衛星通信新技術現狀與展望

【摘要】在當前信息化時代，科技日益更新，給現代通信技術提供了一個發展的良機，且其必將在今后的通信中做出巨大貢獻。文章首先論述了衛星通信的應用現狀，并談了現代衛星通信技術的發展研究，最后對其趨勢也做了分析。

【關鍵詞】衛星通信技術;應用體會;未來趨勢

衛星通信不但通信容量大、通信距離遠，而且組網靈活，線路質量安全可靠，具有許多其他通信手段無法比擬的優點。全球信息化的速度越來越快，信息朝著復雜化、多樣化的方向發展著，通信也進入到一個快帶、高速、可移動、多媒體的時代。衛星通信雖有諸多優勢，卻也存在一定的不足，如抗干擾能力差、運營成本高、通信時延長且測控技術復雜，盡管如此，但其是以無線電波通信系統為基礎的，且隨著進一步的研究，衛星通信技術的開發和應用都有新的突破。

1.衛星通信的現狀及問題

1.1 高速數據業務需求的瓶頸

現代通信的主要特征就是移動通信和互聯網的應用，在寬帶上，衛星通信沒法和光纖相比;在移動特性上，衛星通信也比不過地面蜂窩移動系統的性價比。衛星通信在過去的骨干網中發揮著相當重要的作用，由于帶寬限制，被光纖通信逐步代替。分組交換技術已得到成功應用，而傳統的衛星通信主要是以頻分、碼分多址為基礎的，滿足不了高速數據業務的需求。例如，作為ATM網絡的重要參數，時間透明和語義透明在衛星通信系統中極差。由于存在長時延，導致LAN中差錯控制協議難以再滿足要求。因此，對于地點比較遠的LAN，在借助衛星通信實現互聯時，轉換協議必須快速有效，且需降低時延帶來的影響。

1.2 衛星通信應用寬帶IP的難度

當前，寬帶IP系統的傳輸技術大都是以ATM技術為基礎的，據有關研究數據表明：ATM性能可達到ⅡU-TG.826和Ⅰ356的要求。系統如果采用FEC技術、RS塊狀編碼等技術，可保證衛星鏈路滿足準光線的質量。

由于與當前的衛星傳輸技術存在很大差異，衛星ATM的實施相當復雜。以其分層實現為例，對此有兩種不同觀點：一是將ATM協議和非ATM協議疊加起來，并不改變目前的協議結構;二是完全采用ATM結構。

就前者而言，其優勢在于，衛星平臺的協議標準是透明的，且訪問協議不會被外網看到，在關口站就停止了，因此也無需對現有的標準做任何修改。其不足之處在于，對不同的協議，很難做到為全部提供的轉換方式都為最佳。有此分層結構的ATM稱之為非ATM的ATM封裝。就后者而言，其優勢在于，在一個高度集成的星地ATM環境比較適用，不足之處是協議過于復雜，需要做大量修改。

2.現代現代衛星通信的關鍵技術

2.1 數據壓縮技術

數據壓縮技術得到廣泛應用，尤其在數據處理領域，發揮的作用越來越大。不管是靜態的壓縮，還是動態的，在能量或時間上都能為通信系統帶去高效率。當前的多媒體壓縮有兩個公認的標準，一是CCⅡT的H.26標準，二是ISO對靜止圖像壓縮編碼的標準。其中的MPEG62在設計上使用了面向對象的方式，將交互性以及多媒體同步、實時交換和最終形式等作為重點考慮對象，目前，多媒體衛星通信系統就使用的這一技術。

2.2 多媒體準信息同步技術

大致可將多媒體信息分作兩類：一是連續同步，即媒體之間連續兩個小時以上的視頻或音頻的同步;二是時間驅動的同步，即一個事件和因其導致的相應動作的同步。衛星多媒體通信要實現信息的同步，可通過反饋法、緩沖法以及時間戳法來完成。當前已開發出“多業務流同步協議”和“多信息流會話協議”，前者和同步時鐘近似，后者主要支持分布式協議應用中的時間因果。

