卫星通信范文1
关键词：卫星通信 信道模型 传播特性 移动卫星
中图分类号：TN927.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）12-0022-02
由于卫星系统的优势明显，并且其服务不受天气等自然因素影响，全球覆盖率最高，因此，21世纪终将是一个卫星通信的世纪。最迟在21世纪中后期，人人都可以通过移动设备随时随地使用通信卫星进行近乎免费的移动通信。然而，就目前卫星的通信技术来讲，卫星通信中信道问题尤为突出，常见的信道问题有多径衰落、多普勒频移以及影衰落，很好地解决信道问题将可以为人类更快地通向不分区域不分等级地免费使用卫星通信扫清障碍。
1、卫星通信简介
1.1 卫星通信及发展过程
卫星通信即指以卫星与地面站做为中继，以微波作为传输媒介，有多址技术做为技术依托，为全球任何区域提供统一的无关距离的通信。卫星移动通信则可以提供全球任意位置的用户之间以及任意用户与任意移动用户或固定用户之间的互联互通，这一点目前的科技早已实现，只是还没有普及到大众使用阶段而已。卫星移动通信区别于通常的移动通信的最大特点就是提供更大跨度、更大范围、更远距离的无限制漫游，并且可以将服务范围覆盖到所有陆地蜂窝无法覆盖的所有区域。甚至是在荒无人烟的无人区，在不可能有人类活动的区域不可能有任何一家移动公司为用户建立陆地蜂窝基站，而卫星通信却可以在这样的区域内无限制通话，通话品质与在城市之中没有任何差别。
卫星通信是现代科技与现代通讯技术的完美结合，也是航空航天事业的重大突破。截止2013年，地球静止轨道上的同步卫星就已经超过500颗，非静止轨道卫星已经超过800颗。由于静止轨道整个地球只有一条，而且在这一条轨道上不可能放置太多的卫星，否则这些卫星之间就会出现无线电干扰、碰撞等问题，因此静止轨道资源十分有限，目前世界各主要发达国家都在想方设法地抢占静止轨道资源。我国的航空航天事业也必须加大发射力度，超前占据亚太地区静止轨道资源。目前，滞空的各类航天器已经超过6000颗，并且这个数量还在每年增长之中。
1.2 卫星通信的优点
卫星移动通信方式是真正的“天人合一”的“天地交流”的通信方式，卫星移动通信不仅仅只是人与人的交流，究其本质，其实是人与卫星，卫星与人的交流。卫星移动通信方式是较为典型的宇宙通信方式。卫星移动通信不仅可以实现远距离、超远距离的通信，甚至可以实现多个星球之间的通信，假使一个用户在地球，另一个用户在月球，那么这两个用户之间唯一可用的通信方式绝非什么移动、电信、联通，而只有卫星移动通信一种方式可供选择。对于用户而言，卫星移动通信不仅存在地区不受限制的优势，还有另外一个巨大的优势，那就是通信费用与距离无关，在卫星移动通信领域之内不存在市话与长途的区别，不管你在世界上的哪个角落，不管与你通信的人在世界上的哪个角落，通信费用是固定的，与距离无关。卫星移动通信不仅不受地理条件限制，而且覆盖面积可以达到全球覆盖，不会出现在现实生活中手机用户经常遇到的这里没有信号那里有死角等无法通话的困扰。同时，卫星移动通信的频带相对目前的各种移动通信方式而言，频带极宽，因此，传输容量巨大。卫星通信不同于普通的移动通信，卫星通信可以无视自然灾害，完全不受任何自然灾害的影响，在汶川地震中，卫星通信就在抢险救灾过程中发挥了极其重要的作用，在所有的普通的移动设备都无法使用，甚至没有电力供应的情况下，只有卫星通信畅通无阻。许多部级的救灾指令以及党中央的关怀与救灾的部署等都是经由卫星通信达成的。率先进入灾区的部队与上级之间以及部队与部队之间也都是使用卫星通信。相对于陆地蜂窝而言，卫星移动通信的建设速度较快而且费用较低，在覆盖率、机动性、业务种类等方面上卫星移动通信的优点更是其他任何目前的通信系统都不法与之比拟的。
2、卫星信道的传输特性
卫星通信的信道既不同于普通的移动信道又有别于普通的卫星与地面站的信道。卫星通信信道是卫星信道与移动通信信道的融合体。卫星通信信道的传输特性是可用频带非常宽，带宽要求较低，同时卫星信道的近乎缺点的其他传输特性是功率受限、干扰较大、信噪比较低。因此，卫星通信对于信号调制方式与纠错能力有较强的要求，要求采用较为可靠的信号调制方式以及极强的信号纠错能力才能实现完美的卫星通信。目前较为可靠的调制与纠错方式主要有DVB-S采用的前向纠错（FEC）与正交移相键控等信道调控方式。由于在卫星通信中信号的传输距离超远，一般在数万公里，所以信号衰减是一个较为严重的问题，这就使得可靠性问题变成为了决定卫星通信的命运的一个生死攸关的大问题。值得庆幸的是，QPSK（正交相移键控）的出现使得卫星通信的可靠性得到极大的保证。这种数字信号调制方式目前在较多的卫星信道中使用，其在电路实现上也相对较为简单。目前我国许多使用微波天线直接接收卫星电视的接收装置采用的绝大多数都是这种信道调制方式。
2.1 主要影响通信质量的传播特性
