1、信息與通信的發展及前沿技術 題 目 國內外衛星通信產業技術應用的發展趨勢 學生姓名 學 號 院 系 專 業 二一 年 月 日國內外衛星通信產業技術應用的發展趨勢摘要：隨著通信技術的發展，要實現人類通信的“無縫”連接，衛星通信將在未來通信中發揮重要作用。本文首先概述了衛星通信的產業發展情況，詳細討論了衛星通信的技術發展趨勢，結合現有的先進衛星通信系統中先進技術的應用情況，提出了我國衛星衛星通信產業的發展趨勢。 關鍵詞：衛星通信；衛星多媒體廣播（DMB）；天基路由；動中通一、引言 隨著信息化時代的到來，全球個人移動通信和信息高速公路通信需求的迅速增長，要實現通信網的“無縫”覆蓋，衛星通信是必不可少

2、的通信手段。在經濟、政治和文化領域中，衛星通信不僅有效地補充了其他通信手段的不足或不能，更是在搶險、防災、救災、處理突發事件的應急通信中大有作為。此外，深空通信的迅速發展極大促進了衛星通信的發展，成為衛星通信的又一新領域。 在21世紀的頭一個十年內，衛星通信又有了長足的發展。從地理上看，增長最快的地區將在北美、中國、南亞、以及拉丁美洲和中歐的一些地區中。從系統上看，衛星廣播系統與寬帶系統將是增長最快的：視頻傳輸、IPTV、移動TV、IP接入、個人網絡業務、遠程醫療等等將得到很大發展。二、衛星通信產業技術發展現狀衛星通信系統按其提供的業務可以分為寬帶衛星通信系統、衛星固定通信系統和衛星移動通信系

3、統。 （1）寬帶衛星通信系統寬帶衛星通信是指利用通信衛星作為中繼站在地面站之間轉發高速率通信業務，是寬帶業務需求與現代衛星通信技術相結合的產物，也是當前衛星通信的主要發展方向之一。寬帶衛星通信系統是與互聯網技術相聯系的，運行TCP/IP協議族的衛星通信系統。它是數字多媒體、衛星廣播、互聯網的有機結合，為一系列新的應用提供了統一的服務平臺，是衛星通信寬帶化的一個方向。寬帶衛星通信網絡結構是地面寬帶IP技術在通信領域內的演變和應用，是適應衛星分組業務和降低系統復雜性的一種嘗試，目的在于廉價地提供用戶滿意的大流量分組數據業務，而無須ATM的干預。它以衛星系統為基礎，以IP為網絡服務平臺，以Inter

4、net應用為服務對象。寬帶是通信的發展方向，衛星通信在衛星產業中占主導地位，因此，寬帶衛星通信對衛星應用產業來講可為舉足輕重。目前正在使用的寬帶通信衛星，包括泰國的IPSTAR、美國的Wildblue1和SpaceWay3，加拿大的Anikf2/3，歐洲的寬帶多媒體衛星通信系統Amerhis等1。 （2）衛星固定通信系統固定通信作為衛星通信的傳統業務，主要用于電信服務、廣播電視、內部專網、數據采集等領域。近年來。各類衛星寬帶業務發展較快，尤其是基于IP的業務，如電視會議、遠程教育、遠程醫療、流媒體等。大部分靜止軌道衛星通信系統都能提供固定通信業務，比較著名的系統有國際通信衛星（Intelsat

5、）系統、歐洲通信衛星公司（Eutelsat）、俄羅斯聯邦國際衛星組織（Intersputnik）、美國泛美衛星（PanAmsat）、新天空衛星（NewSkies）等。2009年發射的Intelsat14衛星，攜帶了思科公司為美國國防部研制的太空路由器（IRIS）有效載荷，將地面基于IP的路由器搬上了太空。固定通信系統地面設備中VSAT小站作為一種體積小、重量輕、組網靈活方便的站型，在信息廣播分發、采集與遠程監視、因特網接入、村村通工程等領域有著廣泛的應用。 （3）衛星移動通信系統衛星移動通信是指利用衛星實現移動用戶與移動用戶或固定用戶間相互通信的方式。利用靜止軌道提供全球覆蓋的衛星移動通信系統