2.3 智能衛星天線系統

因為要傳送多媒體信息，通信系統的寬帶有了限制，最少得2500MHz，為此，多媒體通信系統選用了Ku甚至Q和V波段。但是K以上的波段具有相當嚴重的雨衰，衛星功率也受到了很大的限制。所以，智能高性能天線的研究工作已是一個重要問題。為使多波束具有更大的覆蓋范圍，可通過多波束快速跳變系統來實現;在低軌道系統中，地面的接受天線可借助蜂窩煤式的天線覆蓋圖做同頻再用，且具備跟蹤的功能;星上天線多使用相控天線;對同步軌道的系統來說，可使用多饋源或相控陣天線構成蜂窩式覆蓋圖。

2.4 寬帶IP衛星通信技術

快帶IP主要有兩個方向：一是系統結構繼續沿襲衛星ATM;二是完全放棄固有的ATM協議，建立一套新協議。

2.4.1 改進ATMA

在未來，寬帶衛星網和地面ATM/BISDN一起構成寬帶Internet網。為了使Internet業務能夠更好地被傳送，必須強化其TCP的此乃功能。ATM信元的傳輸是依靠地面終端利用衛星上的交換機通過開設虛通道來實現的。為了能夠有效地控制擁擠堵塞現象，VC管理和流量控是必須要采用的途徑，此外，還需地面終端為控制ATM網和IP網間的擁擠堵塞提供相應的機制。對于衛星上的ATM交換機，則必須使用信元和VC級的業務量管理機制。TCP主機需要建立各種可靠的控制擁塞的機制，以便寬帶利用能夠有效地實現，不過就目前而言，算法還達不到統一，還需要更深層的研究。

ATM與BISDN要想互聯成功，必須對ATM網采用多媒體的業務管理。ATM技術比較適合以固定的方式接入，在移動衛星通信中，當前移動管理的協議效率比較低，需要采取新的管理方案來解決這一問題。

2.4.2 建立新系統協議結構

這些年來，多媒體技術以及IP技術廣泛運用于衛星研究中，已成為一個熱點話題。在1999年舉辦的WP4B會議上，會議通過了二者應用于衛星的新課題提案，這十分利于寬帶衛星通信的進步。

專業人士認為，在未來，IP極有可能代替ATM成為通信網絡技術的主流，其關鍵技術有衛星IP網絡結構、IP保密安全協議等。

2.4.3 空間激光通信技術

這是一種光通信技術，以激光光波為載波，以大氣為傳輸介質。

它同時具備微波和光纖通信的優勢，在尺寸、寬帶以及功率上都較有優勢，且其波束小、波段窄，不易被截獲，具有較高的安全性。

3.衛星通信的發展前景

衛星通信技術不斷進步，系統能力也得到大幅度提升，盡管在開發時會出現一定的風險，但其發展的潛力巨大。

首先，衛星通信系統能夠獨立成網，無需再通過地面的電信網，而直接服務于公眾，這對那些缺乏地面通信設施但有通信需求的地區意義十分重大;

其次，現在發展的衛星通信系統，其頻段多、容量大，必將成為地面信息高速公路中不可或缺的部分;

第三，在今后的衛星通信發展中，綜合衛星業務將成為其主流方向，它進一步聯通了地面的各種業務傳輸網，并與之一起建立起海陸空立體通信網。

此外，在移動衛星通信方面，尤其是中低軌衛星通信，能夠保證全球個人通信得以有效實現，第三代移動通信的發展，促使人們能夠進入到真正的個人通信時代。

4.結束語

衛星高新技術層出不窮，其功能不斷完善擴大，應用領域也必定越來越廣。且在新時代，衛星通信潛力巨大，發展空間廣闊，占據的地位相當重要，與光纖通信結合，為今后人類通信更好地服務。

參考文獻

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