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卫星通信的作用范文1
关键词：移动IP;蜂窝IP;星座卫星通信系统;切换;路由;位置管理
中图分类号：TN915.04 文献标识码：A
文章编号：1004373X(2008)0307503
Research on a Constellation Satellite Communication System with Cellular IP Technology
HAN Jing,WU Jiuyin
(1.Institute of Communication Engineering,PLA University of Science & Technology,Nanjing,210007,China)
Abstract：This paper first analyses the benefits and shortages of immediately using Mobile IP into a constellation satellite communication and then points out that using its spreading technology is necessary.Then the paper introduces some concepts of cellular IP,and gives us the feasibility of using it into a constellation satellite communication without inter―satellite link.According to the characters of cellular IP,the network of constellation satellite communication is changed,and its problems of handing off,routing and location management are analyzing.At last,the new network′s performances are also analyzing.
Keywords：mobile IP;cellular IP;constellation satellite communication;hand off;route;location management
移动通信与Internet技术的融合催生了移动IP技术的产生。移动IP技术主要解决通信终端或节点移动接入因特网的问题，自其出现以来，就得到了迅速发展，并且引起了人们的普遍关注，目前已经成为下一代基于全IP的移动通信网的主要技术。卫星通信系统作为下一代移动通信网络的一部分，其采用IP技术与地面网络的互连互通是大势所趋，同时由于卫星系统天然的用户移动性特点，应用移动IP技术也将是未来系统的重要选项[1]。
然而，在卫星通信系统中，由于卫星一直处于高速运动状态，其服务覆盖区也一直处于变化当中，因此，即使用户处于静止状态也面临着频繁的与卫星的切换。基于上述原因，如果在系统中直接使用移动IP协议则必然存在由于切换而带来的频繁的路由更新，从而导致路由信息占用大量系统带宽资源，同时也加大了对卫星星上处理能力的要求。此外，移动IP的三角路由缺陷还可能导致系统时延的进一步增加和信令开销的进一步加大。因此，对移动IP协议进行适当修改，增加对用户微观移动性的考虑，如在系统中引入微移动IP技术，可以更好地适应卫星系统特点。本文将讨论把移动IP的扩展技术――蜂窝IP应用到无星际链路星座卫星通信系统的可行性以及相关性能分析。
1 蜂窝IP技术简介