自从1831年，法拉弟发现了电磁感应现象以后，人类就与无线电结下了不解之缘。20年之后，麦克斯韦用数学方法对法拉弟的思想进行了严格论证。又过了24年之后伟大的物理学家赫兹才通过实验既证实了法氏与麦氏理论的正确性，又证实了电磁波的存在。为了纪念赫兹的伟大功绩无线电通信的单位统一使用赫兹。无线电的电波的传播特性与光类似，具有反射性，比如，我们发射到电离层的短波就会被反射。无线电波还具有绕射性与散射性。在无线电的通信过程中，频率越高的信号其穿透力就越强，这就是为什么普通手机使用的频率都在800MHZ以上的原因。为了提高穿透力，卫星通信目前普遍采用1——10GHZ之间的频率。无线电波的传播特性决定了在超远距离传播过程中必然存在着一定程度的衰减，而衰减必然会影响无线电波的传播质量。在无线电波穿过电离层的大气还会部分被大气吸收，在高速运动状态之下还会产生多普勒效应，此外，许多因素还会引起噪声干扰，这些都是严重影响无线电信号传播质量的重要因素。
2.2 几种重要的传播特性及其解决办法
多普勒效应：无线移动通信，特别是卫星移动通信过程中，由于发射机和接收机之间的相对运动，接收端接收到的信号载频所发生的频率的偏移称为多普勒频移。
解决措施：工作频率可适当选低一些；普遍采用差分调制，并且不用相干检测；解调器具有校正多普勒效应的功能；应尽可能在高仰角状态下接收信号。
多径衰落：电波在移动环境中的传播模式是一种多径传播模式，接收天线接收到的是通过直射径和各种反射径、散射径到达的合成波，由于各路径分量的幅度和相位各不相同，造成合成信号起伏很大，这称为多径衰落。
解决措施：采用交织编码与卷积编码相结合；极化成形（在卫星移动通信系统中，一般都是采用圆极化的）；还可以采用多单元天线与空间分集、移动站在小范围内选择场地、重复发送与多数判决等措施来减小多径衰落的影响。
电离层闪烁：当电波通过电离层时，受电离层结构的不均匀性和随机时变性的影响，造成信号的振幅、相位、到达角、极化状态等短周期的不规则变化，形成“电离层闪烁”现象。
解决措施：时间分集或编码分集，包括重复发送与多数判决措施。
3、卫星信道的参考模型
为了更好的研究卫星信道传播特性，必须很好的研究卫星信道的模型。尽管研究信道传播特性对卫星移动通信系统可靠性和有效性影响的最好办法是在实际的通信环境下对信道进行测试和分析，要随时随地的对实际的卫星移动通信信道进行测试常常是很难实现的，所以采用能够很好反映卫星移动通信信道传播特性的信道模型是通常使用的解决方法。
目前国内外常用的卫星移动通信信道传播特性的概率分布模型有：C.Loo模型[1]、Corazza模型[2]和Lutz模型。这三个典型的概率分布模型都是根据信号在传播路径上受到的遮蔽情况来对卫星移动通信信道的传播特性进行建模的。其中，C.Loo 模型假设接收信号中只有直射信号分量受到阴影遮蔽的作用而多径信号分量不受阴影遮蔽的作用，因此该模型又称为部分阴影信道模型。Corazza 模型假设接收信号中的直射信号分量和多径信号分量同时都受到阴影遮蔽的作用，因此该模型又称为全阴影信道模型。Lutz模型假设接收信号中只有多经信号受阴影遮蔽而直射信号不受阴影遮蔽的作用。
4、卫星通信的发展动向
将来卫星通信的发展方向如下：（1）就卫星而言，未来的卫星将采取更容易定制的、面向市场的结构，强调高功率、频率复用和点波束，而对大容量、all-in-one卫星定单将减少。Ka频段以及更高频段技术的发展一直是卫星通信发展的重要方向之一。（2）从卫星应用技术上讲，面向最终消费者、发挥广播优势、提供综合基本是当今卫星通信技术发展的潮流。（3）就地面终端而言，卫星通信地面终端向消费电子产品的方向发展，低成本、多样化、即插即用型的用户设备成为努力方向。
5、结语
今天，人们谈论得最多的话题之一是信息化和信息社会。作为信息系统组成部分之一的通信系统是信息系统的主要通信平台，而卫星通信又是通信平台的重要部分。当然卫星通信离不开卫星通信系统和卫星信道，所以上面的内容主要对卫星通信、卫星信道传播特性、卫星信道模型等进行了阐述。
参考文献
卫星通信范文2
关键词：卫星通信；海上石油卫星；VSAT；自动跟踪
0 引言
20世纪90年代初，从中海油开始建立第一个卫星端站至今，已经有超过20年的卫星通信技术应用。目前，已经形成了以湛江、天津、深圳、上海这4个中心站点为核心的网状网络，且已经具备了链路相互备份功能。
1 卫星通信在中海油的发展
1.1 TES卫星系统
TES（TelephonyEarthStation）是基于卫星的全数字话音和数据通信的网状网，它在多个地球站之间提供网状连接，支持系统内任意地点远端站之间的电话、同步、异步数据通信，TES系统在中海油的应用主要用于话音与数据传输。运用的是C波段卫星的频分多址方式FDMA实现与地面站间的通信，使用四相相移键控QPSK或二相相移键控BPSK调制方式，信道编码采用编码效率为1/2或3/4的前向纠错FEC。TES是中海油海上平台初期使用的一种主要的卫星通信方式，主要承载的业务为话音业务，所使用的卫星资源前期以亚洲3号卫星为主，后来转至鑫诺1号卫星。
