已經建有國際、國內通信廣播地球站80多座，中國已經建成國內衛星公眾通信網，使中國邊遠地區的通信問題得以解決。

1.2 衛星移動通信現狀

衛星移動通信是傳統的衛星固定通信與地面移動通信交叉結合的產物。衛星移動通信所利用的衛星既可以是靜止軌道衛星，也可以是非靜止軌道衛星。“國際海事衛星”系統是由國際移動衛星公司經營的全球衛星移動通信系統。該系統自1982年使用以來經歷了四代。此系統的應用將用戶終端進一步小型化，進一步提高通信數據速率，實現了高清視頻直播移動通信。作為國際海事衛星組織的成員之一的中國，其已經建成覆蓋全球的海事衛星通信網絡，跨入了國際移動衛星通信應用領域的先進行列。

1.3 衛星直接廣播現狀

衛星直接廣播分為電視直接廣播和聲音直接廣播。在衛星電視廣播業務中，中國已經堅持覆蓋全球的衛星電視廣播系統和覆蓋全國的衛星電視教育系統，全國共有34座衛星廣播電視上行站，衛星電視廣播接收站已經超過20萬座。中國利用衛星傳送廣播電視節目是從1985年開始，目前已經有占用33個通信衛星轉發器的衛星傳輸覆蓋網形成，其主要對總共47套的中央、地方電視節目和教育電視節目負責。衛星廣播電視業務的開展，擴大了農村地區廣播電視的有效覆蓋范圍。2008年6月9日， “中星9號”直播衛星發射升空。該衛星可滿足廣播電視客戶的多層次的需求，在2008北京奧運會期間成功為廣大觀眾傳輸數量豐富、清晰可靠的廣播電視節目。

2 衛星通信發展問題和難點

2.1 高速數據業務需求

隨著數字化進程和分組交換技術的快速發展，傳輸高速數據業務的需求越來越高，傳統的基于頻分多址和碼分多址的衛星通信已經難以滿足其要求。由于衛星通信長時延的存在，在WAN和LAN中基于競爭的多址方式及差錯控制協議均不再適用，因此，位于遠地點的LAN利用衛星通信網絡進行互聯必須要有快速有效的轉換協議，還需將時延對實時通信的影響得以減少。

2.2 衛星通信用用寬帶IP

目前，基于ATM的傳輸技術是寬帶IP衛星系統所普遍采用的技術。對于ITU-TG.826和I.356的性能指標要求，ATM性能都能滿足，這個結論是通過歐美等對衛星ATM層和物理層性能研究測試所的。如果衛星鏈路要想達到準光纖鏈路質量，需要系統采用RS塊狀編碼、FEC技術等，并且ATM也可作為衛星系統的數據傳輸技術。但是事實上，衛星ATM實現起來是比較困難且復雜的，其與現存的衛星傳輸技術相差較大。

3 衛星通信關鍵技術

3.1 數據壓縮技術

目前，數據壓縮技術已經在數據處理中運用地非常成熟。數據壓縮可分為靜態數據壓縮和動態數據壓縮，無論是哪種數據壓縮，其在時間、頻帶、能量上給通信系統帶了比較高的效率。MPEG62設計采用了面向對象的方法，目前已被多媒體衛星通信系統普遍應用。

3.2 智能衛星天線系統

通常情況下，根據需要要求通信系統的帶寬在2500MHz以上，因此，Ku甚至Q和V波段都被多媒體通信系統的使用。但是，雨衰比較嚴重的就是K以上波段，此時衛星功率受到限制。因此，對智能高性能天線的研究是非常重要的，采用多波束快速跳變系統，能夠構成較大范圍的多波束覆蓋。蜂窩式天線覆蓋圖可在低軌道系統中地面接收天線做同頻再用使用，并且具有跟蹤功能。同步軌道系統形成蜂窩式覆蓋圖可用多饋源或相控陣天線類進行。

3.3 衛星激光通信技術

未來對衛星通信數據率要求較高，要求其達到數百或數千Mbit/s，因此，激光通信技術在此時是非常重要的。激光通信技術主要在衛星網星際互聯中應用。由于星際通信工作是在外層空間，可以將其激光的優點充分發揮出來，星際通信是不受大氣層影響。全球衛星通信中“雙跳”法能夠帶來信號長時延，為了減少這一狀況，采用“星際激光鏈路”技術。衛星激光通信技術將為未來的衛星帶來較快的發展。

4 衛星通信發展方向

4.1 未來衛星固定通信發展的趨勢

為實現國際衛星固定通信的重大變革并為適應高清電視傳輸和因特網接入需求，衛星寬帶通信業務已成為衛星固定通信業務的主要發展方向。使用寬帶網用戶只需安裝一個終端，既可收看高清電視，也可接入寬帶因特網上網操作。當前，國際上衛星寬帶通信業務發展主要表現在兩方面：一方面是在傳統的VSAT技術基礎上開發新產品并利用現有的C頻段和Ku頻段衛星資源，快速地建立起寬帶通信系統，以滿足用戶急需，并與快速發展的地面寬帶通信業務競爭中爭取生存空間;另一方面是發展頻率更高的Ka等頻段新型衛星寬帶通信系統，以適應新業務的需求，并力爭與發展中的地面寬帶通信系統相適應，起到應有的補充和延伸作用。

4.2 未來衛星移動通信發展的總趨勢

從便攜式用戶終端向手持式用戶終端擴展；從單一的話音業務向多種業務發展；從窄帶業務向寬帶業務發展；從單獨組網到多網互連發展。這里的多網互連即借助地面通信網的優勢，實現與地面通信網的互連互通和在多制式網絡中的相互漫游。最后與地面通信網絡組成無縫隙覆蓋全球的個人通信系統。

4.3 未來衛星直播通信發展的總趨勢

DBS業務與DTH業務融合，信源編碼和信道傳輸調制采用新技術和新體制，以改善系統的傳輸性能，提高衛星轉發器帶寬和功率利用率。在標清數字電視基礎上，發展高清數字電視直播業務;建立太空電影院，直播數字電影，促進電影業發展。為擴大容量更好地為高清電視服務，由使用頻率較低的S、C頻段和較高的Ku頻段已發展到使用頻率更高的Ka頻段。利用大波束播放全國性節目或其它節目，點波束播放地方節目。采用多顆衛星異頻段和同頻段于同一軌位工作，以擴大空間段容量和提高為用戶服務的可能性。同一幅用戶站接收天線，在不改變指向下接收來自多個軌位上衛星的電視節目。用戶終端由單向接收式發展為雙向交互式，以提供用戶點播等服務。隨著衛星電視直播和聲音直播移動接收方式發展，它標志著衛星直播業務已從固定接收方式擴大為移動接收方式。從而使其用戶主要為企、事業單位和家庭擴大為個人和各種移動載體。

隨著衛星固定通信、衛星移動通信、衛星直接廣播三種通信方式融合，地面電信網、計算機網和有線電視網三網融合，各種衛星通信網與各種地面通信網互連互通，未來的通信網，必將是一個包括地下的光纜，地面的微波和蜂窩移動通信，低軌道、中軌道以及靜止軌道的通信衛星系統組成的服務于全球的混合通信網。它們之間既可以單獨組成通信系統，又可以在不同系統間互連互通，真正構成全球無縫隙覆蓋的天地一體化的海、陸、空、天共用的能夠提供各種帶寬和多種業務的綜合通信網。在此種綜合通信網中，任何個人可在任何地點、任何時間、與任何對象互通任何信息，它將標志著真正個人通信時代的到來。

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