衛星通信系統的應用分析

摘要：介紹了衛星通信系統的基本概念、組成，分析了衛星通信系統組成與工作方式，闡述了衛星通信系統的應用。

關鍵詞：衛星通信系統；組成；工作方式；應用

中圖分類號：TN927.2文獻標識碼：A文章編號：1674-7712 (2014) 08-0000-01

衛星通信系統由于具有三維無縫覆蓋能力、獨特靈活的普遍服務能力、覆蓋區域的可移動性、廣域復雜網絡構成能力、廣域Internet交互連接能力，以及特有的廣域廣播與多播能力，對應急救災的快速靈活與安全可靠的支持能力等特點，已經成為實現全球通信不可或缺的通信手段之一。

一、衛星通信系統的概念

衛星通信系統實際上也是一種微波通信，它以衛星作為中繼站轉發微波信號，在多個地面站之間通信，衛星通信的主要目的是實現對地面的“無縫隙”覆蓋，由于衛星工作于幾百、幾千、甚至上萬公里的軌道上，因此覆蓋范圍遠大于一般的移動通信系統。

二、衛星通信系統的組成與工作方式

（一）衛星通信系統的組成。衛星通信系統由衛星端、地面端、用戶端三部分組成。衛星端在空中起中繼站的作用，即把地面站發上來的電磁波放大后再返送回另一地面站，衛星星體又包括兩大子系統：星載設備和衛星母體。地面站則是衛星系統與地面公眾網的接口，地面用戶也可以通過地面站出入衛星系統形成鏈路，地面站還包括地面衛星控制中心，及其跟蹤、遙測和指令站。用戶端即是各種用戶終端。

（二）衛星通信系統的工作方式。衛星通信系統可以實現單工或雙工通信，其工作方式有單跳和雙跳兩種。

單跳單工是最基本的方式，它由一條上行線路和一條下行線路構成，如圖1（a）所示。之所以稱為單跳是因為兩個地球站之間的通信只經過一次衛星轉發。在靜止衛星通信系統中大多是單跳工作。

雙跳是指兩地球站之間的通信需要經過兩次衛星轉發。雙跳有兩種情況，如圖1（b）和（c）所示。（b）圖中兩個邊遠的地球站在同一個衛星覆蓋區，其信號經過中央主站中繼并經同一個衛星轉發才能被對方接收。（c）圖中兩個地球站在不同的衛星覆蓋區，并且在這兩個衛星共視區之外，這樣其信號傳輸需要經過共視區的中繼地球站進行中繼后經過兩個衛星轉發，這樣的方式一般用于國際衛星通信系統中。

圖1衛星通信系統的單跳和雙跳示意圖

三、衛星通信系統的應用

近年來，衛星通信技術發展層出不窮。開始應用的新技術有VSAT系統、中低軌道的移動衛星通信系統等。

（一）VSAT衛星通信系統。VSAT通信是衛星通信的一種，VSAT是Very Small Aperture Terminal的英文縮寫，意思是甚小口徑衛星通信終端，通常指終端天線口徑在1.2～2.8m左右的，具有高度軟件控制功能的衛星通信地球站。VSAT通信系統一般可以工作在兩個頻段，分別是14（上行）/11（下行）GHz的Ku頻段和6（上行）/4（下行）GHz的C頻段。

VSAT主要用于傳輸實時數據業務，話音通信、電視接收等。VSAT網是由眾多甚小天線地球站組成，這些甚小口徑衛星地球站稱為衛星VAST。VSAT衛星通信地球站設備結構簡單，全固態化、尺寸小、耗能小，系統集成與安裝方便。如海灣戰爭期間，美國CNN新聞記者在巴格達的占地獨家報道采用的就是VSAT通信地面站進行的。VSAT衛星通信組網方式靈活方便，其網絡結構形式可分為星形網絡、網狀網絡和混合網絡三類，它們各具特色。

（1）星形網絡是由一個處于中心城市的樞紐站作為主站和若干個遠端用戶終端站作為VSAT小站組成。小站與小站之間不能直接進行通信，必須經過主站轉接，按“小站—衛星—主站—衛星—小站”方式構成通信鏈路，這是星形VSAT網絡鏈接用于通話的一個缺陷，故而這種傳輸適用于數據業務或錄音電話，而不適用于實時語音業務。（2）網狀網絡鏈接一改星形網絡鏈接方式，它同樣由一個主站和若干小站組成，只是小站之間可以按“小站—衛星—小站”通信鏈路無需再經過主站轉接。從而使傳輸時延比星形網絡的減少一半，只有0.27秒，用戶在通話時還可適應。此時的主站借助于網絡管理系統，負責各VSAT小站分配信道和監控它們的工作狀態。（3）混合網絡是融星形網絡和網狀網絡于一體的網絡，集中各自有利的方式完成鏈接。網中各VSAT小站之間可以不通過主站轉接，而直接進行雙向通信。

一般情況下，星形網以數據通信為主，兼容話音業務。網狀網和混合網以語音通信為主，兼容數據傳輸業務。

VSAT通信技術目前也已比較成熟，新技術、新產品也在逐步豐富VSAT通信，使其更加完善，運營更加方便。目前，我國的金融銀行業、石油、地震、人防、民航、氣象、新聞、報業及軍事等部門均已建立各自的VSAT通信網。

（二）直播衛星業務。直播衛星業務（Direct Broadcasting Satellite Service，DBS），通常是指采用地球同步軌道衛星，以大功率輻射地面某一區域，向小團體及家庭單元傳送電視娛樂、多媒體數據等信息，造福廣大用戶的一種衛星廣播業務。該系統采用三顆休斯HS601三軸穩定型衛星，每顆衛星有16個120W Ku頻段轉發器，用MPEG-1數字壓縮技術使每個轉發器傳送4～8個電視頻道，系統容量為175個數字頻道，用戶天線口徑D=0.46m，系統效果良好。

（三）海事衛星通信系統。1982年形成了由國際海事衛星組織（Inmarsat）管理的Inmarsat系統，開始提供全球海事衛星通信服務。1989年決定把業務從海事擴展到陸地。1994年12月的特別大會上，國際海事衛星組織改名為國際移動衛星組織，其英文縮寫為“Inmarsat”。

目前，Inmarsat的航空衛星通信系統已能為旅客、飛機操縱、管理和空中交通控制提供電話、傳真和數據業務。從飛機上發出的呼叫，通過Inmarsat衛星送入航空地球站，然后通過該地球站轉發給世界上任何地方的國際通信網絡。

參考文獻：

[1]郭慶.衛星通信系統[M].北京:電子工業出版社，2010.

[2]樊昌信，曹麗娜.通信原理[M].北京l國防工業出版社，2011.

[作者簡介]常國鋒（1978-），男，河南濮陽人，研究生，講師，研究方向：計算機應用、網絡安全。