1.2 VSAT卫星系统
VSAT卫星通信系统的地面部分由中枢站、远端站和网络控制单元组成，中枢站的作用是汇集卫星来的数据然后向各个远端站分发数据，远端站是卫星通信网络的主体，VSAT卫星通信网就是由许多的远端站组成的，一般远端站直接安装于用户处，与用户的终端设备连接。VSAT卫星通信系统是中海油海上平台主要的卫星通信应用方式。此系统的特点是天线口径小、灵活性强、可靠性高、使用方便及小站可直接装在用户端等特点，利用VSAT用户数据终端搭配复用器使用，可同时承载话音业务和数据业务。VSAT卫星系统主要配合Netperformer系列复用器使用，Netperformer系列复用器使用了信元中继cellrelay技术，将语音流和数据流分割为特定的信元cells，然后将不同业务类型的信元cells复用到单一的物理或逻辑链接上，根据对时延的敏感程度不同对业务进行分类，并赋予不同的传输优先级，能有效保证话音业务质量，为中海油的海上平台及移动船舶提供稳定的话音及数据业务。目前中海油主要使用的是中星10号的卫星的转发器来承载卫星话音及数据业务。
1.3 STARWIRE卫星网管系统
STARWIRE系统在网管NCS的支持下可提供PAMA，DAMA等业务，使用了先进的PCMA载波叠加专利技术，能有效地节省卫星转发器带宽。主要由NCS网管系统、ST用户终端、卫星三部分组成。STARWIRE卫星网管系统是第三代按需分配的卫星通信系统，终端设备内置路由功能，直接支持先进的IP网络互联业务。NCS网管通过控制信道监控ST的工作，ST之间通过控制信道FOW/ROW建立业务信道。中海油下属的4个中心站点通过STARWIRE网管系统能够有效管理所属辖区内的卫星小站。相对于早期卫星通信技术应用，NCS系统能够更加有效地对小站进行管理，节省卫星资源带宽。
1.4 SKYEDGEⅡ卫星网管系统
SKYEDGEⅡ卫星网管系统是一个双向卫星通信系统，由两个方向的传输构成：入境基于DVB-RCS标准，采用MF-TDMA技术对资源进行预约分配减少数据碰撞；出境基于DVB-S2标准，支持CCM及ACM工作模式，可用于单播和组播数据、VoIP、ABIS等业务数据。系统主要由卫星主站、卫星/转发器、远端站三部分组成。SKYEDGEⅡ支持三种基本网络拓扑结构星型、网状、多星状。SKYEDGEⅡ卫星网管系统是目前中海油主要使用的卫星通信系统，利用此网管系统，将中海油的4个海上卫星中心站进行整合，形成了统一的大网管系统，对各中心站点进行链路互备，形成一个完整的多功能卫星网管系统。
2 卫星通信技术在中海油的应用形式
2.1 海事卫星A/C/F站的应用
海事卫星共有4颗卫星覆盖全球海洋，它们分别是大西洋西区、大西洋东区、印度洋区、太平洋区。海事卫星A站于2007年底正式停止运营，中海油海上船舶与移动式钻井平台目前以C站、F站为主要的应用。
2.2 固定天线式的卫星通信应用
固定天线式卫星通信主要应用在中海油海上固定式采油平台、自升式钻井平台以及陆地端站上，是一种常规的卫星通信应用。固定式采油平台及自升式钻井平台主要以3.7米C波段的卫星天线为主，Ku波段卫星天线为辅。卫星中心站使用的是大口径卫星天线来承载卫星通信业务。固定天线式在中海油是最早的卫星通信应用，也是中海油目前最成熟的卫星通信应用，中海油内曾使用直径为12米的卫星天线作为卫星的主站使用。
2.3 半自动跟踪天线式的卫星通信应用
半自动跟踪天线主要应用于中海油自升式钻井平台，天线以C波段的半自动跟踪天线为主。由于工作环境需求，自升式钻井平台需要经常更换钻井位置，期间钻井平台需要拖航至新的目的地，使用固定式卫星天线则需要经常性地对天线的方位及俯仰进行调整，且拖航期间无法使用。采用半自动跟踪天线可以在拖航期间自动寻星，主要缺点是无法360度旋转，实现不了全自动跟踪，有时需要人工进行干预。
2.4 自动跟踪天线式的卫星通信应用
自动跟踪天线C波段主要以美国的SEATEL的97型全自动跟踪天线以及西安通信技术有限公司的全自动跟踪天线为主；Ku波段主要以SEATEL的4006自动跟踪天线以及国内的一些动中通天线为主。中海油海上半潜式钻井平台一般以C波段的自动跟踪为主要的卫星通信，南海9号钻井平台所使用的自动跟踪天线卫星系统经过测试能够提供4Mb/s以上的链路带宽。Ku波段的自动跟踪天线主要应用与海上的移动船舶，包括拖轮及勘探船，这些移动船舶受限于天线的安装场地要求，而且对链路带宽要求不大，Ku波段的自动跟踪天线的应用非常适合在这类环境使用。
3 结语
卫星通信技术在中海油海上平台及移动船舶上有着超过20年的应用，从早期的TES小站的话音应用，到现在的多功能SKYEDGEⅡ网管系统的多业务综合应用，中海油在卫星通信应用方面已经覆盖了C、L、Ku等波段。随着中海油向深海发展，卫星通信技术将在中海油海上勘探、开发、生产方面发挥着重要的作用。
参考文献：
[1] 徐建平.休斯网络系统公司VSAT卫星通信小站技术手册（第二分册）[M].北京：气象出版社，1996.