蜂窝IP（Cellular IP）[2―4]是微移动IP协议的一种，他支持寻呼、被动连接和快速切换等业务。该协议将整个网络划分成若干个蜂窝，每个蜂窝含有数个基站但只存在一个网关。当用户在一个蜂窝内移动时，尽管他有可能在多个基站间切换，但只要他不移动到另一个蜂窝中，就不需要向家（HA）发送注册信息。在Cellular网络中，基站周期性的发射信标信号，移动主机利用这些信标信号来确定最近的基站。移动用户发出的所有分组，不根据目的IP地址进行选路，而是从基站向网关以逐跳方式沿最短路径转发。移动主机的上行分组触发和更新着的多个映射构成一个链，该链实际上构成了用于转发下行分组的反向路径。当移动主机发生移动时，映射构成的链路通过更新映射关系来指向新的位置。
Cellular IP支持寻呼业务。当移动主机处于活动状态时，网络必须逐个基站跟踪其位置，以保证分组可以传送到移动主机。因此，移动主机必须在每次切换后马上通知网络其新的位置，网络必须保证其对移动主机的精确位置跟踪。然而在现实中，相当多的用户在相当长的时间内是处于不工作状态的，如果采用对活动用户的跟踪方式，将势必占用大量网络资源，为此，蜂窝IP引入了寻呼功能。其核心构造是在蜂窝节点引入两套缓存机制即路由缓存和寻呼缓存，对活动主机使用路由缓存，对空闲主机使用寻呼缓存。系统将网络划分成不同的寻呼区域，每个寻呼区域由相当数量的相邻的小区组成（认为每个小区有一个基站），并且有惟一的标识。基站在周期性的发送的信标信号中加入寻呼区域的标识，以使移动主机能够确定自己移动到哪个寻呼区域。Cellular IP网络允许空闲主机在一个寻呼区域内移动时，并不需要在每个小区的边界发送位置更新包。移动用户只需要在移动到不同寻呼区时或者是在寻呼更新时刻到达时发送更新包。
处于空闲状态的移动用户发送分组数据的过程与处于活动状态的用户基本相同，分组沿最短路径以逐跳方式路由到网关，以此触发或更新映射链，同时该链也作为转发下行分组的反向路径。
移动主机接收突发分组数据的过程稍显复杂。当IP包到达一个蜂窝网络节点，首先查寻该节点的路由缓存是否可用，如可用则向下转发，一旦发现该节点不存在移动用户的路由信息或者路由信息已经过时不可用，则使用寻呼缓存来路由该包。由于寻呼缓存并不在每一个网络节点上都存在，如果该节点无寻呼缓存，则将该数据包转发给所有的下行邻居。如果数据包到达的节点的寻呼缓存中没有到达目地节点的映射，则将该包丢弃。
2 应用蜂窝IP技术的卫星通信系统网络结构
蜂窝IP技术在星座卫星通信系统中有天然的适应性[5―7]。星座系统由数个卫星对地面进行不间断覆盖，每颗卫星的覆盖区即可以理解为一个蜂窝区域，整个地球即被分成数个蜂窝域。然而，若以一个卫星覆盖区作为一个蜂窝，由于卫星的运动，其地面覆盖区也一直处于运动之中，此时必然引起频繁的切换和较大的路由信令开销。又由于在不存在星际链路的卫星系统中，任何用户间（包括网内网外）的通信都需要地面信关站的转发，因此，设定以一个地面信关站的实时覆盖区作为一个蜂窝。地面信关站的实时覆盖区即为在满足最小仰角的情况下，该区域的任何点在任何时刻都与该信关站至少共视一颗卫星。图1仿真了最小仰角30°时北京信关站（经度116.5°，纬度39.9°，图中黑色五角星处）的实时覆盖区，图2在图1的基础上增加了乌鲁木齐信关站（经度87.5°，纬度43.9°）的实时覆盖区。仿真使用的空间段为类Globalstar星座，共有48颗星分成8个轨道，每轨道6颗星呈Walker星座分布。为便于地面站观测，将轨道高度设为1 414 km（周期为113 min，此时为回归轨道）。同时为简化卫星星体结构，卫星无星际链路，只是单纯的转发信号，为弯管式转发器。