6、的有Inmarsat系統；提供區域覆蓋的有MSAT系統ACeS系統、Thuraya系統。通過非靜止軌道衛星提供全球覆蓋的衛星移動通信系統有Globalstar、Orbcomm和Iridium系統等。Inmarsat系統的第四代業務BGAN系統可通過手持終端向全球同時提供話音和寬帶數據業務，兼容3G系統，可以為全球任何地方的用戶提供最高達492kb/s的網絡數據傳輸、移動視頻、視頻會議、傳真、電子郵件、局域網接入等多種業務。Thuraya系統是個區域性靜止衛星移動通信系統，覆蓋全球1/3的區域，系統終端整合了衛星、GSM、GPS三種功能。可以向用戶提供語音、短信、數據、傳真、GPS定位等業務。2

7、009年7月，最新一代靜止軌道移動通信衛星“TerreStar1”發射升空。該星攜帶的S頻段有效載荷天線展開直徑達18m，星上利用地面波束成型技術產生點波束數量超過500個。另外，該星通過與“輔助地面組件”（ATC）相結合，融合了地面網絡與衛星網絡各自的優勢，真正實現了移動通信的無縫覆蓋。三、衛星通信產業技術發展趨勢未來衛星通信將最大限度地發揮自身優勢，在天地融合中越來越趨向“一切為客戶著想”的端到端服務，把所需要的內容和通信服務直接傳送到客戶，如衛星電視直播、移動數字音頻/視頻/數據廣播、因特網內容投送、遠程教育和遠程監控等。隨著衛通產業的發展，衛星通信技術也呈現出如下特點： （1）新業務新

8、需求的出現，對衛星通信的發展起到了重要的牽引作用。更高的通信頻段，更大的通信容量成為衛星通信技術研究的主流2。Q頻段（3355GHz）、U頻段（4060GHz）的衛星及通信有效載荷研究是目前研究重點之一。 （2）隨著寬帶多媒體業務在衛星通信市場份額的擴大，地面多媒體業務的標準協議對衛星通信領域的適應性研究也在成為熱點。例如適合多媒體不對稱傳輸的基于衛星的DVB(DVB-S、DVB-S2)和基于衛星的回傳鏈路（DVB-RCS，Satmode）標準研究和實現等。以下從衛星通信系統、星上處理技術、先進衛星技術、終端技術和衛星通信應用等幾個方面簡要分析衛星通信的發展趨勢。1.衛星通信系統發展 （1）寬

9、帶衛星通信技術基于目前L，S，C，Ku頻譜資源及GEO衛星軌道資源的緊缺與擁塞，越來越多的衛星通信將采用EHF頻段，甚至更高的QF(4060 GHz)頻段。當然，從市場發展前后相兼容角度看，在不少場合KuKa混合結構不失為一種安全與明智的選擇，它們的發展將成為全球信息高速公路的重要組成部分，實現全球無縫個人通信和Internet空中高速通道。 （2）以IP為基礎的多種通信網絡的融合寬帶基礎信息網絡建設是多媒體業務傳輸的基礎。為了能夠實現理想的“泛在通信”，就必須綜合運用有線、蜂窩、Wimax,衛星等多種手段，因此未來的信息基礎網絡將是異構網絡的融合。無論接入網域和核心網域采用何種體制，全IP都

10、是發展的主要目標，寬帶和移動應用將成為網絡發展的主要著眼點。組播、流媒體、內容分發和寬帶接入等多種應用，使得寬帶業務呈爆炸式的增長，因此需要能夠提供高帶寬和服務質量保障的網絡。通過與地面系統的結合，衛星通信將在兩個方面發揮更大的效用。一是因特網信息的干線傳送，特別是遠距離的跨國傳輸。二是寬帶接入服務，主要是為用戶提供直接入戶的衛星寬帶接入服務。系統出境載波采用IP over DVB技術，將大量下載信息用衛星傳送，回傳則可通過衛星或地面線路(互聯網或無線接入)。通過衛星向用戶廣播大量大眾化節目，同時在小區設立服務器(或用戶終端的大容量硬盤)投送海量文件，借助服務器邊緣化、內容推進本地下載等技術構