[2] 倪雨生，刘英. GMDSS系列丛书第一分册卫星通信[M].北京：人民交通出版社，1997.
[3] 吴诗其，胡剑浩，吴晓文，曹世文，等.卫星移动通信新技术[M].北京：国防工业出版社，2001.
作者简介：董恩奇（1994―），男，黑龙江双城人，沈阳理工大学学生。
卫星通信范文3
将IP技术应用到卫星通信中，能发挥二者的优势，应用前景非常广阔，特别适应于军事通信、民用船只和飞机等移动通信、远程医疗、远程教育和应急通信等场合。近年来IP和多媒体技术在卫星通信中的应用已成为一个新的研究热点。 1宽带IP卫星通信技术发展的原因 随着全球因特网业务的蓬勃发展，特别是人们对集数据、话音和视频等于一体的多媒体业务的需求迅速增长，导致基于IP协议的业务需求量急剧上升。尽管地面通信网络正在迅速发展，但卫星通信网具有地面通信网络不可比拟的一些优势。例如：卫星通信系统所特有的大区域内广播的特点是其他通信系统所没有的；在某些特殊领域，如船只和飞机等移动通信、偏远地区和地面设施不发达地区的通信，以及军事通信等，卫星通信系统具有明显的优势。在这些场合利用卫星建成宽带多媒体业务接入系统被认为是切合实际的方案。宽带IP卫星通信技术的出现正是这种背景下的必然产物。 2宽带IP卫星通信技术发展现状 宽带IP卫星技术就是将卫星业务搭载在IP网络层上运营的技术，是运行TCP/IP协议簇的卫星通信网。目前提出的宽带IP卫星系统都采用基于ATM的传输技术[2]，在卫星ATM的分层实现上，存在两种不同的思路：一种是将ATM协议放在非ATM的卫星协议平台上而不改变现有卫星协议的结构。其优点是保持现行的卫星标准，卫星平台对不同用户终端的协议标准是透明的，卫星访问协议不会为外界网看到，但很难为各种不同的协议都提供最好的性能。 另一种是卫星网完全采用ATM结构。其优点是适用于一个高度集成的星地ATM环境，缺点是需要修改现有的各种卫星协议和网间接口协议。 1996年，美国NASA的ACTS卫星进行了622Mbit/s的ATM试验，验证了TCP/IP协议在卫星ATM平台上的可行性。1999年欧洲也发射了基于ATM的传输技术的ASTRA卫星，组成宽带、面向大众的“空中因特网”卫星系统。但是这些早期的应用离未来宽带卫星系统的要求还有一些距离，有待进一步的发展。 近几年国际上出现了各大公司向有关组织申报宽带卫星通信系统的建设牌照的热潮。这些公司包括传统的卫星制造商、电信服务商以及新兴的ISP(InternetServiceProvider)公司。在这些已经申报的宽带卫星系统中有相当一部分是以支持IP业务为主要特征的宽带卫星IP系统。 目前驻伊美军已经装备了美国Tachyon网络股份有限公司生产的使用IP技术的高带宽链路的便携式卫星通信设备[1]。这种新型技术将使空间网成为地面网的扩展，更加突出了卫星通信在未来战争中的地位。 3宽带IP卫星网络的关键技术 由于众所周知的原因，卫星通信系统在链路特点、卫星移动性、全球可见性、路由和寻址等方面将赋予卫星IP技术不同于传统IP技术的新特征，包括物理层、数据链路层、网络层和传输层等各个OSI参考模型层面上的差异。 3.1物理层 相对于地面光纤链路而言，卫星链路的误码率较高，宽带IP卫星系统要求在较高的信道误码率情况下传输高速数据，这就要求有高效率的信道编解码技术，满足各类多媒体业务QoS的要求。宽带多媒体业务质量要求的不同，使信道编码需要采用速率可变的差错控制编码，利用源和信道的联合编码可以提高系统整体性能。为提高宽带卫星通信系统的容量和业务质量，还必须采用新的传输技术和调制技术，近几年来CDMA多址方式和OFDM多载波调制方式的发展受到了广泛的重视。 3.2数据链路层 数据链路层研究的重要内容是提高带宽的有效利用率。卫星通信信道特性易受到天气的影响，特别是Ka以上的频段，而信道特性又对无线资源管理有一定的影响。目前在地面移动多媒体通信中，开展了各种拥塞控制和资源分配的策略研究，这些研究成果对卫星通信领域有一定的借鉴意义。无线资源管理的目的是使受保证的业务的呼叫拥塞概率降低到给定门限之下，使异步业务的丢包率尽可能小。 就接入方式来看，卫星通信的业务信道是非对称性的。多媒体卫星通信系统一般需要充分利用其广播的优点，所以无线资源管理的重点是用户终端的上行信道，其中自适应带宽分配算法是目前研究的重点。 3.3网络层 网络层技术包括与星座有关的路由问题和异构网络互联等问题。 3.3.1与星座有关的路由问题。