由图2可知，在不同仰角的情况下，只要适当设置关口站并通过地面网使各个关口站互连，就可实现全球的无缝覆盖。在该系统中，以信关站实时覆盖区作为一个蜂窝，同时将信关站作为该蜂窝域的网关，他负责为整个域内的移动用户提供登记、注册、位置管理和资费管理等服务。信关站也作为该区域内的家（HA）或者外地（FA），用户在本区域内移动时，即使在多颗卫星间切换，也不需要向家（HA）登记，而一旦漫游到另一个信关站覆盖区，则用户通过卫星将注册信息发送到外区信关站（此时作为FA），外区信关站然后通过地面网络向该用户的家（HA）登记。根据Cellular IP分布式数据库原理，系统各信关站分别存储该域内的用户位置信息，并且要求其存在路由和寻呼两套缓存机制。
图1 最小仰角为30°的北京站实时覆盖区
图2 最小仰角为30°的北京站与乌鲁木齐实时覆盖区
在该系统中，卫星只是发挥类似地面网基站的功能，他负责为覆盖区内的用户提供无线接入服务。为了减少系统信令开销，卫星虽然不具备星上处理能力，但仍然要求其带有一定的缓存机制，即要求其存在路由缓存而不需要存在寻呼缓存。
图3 应用Cellular IP技术的星座卫星通信系统网络结构图
整个系统网络结构框图如图3所示，信关站与卫星通过星地链路相连，而信关站之间则通过地面网络互连。为了进一步减小系统信令开销，根据Cellular IP的基本原理，对活动主机要求逐个卫星连续跟踪，即一旦与卫星切换，则立即通知该信关站，因此将一个信关站实时覆盖区作为对活动主机的一个路由服务域，如图3实线所示，所有信关站间都进行路由缓存信息的交流。而对于空闲的移动用户，跟踪粒度相对较松，根据卫星通信系统特点，可以适当扩大寻呼区域，即将几个相邻信关站实时覆盖区当作一个寻呼区域，在实际操作中，可根据国界或地理区域的限制将数个信关站实时覆盖区作为一个寻呼区，并把其中一个信关站寻呼缓存当作总寻呼路由缓存，而只把其他信关站的缓存作为分寻呼缓存，如图3虚线所示，将三个信关站作为一个寻呼区域，寻呼缓存信息只在本寻呼区域内的信关站间交流，具体工作过程将在下面说明。
3 星座通信系统切换、位置管理和路由方案
3.1 切换管理
在该卫星通信系统中有三种切换发生，分别是卫星与地面信关站的切换、用户与覆盖卫星的切换、用户到不同信关站覆盖区的切换。由图1、图2可知，在最小仰角为30°时，信关站实时覆盖区区域已相当缩小，在考虑高速宽带业务时，可能需要更高的仰角，因此其覆盖区将进一步变小，进而导致移动用户（特别是对飞机等在大范围移动的用户）在不同信关站间的切换将经常发生。根据蜂窝IP的概念，这种切换实际上是在相邻蜂窝小区间进行，其切换准则只需采用与地面移动通信系统相类似的协议。对于卫星与地面站的切换，由于地面信关站往往具有很强的实时处理和运算能力，并且由于卫星星历在相当精度内具有可预测性，因此这种切换可以由地面站单向控制，具体采用何种切换准则需要和用户与卫星间的切换准则进行综合考虑。一旦切换发生后，信关站应立即让所属卫星停止发送含有以前的蜂窝区域标识及寻呼区域标识的信标信号，转而发送带有新的标识的信标信号。
任一时刻用户可能接收到属于不同信关站的多个卫星转发的信标信号，由于蜂窝IP被动连接和快速切换的要求，用户首先要甄别自己在哪个信关站的实时覆盖区内，此时用户可根据最强最多的标识信号自主判决。当知道自己所属位置区后，用户根据信标信号中的标识信息，只对含有自己所属信关站标识信号的信标信号进行比较处理。考虑到移动用户机的体积、重量要求，其计算能力将受到限制，因此对于他采用简单的信号最强准则进行切换，即用户一旦检测到比当前信号强的信标信号则马上切换到该卫星，上行分组从而通过该卫星转发到信关站，卫星及信关站在转发过程中记录或更新新的路由，同时将老路由删除，并以此反向路径转发下行分组。
3.2 位置管理与路由方案