11、成新型的IPTV網。下圖是一種利用衛星通信系統構建IPTV網的結構：衛星的DVB電視信號，進行二次制作，轉換為MPEG4高清格式，再進行IP打包，通過衛星傳送只提供“最后一公里”視頻的服務提供商3。(3)空間因特網協議技術空間因特網協議技術是指在衛星之間形成一個類似于因特網的通信系統，連接空間、空中和地面節點，在全球范圍內接入/部署移動用戶。該技術將利用IPv6協議以及衛星IP協議來提高速度和帶寬，通過AISR和SISR實時地把空中和空間數據傳到地面，高度保證自動的、動態的、網絡運行狀態，實現了地面終端聯接一顆衛星只需一條上行鏈路和一條下行鏈路，一旦用戶連接到陸地基礎結構及其支撐的地面系統，他

12、們就可以訪問任何其他用戶和數據。這種系統能夠在任何擁有信息和通過安全認證的用戶之間建立通信鏈路。這種基于IP的新型系統，將現有的衛星通信系統轉型成為動態的、端到端的連接，消除了在容量、控制、適應性、響應能力和覆蓋率等方面的限制4 。2.星上處理技術發展隨著信息高速公路概念的提出，寬帶傳輸業務、IP業務和個人PC通信漫游業務的需求日益高漲，衛星星上處理技術越來越多的利用在衛星轉發器的設計中。星上處理技術使衛星波束的成型和調整、路由的分配和頻率的轉換等實現了可編程，解決了頻率和時隙的預分配，實現了波束的靈活調整、信道的靈活交換、頻率的最佳利用、功率的按需分配以及端到端之間的話音通信。 2009年1

13、1月23日，“國際通信衛星”(IS)14商業通信衛星由宇宙神5運載火箭發射升空。該衛星攜帶了美國國防部的“太空互聯網路由”(IRIS)載荷，將驗證利用互聯網路由技術進行軍事衛星通信的可能性。IRIS的結構和設計能夠實現靈活的三層IP信息包編路。通過按需編路、重新配置，實現多點分配，IRIS載荷將提供太空中的主動路由節點，為用戶提供靈活的IP網絡，進行聲音、視頻和數據通信。利用天基路由技術進行衛星通信可以大大提高通信容量、縮短通信時間，通信容量甚至能達到目前普通衛星通信的5倍5。四、我國衛星通信產業技術發展趨勢（1）開發新頻段，提高現有頻段的頻譜利用率。使用頻率向高端發展，使用Ku、Ka、V(4

14、0/50GHz)波段。 （2）開展衛星通信網與其它異構網的互通、互聯、網絡同步與交換技術，完成衛通網與異構網協議變換，信令呼叫接口技術等； （3）移動衛星通信網將積極發展與同步軌道移動衛星通信系統相關的技術，如同步衛星上的大天線的制造與展開、折收技術；小型多模衛星通信手持機技術；星上多波束切換技術和信關站技術，在中低軌道移動衛星系統中的星上交換、星上處理、星間鏈路技術、越區切換技術和信關站有關的技術； （4）網絡管理和控制及網絡動態分配處理的自動化技術； （5）衛星通信網的網絡安全、保密技術； （6）與我國衛星通信設備產業化發展有關的生產、工藝加工技術等等。五、總結衛星通信將獲得重大發展。各種

15、新技術，如光信息處理、智能化星上網控、超導、新發射工具和新軌道技術的實現，將使衛星通信產生革命性的變化。衛星通信將對我國的國民經濟發展，對產業信息化產生巨大的促進作用。參考文獻：1. A. Braukhane ,M. Arza ,M. Bacher, et al. FormSat, a Scalable Formation Flying Communication Satellite System J.IEEE AC.20102. Kyung Soo Choi, Jin Ho Jo, Moon Hee You and Seong Pal Lee. Utilization Plans for Ka band Satellite Communications S