卫星之间的星际链路增加了卫星网络拓扑的复杂性。路由算法决定了穿越该卫星网的最佳路径，应该采用基于分组的灵活的路由策略而不是基于电路的静态路由，这有利于利用星座系统的冗余路由。 另外，卫星的高速对地运动造成了频繁的切换。路由信息因为拓扑的高度变化和切换的频繁不可能做到快速的更新，所以卫星不同于常规的因特网路由器。但星座系统的拓扑结构有其自身的特点和规律，我们可以利用星座系统的拓扑结构的可预言性、周期变化规律、卫星网络节点的数目固定等特点，采用动态虚拟拓扑路由、虚拟节点以及基于拓扑变化的策略等，将卫星的移动性屏蔽起来，使全网可以使用标准的面向连接的网络协议。 3.3.2异构网络互联。支持IP路由的系统不一定可以很好支持像ATM分组和帧中继分组这样的非IP业务，如果在卫星ATM网络中需要传送大量的IP业务，那么就需要ATM可以提供低层的协议来支持IP分组，采用隧道技术可以使分组路由通过异种网络传送到接收方。IP和ATM异种网络的互联产生了一系列问题，特别是在IP组播路由和QoS管理方面。 解决在ATM中进行IP组播的一个方案是采用组播地址解析服务器(MARS)，MARS将IP组播地址映射成ATM服务器地址，但是MARS系列方案并不支持移动性管理，因此很难把IP组播中的参数完全映射到ATM路由表中。#p#分页标题#e# 虽然ATM有完善的QoS管理机制，但是要将IPQoS直接用在ATM中是相当困难的，因为很难准确地将IPQoS映射到合适的ATM业务类型。最理想的宽带卫星通信系统应该是可以无缝接入基于IP或ATM的地面网络。这样可以利用卫星和地面网络各自的优点来更好地在多点之间实现大的多媒体文件的传送。 3.4传输层 尽管TCP提供了一个很好的流控机制，但是TCP并不是针对多媒体流的协议。多媒体流对实时性的要求高于对可靠传输的要求，而且压缩机制限制了数据率可变的能力。所以多媒体应用需要使用基于用户数据包协议（UDP）的流控方式。因为UDP提供不可靠的分组业务，所以需采用前向纠错（FEC）技术来克服传输差错。 因特网是一种革命化的信息工具，它使更多的人在更广的范围内更加方便地获取信息。卫星通信的发展必须满足这种市场的需要。卫星作为一个信息传播媒介相对于其他信息传播媒介而言具有一些明显优势，但是只有和新技术相结合，才能使这些优势真正发挥效益。宽带卫星IP网络正是这样的一种产物，必将具有广阔的应用前景。
卫星通信范文4
（CSBA）资深研究员哈里森发表了
题为《军事卫星通信（MILSATCOM）
的未来》的研究报告，本文摘译该报告的主要内容，以供参考。
冷战期间，美国航天系统主要支持战略任务，如导弹预警、情报、核指挥与控制、美国和苏联的战略对峙等。冷战结束后，空间变得越来越拥挤、充斥对抗性。目前有40多个国家拥有或运行着卫星，所有国家都运用天基能力为民生服务，如气象预报和导航；1991年海湾战争，美军利用空间系统使局部战争模式发生了重大变革，创造了天基精确导航、授时与卫星通信，与传统武器系统集成等新的卫星作战运用模式，使美军具备了创新的“天基支持下的察打一体能力”。
冷战结束后，针对空间系统运用的假设，仍然是应用于慑阻，且认为空间系统不会在战争中遭受攻击，这一普遍认识的后果之一就是美国的空间系统、尤其是军事卫星通信（MILSATCOM）系统在战争中表现得异常脆弱。军事卫星通信系统在遭受物理攻击（动能或非动能）、电子攻击（人为干扰）以及网络攻击面前异常脆弱。潜在的对手并不依赖天基能力、且不具有对称的脆弱性，这将使空间慑阻思想很难贯彻。而且，美军全球力量扩张严重依赖天基能力，意味着军事空间系统未来将在美国对抗 “反介入/区域拒止”（A2/AD）的作战中发挥重要作用。从其他国家的角度来看，美军空间系统是武器系统，空间将成为新的战争领域。
适应未来对抗环境是下一代军事卫星通信体系结构优先要考虑的问题，而满足经济承受能力也同样重要。军事卫星通信系统在面对成本超支、投资不稳定和其他可以妨碍卫星研制与发射等项目因素时，表现得同样脆弱。这些因素彼此影响，形成了“航天采办的恶性循环”。高成本使星座卫星数量变少，而生产周期也延长；星座 数量少则需在单星上搭载更多的能力；在单颗卫星上搭载更多能力却导致了卫星的复杂性，进而导致更高的成本和更长的生产周期。