使用蜂窝IP技术的星座卫星通信系统，其位置管理与路由方案与在地面系统中类似，也分为活动和空闲两种控制管理机制。在用户活动状态时，当有数据发送时，用户发出的上行分组数据先通过卫星路由到覆盖区地面站，然后根据IP地址转发至目的地，卫星及地面信关站也据此分组保存用户位置信息及路由信息，同时将其反向链路作为下行分组的转发路径；当需要接收数据时，数据包先发送到信关站，然后查询本地路由缓存，若存在用户路由信息，则向指定卫星转发，然后路由到用户，若不存在，则丢弃该包。在用户空闲状态时，当有数据要发送时，其上行分组通过信标信号最强的卫星转发至覆盖区信关站，此时，用户路由及位置信息已经更新（或者建立），用户由空闲转为活动；当有分组转发至该用户时，IP数据包先转发至含有主寻呼缓存的信关站，查询主寻呼缓存，根据查询结果转发分组，若属于本信关站覆盖区，则通过所属卫星广播，用户接收到分组后被激活，若不属于本信关站覆盖区，则向与其同属一个寻呼域的含有分寻呼缓存的信关站转发，用户收到分组后也被激活。
用户处于活动状态时，每切换到一新的卫星覆盖区，则发送路由更新包；处于空闲状态时，则只到寻呼超期时刻或漫游到另一寻呼区域时才发送寻呼更新包。卫星及地面信关站的缓存均设定超期更新时间，一旦过时，则缓存就设定为不可用状态。同时，为了贯彻寻呼区域的概念，属于同一寻呼域的含有分寻呼缓存的信关站应当向含有主寻呼缓存的信关站交流信息。为了移动用户机的正常工作，卫星周期性发送的信标信号中除了应包括信关站实时覆盖区位置信息，还应该包含寻呼域信息。
移动用户机路由或寻呼流程图如图4所示。
图4 用户路由或寻呼流程图
4 性能分析
相对于普通的星座通信系统，引入IP概念后可以极大程度上满足未来宽带业务高速数据业务的发展要求，也便于与下一代地面网的兼容，同时根据IP特点，通过适当设置IP报头，可以将系统控制与数据传输综合考虑，简化现有网络。
卫星通信系统采用蜂窝IP技术相对于直接使用移动IP技术主要有以下优点：
(1) 以信关站实时覆盖区来划分和区别蜂窝，其蜂窝要比普通地面系统或者单颗卫星覆盖区大的多，因此可以减少用户在不同蜂窝间切换的概率；
(2) Cellular IP支持寻呼业务，无论是从业务需求或是减少信令方面考虑，都是非常必要并且实用的；
(3) Cellular IP将大量的路由、查询功能放到了地面信关站，在卫星只是加上了简单的路由缓存机制，极大地简化了并且降低了对卫星的要求，增加了系统的可靠性；
(4) 信关站覆盖区和寻呼区域的概念，一定程度上可以以一国国土范围为界，充分考虑到了各国的信息安全和，便于世界各国间的合作。
5 结语
微移动IP协议在卫星通信网络中有相当大的应用空间，本文只是从下一代网络全IP的方向考虑，探讨了将Cellular IP技术运用到星座卫星通信系统的可能性，并根据蜂窝IP的相关原理，对无星际链路的卫星系统网络结构进行了改造，并且对网络的切换、路由和位置管理进行了分析。蜂窝IP技术相对于纯移动IP技术，应运到卫星通信系统中能极大的提高移动性管理的效率、缩短时延，降低丢包率，但由于该技术是为地面网设计，对基站移动的情况未作考虑，因此下一步还需要在系统的切换问题上进行相应改进，同时对其他方面作一些定量分析，以确实该技术在卫星网络中的实用性，这是下一步的工作。
参考文献
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卫星通信的作用范文2
关键词：专业应用；项目创新；团队协作；嵌入式系统；复合型人才；培养模式
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）44-0073-03
一、引言
人才培养模式[1，2]通常基于特定的教育理论，体现特定的教育思想，围绕一定的教育目标，针对人才规格，按照科学的教学规律，设定一系列的课程体系、教学内容、教学管理制度以及教学质量衡量标准等，并将这些要素进行归纳提炼，形成具有一定通用性和一般性的可用于指导类似领域人才培养的模式。因此，人才培养模式应反映特定的教育理论与教育思想，对高校人才培养质量起着重要作用，同时也受社会、经济、文化等因素的影响。随着知识经济的发展，企业竞争的焦点已经转到对技术与人才上来，企业对人才的需求，已经不再停留在单一的技术上，而是希望得到富有创新精神，具有可持续发展能力，具备优良的思想道德素质、丰富的专业知识及实践经验[3]的复合型人才。在人才培养上，单独依靠企业自身是无法有效实现的。因此，企业与高校相结合，人才培养的功能由高校来完成，形成合理的社会分工，才能使企业节省时间和成本，在激烈的竞争中获得发展[4]。随着信息家电、移动通信、消费类电子、物联网应用等的不断发展，嵌入式系统行业进入了一个快速发展的时期[5]。因此，其对人才的需求将呈现一个爆炸式的增长趋势。对于嵌入式系统领域的应用型人才，其培养模式应在符合高校人才培养规律的基础上，从高校自身的特点出发，结合嵌入式系统行业对人才的要求来构建。本文以江西理工大学应用科学学院嵌入式系统实验班为研究对象，力图从探讨人才培养模式的基本概念出发，以企业的角度，分析嵌入式系统研发人才所需的能力结构，进而提出“专业应用、项目创新、团队协作”三位一体的嵌入式系统复合型人才培养模式，并分析其培养体系及构成要素，最后对具体实施该模式的一些措施进行了介绍。
二、嵌入式系统研发人才能力结构分析
只有充分了解企业对嵌入式研发人才的能力要求，才能培养出具有核心竞争力和可持续发展潜力的毕业生。通过对众多嵌入式系统相关企业的调查，可以得到企业对嵌入式研发人才的知识能力要求，可将此作为制定人才培养方案的出发点。
1.产品研发能力。产品研发能力是企业对研发人才的最基本要求，这需要研发人才掌握嵌入式系统基本知识与基本技能，能够承担某一特定领域的独立研发和项目管理等工作，还能指导他人从事研发工作，跟踪行业技术及产品发展趋势。
2.事务处理能力。项目开发离不开与客户沟通、管理开发过程等事务性工作，因此研发人才应具备组织能力和领导能力，可以胜任项目开发的管理工作；具有较好的外语运用水平，包括外文资料的读、写等；还应具有较强的接受能力，能够快速学习新的知识。
3.人文素质。为了适应迅速变化的市场，并在竞争中获胜，还需要研发人才具备丰富的综合知识，眼界开阔，对行业动态具备敏锐的洞察力，能够快速获得各种最新的行业知识；具备良好的交流沟通能力，能够较好地通过语言文字表达自己的思想，撰写办公文档及技术文档等。
4.职业素养。研发人员应当具备团队协作精神，能够融入团队，共同合作；应具备爱岗敬业、不屈不挠的钻研精神，能够克服浮躁心理，坚持从基础做起；还应具备开拓创新精神，能从独特的角度看待问题。从上面的分析可以看出，企业对嵌入式系统研发人才的需求就是两个能力和两个素质（养），即产品研发能力、事务处理能力、人文素质、职业素养。研发人员具备了这两个能力，则可以胜任项目开发的各项工作；具备了这两个素质（养），则研发人员有着很强的适应能力和全面的综合素质，可胜任企业的各种发展需要。
三、培养模式框架
从企业对嵌入式系统研发人才的能力需求出发，以培养学生的专业应用能力为基础，以提升学生的综合素质为核心，以培养学生团队协作能力为导向，构建“专业应用、项目创新、团队协作”三位一体的复合型人才培养模式。这样便将专业教学、项目开发和学科竞赛有机地结合在一起，相互促进，为培养综合素质较高的复合型人才形成合力。该模式可以概括为图1所示的模型，在该模式中，复合型嵌入式系统人才的培养不仅立足于拓宽学生的知识结构，提升工程实践能力，还将注重通过项目创新、团队协作，使学生具备较强的创新能力、交流合作能力和工作适应能力，提升教学质量，进而提高毕业生就业竞争力。
图1 “应用、创新、协作”三位一体的嵌入式系统复合型人才培养模式