项目的同步发展在军事卫星通信系统中同样重要，因为一个系统的运行需要空间、终端和控制三大系统的协调运行。空间段与地面段各分系统及时部署协调运行非常重要，因为卫星在轨寿命是有限的，位置保持需要消耗燃料，零件受到空间辐射会老化，且技术会过时。整个军事卫星通信体系中，只要有一个系统由于资金短缺或研发滞后而拖延了时间，其余系统将会被迫延迟使用。更麻烦的是军事卫星通信三大系统发展项目预算是分散于各军种中，使协调与控制上述彼此关联的项目更加困难。
在解决对抗的空间环境和紧缩的预算问题时，美国国防部在下一代军事卫星通信体系结构上可以有多种选择。
选择之一：提高被动防御能力，保障系统可在遭受各种类型攻击下生存并运行。
核辐射加固、数据加密、交叉、跳频扩频，以及卫星交叉链路均为各种被动防御手段。主动防御则是试图阻断或干扰对卫星通信的攻击，且主要防御物理威胁。主动防御，如卫星“回击”等能力，可能将大幅度增加军事卫星通信系统的成本，因为这种手段需要更大的卫星平台或更小的有效载荷来弥补附加的尺寸、重量和功率。相对于主动防御的卫星“回击”（shoot-back）和护卫卫星系统，攻击者更具有成本优势，因为建造更多的反卫星（ASAT）武器的成本可能远低于采用附加的卫星“回击”和护卫卫星系统所增加的成本。
选择之二：通过将军事卫星通信系统能力分解、分散，或采用分布式卫星通信体系结构，使敌方更加难以锁定目标。
在分布式体系结构中，每颗卫星或有效载荷更小，功能也减少，而且理论上不太贵，尽管由于发射成本增加和卫星平台成本增加使星座的总成本增加。但分布式星座由于需要采购更多相同卫星，成本不会上涨太高。 这三种方法将使系统具备抵消因为单颗卫星损失造成的影响，因为每颗卫星只承担总能力中的一小部分。这将使对手的计划变得复杂，对手达到 相同效果需要瞄准更多卫星，但这也不会给拥有反卫星武器库的对手带来更大的挑战，因为反卫星武器不可能比所攻击的卫星贵。不过，尽管攻击方具有反卫星成本优势，也不敢贸然升级一场大规模的空间攻击，否则被击毁的卫星将产生大量的空间碎片，从而造成长期的全球问题。
分散或分解空间段的方法之一是采用以载荷为中心的采办模式，首先关注特定载荷能力，然后再寻找卫星平台搭载。美国重返亚太地区，成为亚太地区一部分，将与日本、韩国和澳大利亚合作，在其一颗或多颗卫星上搭载“先进极高频”（AEHF）载荷，使盟国可以此换取全球AEHF星座的有限使用权利，这将提高盟军与美军的互操作能力，使其可以比自己部署相同能力低得多的成本接入全球AEHF星座。同样，这使对手反卫星的复杂性大大增加，因为攻击寄宿载 荷（无论是物理、电子或网络攻击）就是在攻击军事通信卫星网络中的所有合作国家，带来危机升级的风险。
选择之三：使系统在遭受攻击后容易更换。
美军将储备用于备份的载荷或卫星，以及移动终端和卫星控制站，以快速更换遭受攻击损毁的卫星系统的空间段与地面站。使卫星易于更换可能是小短期战争重组卫星能力的有效选择，但即便卫星已备份就绪，将其与运载器集成并发射入轨还是需要花费几周时间。如果战争持续肘间较长，对手能够重复攻击美国卫星，对卫星不停更换将使成本很快升高到难以承受。如果对手每次攻击的成本比每颗替代卫星或载荷的成本低得 多，美国将陷入成本提升的泥潭。而且，在战争开始时大量储备的卫星或载荷，可能将在持续的战争中很快耗尽。即使重启生产线，重新建造卫星或载荷可能还需要几个月或几年。
选择之四：寻找其他替代通信方式降低军事卫星通信的脆弱性。
其一是租赁商业卫星通信系统，提供按需求灵活增加或降低容量的能力。但商用卫星系统更是无法抵御物理、电子和网络攻击，且所有权是 国外团体。
其二，也可利用空中通信飞机进行高容量通信，弥补或替代战区军事卫星通信系统。如果对空中通信飞机有效载荷采取被动防护措施，如跳 频扩频、交叉和数据加密等，空中通信飞机可以抵抗电子和网络攻击。不过，提供空中通信的飞机只能在允许的区域运行，否则将成为防空系统的靶子。
其三，地面射频通信（如无线电塔）是短距离用户通信的重要替代方法。尽管地面通信可以采用许多相同防护措抗干扰及粉粹攻击，但军队部署和运行地面系统需要相对安全的地面环境。用户必须能够物理接入在另一个用户视线内的地面站。军事卫星通信系统的另外一个替代方法是改变系统运行的方法，降低其通信需求。如无人机，可使其具有更加强大的机载自主分析传感器数据能力，只向地面分析人员传输更感兴趣的数据，其它数据可以暂时存储并在适当的时候 转发。在对抗的通信环境下，当通信受到干扰或为避免平台被探测到可将数据进行存储，一旦通信恢复再传输数据。但这种存储转发方法不适合时间敏感作战通信。总之，几乎没有适宜在“反介入/区域拒止”作战环境中满足远距离移动平事卫星通信需求的替代方式。