下面对图1所示的教学模式进行详细介绍。
1.进行企业需求调研，获得企业对嵌入式系统复合型人才的综合能力要求，并对这些要求进行解析，弄清楚需求所对应的知识与能力要求，然后有针对性地采取相应的培养措施。
2.整个模式可以分为有机联系、相互促进的三个方面：一是“教学过程”，主要研究人才的专业培养方案，包括根据企业需求制定教学计划，实施一体化综合实训体系，实施以工程项目为中心的教学模式等；二是“学科竞赛”，一方面主要根据学生的专业基础，寻找适合他们的嵌入式系统方面的竞赛，构建组织学生参加学科竞赛的机制，另一方面就是在教师的指导下，让学生作为主要力量组织校内的学科竞赛，从而锻炼学生的组织策划能力；三是“项目开发”，主要是通过组建课外兴趣小组或技术协会，以项目为载体，让学生参与开发，还可将开发作品用于学科竞赛。
3.这三个方面的实施过程中，自始自终都以提升学生的专业应用、项目创新、团队协作能力为目的，而这三方面的能力正是企业或行业所需要的能力，由此形成了一个良性的循环，即企业或行业提出人才需求，经分解成为知识和能力要求，通过专业教学、学科竞赛及项目开发三个方面，培养学生专业应用能力、项目创新能力和团队协作能力，最后成为符合企业或行业要求的应用型人才。
四、培养模式的实践
上面所介绍的培养模式已在江西理工大学应用科学学院嵌入式系统实验班进行了实施，取得了良好的效果。该班是一个以培养嵌入式系统领域的研发人才为目标的特色班，立足于企业对嵌入式系统人才的需求，突出学生工程实践能力的培养。自2009年创立以来，该班已经有四届毕业生，学生一次就业率均在95%以上，且大多数从事嵌入式系统研发或测试工作。下面是该班在实施“专业应用、项目创新、团队协作”三位一体的人才培养模式的过程中采用的一些主要措施。
1.实施以工程项目为中心的教学模式。“以工程项目为中心的教学模式”就是以典型的工程项目为对象，分解提炼其中的理论知识点和实践知识点，并将它们渗透到理论教学和实践教学之中，使得整个教学过程都围绕提升学生工程实践能力展开，从而培养出具有扎实理论基础的，能够胜任工程实践要求的高层次创新型应用人才。对于该教学模式的详细介绍，见文献[6]。
2.模拟企业研发的课程设计。为了保证课程设计的效果，模拟企业研发的建制及流程，设立项目组，并设定工作岗位，如项目经理、项目秘书、研发工程师和测试工程师等，使得学生能够在企业竞争的氛围中，积累工程实践的经验，提高动手能力。
3.参加各级各类学科竞赛。嵌入式系统实验班的学生先后参加了“中国机器人大赛暨RoBoCup公开赛”、“全国信息技术应用水平大赛”、“江西省大学生电子电脑现场设计制作赛”、“国际大学生数学建模大赛”、“江西省高等学校大学生网络工程大赛”等大赛，都获得了不错的成绩。通过参加这些竞赛，以赛促学，给予学生提高自己实践能力的舞台和机会，起到事半功倍的效果。
4.组织学院IT文化节之电子制作大赛。嵌入式系统实验班的学生除了参加各类省级以上的竞赛之外，还在教师的指导下，组织学院IT文化节之电子制作大赛，包括大赛的策划宣传、方案遴选与论证、器材选购、选手培训、现场组织等，均由该班学生负责。通过组织这一竞赛，学生各方面能力都得到了锻炼，培养了较强的综合素质。
5.创建嵌入式系统协会及班级网站。为了更好地帮助其他学生学习嵌入式系统，实验班还创建了嵌入式系统协会以及班级网站。通过协会聚拢嵌入式系统爱好者，通过网站构建学习园地，使得实验班的学生在指导其他学生学习的过程中既提高了自己的技术水平，又培养了指导他人从事研发工作的能力。
6.实施“伙伴计划”。所谓“伙伴计划”就是由嵌入式系统实验班的学生采用“一带一”的形式，即一个实验班学生指导一组嵌入式系统协会的会员学习嵌入式系统的相关技术；此外，还以班级网站为阵地展开“Linux精神”开源项目等活动。实施这一计划的目的在于让实验班学生可以以技术帮助他人，提高自己的综合素质。
五、结论
从嵌入式系统实验班学生学科竞赛成绩、就业情况以及该班的社会反响情况来看，所实施的“应用、创新、协作”三位一体的嵌入式系统复合型人才培养模式取得了良好的效果，通过专业教学、学科竞赛及项目研发三个环环相扣、有机结合的环节，有效地提高了学生的专业应用能力、项目创新能力和团队协作能力，培养出了适应嵌入式系统行业需求的复合型研发人才。
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卫星通信的作用范文3
关键词:卫星通信；现状；发展
前言
卫星通信具有很多自身的优点，所以就使得它能够在很多方面都能够使用。而且其应用领域也正在不断的慢慢扩大,在各方面都能够取得一定的成就,所以也可以看出其具有很大的发展潜力。
1卫星通信的发展现状
按照各方面所进行业务的不同，把卫星通信分为三种：（1）宽带卫星通信相关的业务系统；（2）卫星通信相关的业务系统；（3）卫星移动通信相关的业务系统。到现在为止，这些方面的卫星通信系统也都能够得到相应的应用，以下就是这些系统现状进行一些介绍。（1）宽带卫星通信及其系统宽带卫星通信一般来说就是把通信卫星用来作为一个中继站，就可以在各个地面站进行相关的通信，它就是把宽带业务以及相关的卫星通信拿来使他们能够有效地结合在一起，当然这也是现在的卫星通信所需要进行发展的一个重要业务。（2）卫星固定通信及系统固定通信作为作为卫星通信中的传统业务之一，应用范围较广，应用方面有电信服务、广播电视、内部专网、数据收集等方面。根据速率的不同，可以把卫星固定业务分为两类，一类是窄带业务，一类是宽带业务。窄带业务的特点是:窄带通过话音和低俗数据业务推动自身发展，相对来说发展较为缓慢；与之形成鲜明对比的是宽带业务取得了不错的发展，在宽带业务中，IP业务发展尤为迅速。如:电视会议、远程医疗、通信传播等。据数据统计分析可得，近些年进来，话音业务占的比重越来越低，占到14%左右，视频业务所占比重大幅增加，占到62%，其他24%为传统型数据业务。卫星固定通信，近些年来取得了不错的发展，其具有以下方面的特点：①从组网方式来看，实现了点到点的通信方式向点到多的通信方式转变的过程，具体方面如数据采集、数据分发等；②从技术标准上来看，由原先的没有统一标准的VSAT体系逐步转化为DVB体系和TCP/IP协议。（3）卫星移动通信及系统卫星移动通信是一种帮助用户之间实现相互通信的一种通信方式，其中可是实现移动用户与移动用户之间的通信、移动用户与固定电话之间的通信等。它一般会利用通信卫星作为其信号中继站，它既具有传统卫星固定通信的特点，又具有地面移动通信的特点。具体到表现形式上，一方面它可以它可以作为卫星通信系统提供强大的移动业务，另一方面它也是一个移动通信系统，利用卫星中继站实现通信系统功能。现对国际目前使用范围广，影响力大的卫星系统作一介绍如下。Inmarsat系统，名为国际海事卫星系统，它通过静止轨道提供全球范围内的通信系统，它的经营者是国际海事组织者。BGAN系统是Inmarsat系统的第四代业务简称，它具有强大的功能，可以借助手持终端而向全球范围内的客户提供话音和宽带数据，并且提供速率稳定高效。Thuraya系统是一个静止且具有一定区域性的卫星移动通信系统,是一个阿联酋卫星通信公司建立。其卫星网络信号覆盖面积广，基本上覆盖了整个欧洲和其他一些洲和地区，在世界范围内有120个国际、28亿人次使用此卫星系统。并且，其提供的内容功能多样，有语音、数据、定位等功能。现目前卫星通信业务按照业务内容可以分为以下几个方面:广播电视、移动通信、宽带通信和固定通信。其中近些年来，各通信业务中,卫星电视业务收入在通信业务发展极为迅速，在占整个通信服务中收入的80%左右。