其四，降低军事卫星通信系统遭受攻击的方法既不是采取统一措施就能解决，也不是采取某个特殊办法就能搞定。因为每种方法对于军事卫星通信的不同用户，其价值和优先级不同。一些方法根据特殊用户群体的作战需求，可能较好或较差。在有限的军事卫星通信资源环境中，需要统筹规避不同类型军事卫星通信用户的风险。下一代军事卫星通信体系结构的三个主要用户群是全球监视与打击（GSS）、特种作战部队（SOF）和战略部队。尽管这些任务领域没有 全面覆盖美军能力，却是美军重点转移的最高优先级任务。美军已由过去在伊拉克和阿富汗等作战的主要任务向新的应对“反介入/区域拒止” （A2/AD）太平洋威胁转移。
提高卫星被动防御能力也是免受电子和网络攻击的良好选择。分散、分解或分布式体系结构对于全球监视与打击和战略部队任务领域而言， 是保护系统免受物理攻击的良好选择，但这些方法可能很昂贵，除非单星成本大幅下降。卫星替代方案并非是所有任务的有效途径，因为相对于 短期战争而言，准备发射系统所需的时间太长，而储备的替代系统在长期持续的战争中已消耗殆尽。军事卫星通信的替代系统，如商业卫星通信、空中通信飞机、地面射频系统以及存储转发手段等均不是有价值的替代手段，因为全球监视与打击、特种作战部队和战略部队需要在作战环境中实施全球时敏打击。
未来军事卫星通信体系结构的挑战在于如何在成本与风险中找到最好的平衡点，使所有军事卫星通信用户有足够的防护能力，如所有前线都具有防御能力。下面在权衡了军事卫星通信系统可能面临的威胁、预算紧缩以及可以采用的方案等情况下，提出了6条满足作战部队需求的建议。
建议一：军事卫星通信体系结构应该从两层（有防护和没有防护）过渡到三层。在三层体系结构中，有防护的最高层应当预留给战略用户，而且目前有防护的军事卫星通信系统职能中大部分已无法更改。可以增加新的防护层，为更多的战术用户提供受保护程度较低的系统。还可以利用没有防护的卫星通信项目，以较低的成本将有防护的有效载荷寄宿到商用卫星通信系统上。军事卫星通信体系结构的最底层应当预留给所有其他非重要通信用户，这些用户可租用但不能占有系统。
建议二：对于空间段，以太平洋为中心，邀请主要盟国，如日本、澳大利亚和韩国，成为该体系结构的中间层。合作国家可以分担附加的有防护措施的有效载荷成本，作为回报，主要盟国 可获得全球通信卫星星座的部分使用权。尽管有诸多涉及政治和运行的问题需要解决，包括该中间层的亚太合作伙伴如何提高与美国及其他合作 伙伴的互操作能力以及提高美国合作伙伴在不安全的通信环境中的独立运行能力。这样将使潜在对手的规划变得复杂，因为针对所有设防的卫星或设防的寄宿有效载荷的攻击行动将变成针对网络中所有合作国家的攻击行为，将给攻击一方带来冲突升级的风险。
建议三：美国还应当在下一代军事卫星体系结构中避免落入战略成本陷阱。例如，如果美国发展卫星“回击”或护卫卫星系统，对手则需要建造更多ASAT武器，将迫使其提高成本，当然美军在卫星“回击”能力上也将花费更多的成本。同样，美国采购备份卫星用于替代遭受攻击的卫星，对手可以购买更多ASAT武器，也迫使美军购买更多的替代卫星。国防部可以通过激励创新的竞争来避免落入战略成本陷阱。美国还可以通过吸引合作伙伴共同发展其军事卫星系统，或在盟国卫星上寄宿卫星有效载荷，以此加重对空间系统进行攻击而引发的后果。
建议四：“转型卫星通信系统”（TSAT）
计划终止的教训之一是新计划通常存在较大的风险。空军应当在目前正在发展的“先进极高频”（AEHF）系统中融入新的能力，而不是启动新 计划来填补TSAT计划留下的技术缺项。同时降低项目办人员数量，使承包商减少与项目办接口的人员，从而降低项目总成本。
卫星通信范文5
在信息化时代到来之后，信息高速公路与个人移动通信的要求也越来越高，IP技术在这一背景下也得到了迅速的发展，有效弥补了传统通信模式中的不足，在各类突发事件中均得到了广泛的应用。主要针对IP技术的优势及其在微信中的应用进行分析。
关键词:
IP技术;卫星通信;应用趋势
引言
在当前无论是3G还是4G或者是下一代地面移动通信网络都是依托IP技术发展而来，在所有的通信网络和移动终端中对TCP/IP协议都给予支持，语音短信和其他网络通信业务都是以IP技术为基础的。所以，在发展任何一种网络通信方式时都要与IP技术相结合，以此确保地面网络和用户终端通信的效果。卫星通信具有广播、多播和覆盖范围广等特点，传统的通信方式因受环境等影响难以保证信号正常传输，所以卫星通信就成为了首选。在新军事改革和空间技术不断发展和推进下，在国防和航天等多个领域中卫星通信都发挥着巨大的作用。在卫星通信汇总应用的IP网络就是通过IP技术演变发展而来的，能够有效地提高数据信号传输业务和增强卫星信道使用率，从而减少卫星通信的成本投入。
1IP技术在卫星通信应用中的问题
IP技术因自身所特有的传输特性能够有效地降低通信业务成本，有助于卫星IP网络在大众消费市场中与地面通信竞争。因卫星与IP具有广播性、健全的TCP/IP以及普遍的Internet业务，卫星通信在选择标准协议时使CP成为了首选的传输层协议。随着互联网技术的膨胀和拥挤致使卫星信道的某些性能出现了局限性。卫星系统因自身传输距离远和工作频率高易受到天气等环境因素的影响，卫星信道具备固有的特性。卫星链路对TCP协议的传送性能造成影响原因有长时延、高误码率和信道不对称几个方面。
1)长时延。因卫星链路自身的传播延时比较长，但是卫星通信的传播效率极高。在TCP中对传播速率进行了限制，致使吞吐率大大降低。所以为了提升吞吐率，必须对缓存窗口采取调整措施。此外拥塞窗口只有信息经过数个往返周期才能将其扩充到最大流量窗口。
2)高误码率。相比地面链路卫星链路出现的误码率更高。这主要是因为卫星链路TCP对拥塞丢失和链路恶意丢失无法正确的区分，都会判定为拥塞障碍，从而采取减少互动窗口尺寸控制拥塞，以至于造成吞吐量降低。同时因误码所造成的确认信息ACK分组丢失对吞吐量会造成进一步的影响。
3)信道不对称。在卫星链路中大多数的带宽配置存在着不对称的现象，下行链路远远高于上行链路带宽。使用传输速度较慢的上行信道不仅节省了接收机的经济成本同时节省了卫星带宽，但是系统的吞吐量随着带宽配置不对称的增加呈现出逐渐降低的趋势。
2IP技术在卫星通信中的发展趋势
近些年来，在卫星众多的应用中IP和多媒体技术成为了热门。对IP关键技术在卫星通信中的研究主要包括以下几个方面:支持IP的卫星网络系统的构造和网络运行协议;语音、视频和文件传送的卫星链路性能研究;IP技术中能够改善卫星链路或高级协议性能的要求;IP专用和加密协议对卫星链路造成的影响等。在卫星通信应用中卫星IP网络技术是地面IP技术的延续和延伸。
1)以LAN为基础的IP互连。当前以LAN为基础的IP技术主要应用在Ipv6和RSVP中，能够实现QoS量级变化的通信业务，主要采取中转路由器存储资源的方式。使卫星中的动态容量分配实现和IP层中QoS的结合。
2)MAC层协议。近年来，为了满足不同的使用环境要求，人们针对MAC层协议提出了一系列的改进建议，但都不具有通用性。所以只有通过卫星链路选择合适的MAC层协议。对MAC层协议设计的主要目的就是保证信道的高流量、稳定性、重构性和低复杂性等。卫星链路延时与地面链路延时有本质上的区别，一些协议不能使用或进行全新的评估。
3)星上交换机。借助第三层交换技术，设计全新的星上交换传送系统，实现了IP网络的应用。在实际的应用过程中，端口竞争有可能时常出现，甚至出现阻塞，而星上交换机能够有效地解决上述问题。在交换机的每个端口上都对三个数据进行控制列队:输入、输出和广播列队。
4)移动组播管理。移动IP的组播性能是利用移动IP协议对其进行管理的一个全新研究内容。一个IP站点向互联网上的多个IP站点进行广播数据传输的时候，IP组播能将重叠的内筛选出来，提高网络带宽的使用率。虽然重叠的点与点传输增加了IP组播对协议的处理，但是仍旧在最大程度上减少了组播路由器到主机对IP报文的处理时间。IP组播技术在卫星IP网络的发展前景与卫星通信的简单结构和广播特性不可分割。
参考文献:
［1］张涛．用IP技术构建企业数据、语音、视频合一的网络平台［J］．河北能源职业技术学院学报，2005(3)．
［2］汪斌强，邬江兴．下一代互联网的发展趋势及相应对策分析［J］．信息工程大学学报，2009(1)．
［3］陈锐．物联网———后IP时代国家创新发展的重大战略机遇［J］．中国科学院院刊，2010(1)．
卫星通信范文6
摘要：卫星属于高速以及高空运转的一种科学性的仪器，属于是综合了遥感以及测量等多种科学的一个综合体。卫星在实际的地球运行轨道当中，能够以其自身比较独特的角度实施相关的工作，卫星的一个非常必然的发展趋势是卫星通信，同时还能够有效保证卫星的实际运行。在文章中，简单分析了卫星通信技术以及卫星通信网络，并详细描述了其中所运用的主要技术，最后给出了卫星通信技术的未来发展趋势。