卫星广播也取得了良好的发展，近五年来每年都以10%增速在增长，使用用户数量也不断增多，接一近亿人次使用。随着各种智能终端的普及，也带动了卫星移动通信的发展。从2010年到2015年，全球的卫星高清频道增加了250%，预计到2020年这一数据会到500%，卫星高强电视将作为卫星通信应用中的可持续增长点,推动卫星通信产业的发展。对通信产业的发展现状进行统计，发现通信产业现在正积极健康的发展，各个行业之间的结构比例都保持着一定的稳定；现在卫星通信产业各行业之间由之前的相互竞争，现在变为更多的技术合作，相互依赖，且这种合作关系在未来会成为一种常态，推动卫星通信产业的快速发展。其中,在卫星通信业务中，卫星电视和广播依然具有强大的市场潜力,在未来几年内都会快速发展。
2我国卫星通信的现状
2.1发展现状
我国卫星通信事业的发展已经有几十年的历史，在这几十年间，取得了巨大的进步，具体的讲有以下几个方面：(1)空间段的建立出具规模，保证了卫星固定通信业务的资源稳定性。目前，我国可利用的卫星资源众多，如：亚洲2号、亚洲4号、亚太6号等等，并且在未来我国卫星通信产业也作了长远规划。(2)满足各种业务要求的通信网基本建成，可以对地面通信网起到完美的补充作用，且也能提供延伸和应急备份的作用。(3)大规模功能齐全的卫星电视广播传输网已经建成，我国广播电视覆盖率大大增加，其中卫星电视广播系统、卫星远程教育系统、卫星视频会议系统等方面都能覆盖全球绝大部分地区，其中对网络“村村通”工作的推进和实现起到了重要作用。(4)在卫星通信应用市场上取得了十分快速的进步，但任然有十分令人看好的发展空间。
2.2存在的问题
我国卫星通信业务近年来取得了十分明显的进步，但同发达国家相比，无论在技术应用上或者在使用规模上都有一定的差距。此外，在卫星通信业务上，技术创新也是关键，也正是我国现在存在的主要问题。归结起来，现目前我国卫星通信现在存在以下几个方面的问题：（1）卫星转发器：目前民用通信卫星资源在我国资源匮乏，此技术应用在规模、性能等方面与国外商用通信卫星相比都有一定的差距；对滴静止轨道数量稀少，限制了我国在现有基础上增加转发器的可能。（2）卫星移动通信：现目前我国使用的商用卫星通信系统都是国外研发的，这是未来创新开发的主要突破点，一直使用国外系统会存在着一定的商业泄密风险。（3）市场开发：卫星通信产业可以应用的市场远不止前文提到的，在卫星通信广播等市场上具有巨大的潜力。市场开发，需要采取充分准备、有效开发的方式。
3发展我国卫星通信的几点思考
卫星通信产业作为航天产业的重要组成部分，在我国的战略发展中有着举足轻重的地位，卫星通信产业的积极发展也会推动我国国防军工实力的发展。基于本文分析分查阅资料，本文提出以下几个思考：（1）市场是产业的动力。当前，在技术应用和使用规模上我国的卫星资源虽然比起发到国家来说有一定差距，但我国在通信卫星产业上存在着广泛的市场空间，充分进行市场开发就能推动通信卫星产业的发展。（2）通信卫星的轨道选择应该多样化。卫星通信的发展造成了轨道拥挤等问题，未解决这一问题，在卫星通信轨道上就应该多样化选择。（3）覆盖范围以国内为主。国发市场开发已经趋于成熟，与其竞争不会有多大优势。应该把目光放在国内市场上，积极开拓市场。（4）增强卫星固定通信。在卫星通信的应用种，应该积极推进数字电视网络的应用，开拓这一具有非常大潜力的市场来推动我国卫星通信产业的发展。
4结束语
卫星通信产业影响着人们生活的方方面面，同时在国家战略层次上也是需要不断推进研发的产业，推动卫星通信产业的发展，可以为实现“中国梦”作出积极贡献。
参考文献:
[1]李洪钧，刘榕，韩福春等.浅析卫星通信发展现状及对策[C]//中国通信学会.虚拟运营与云计算――第十八届全国青年通信学术年会论文集（上册）.中国通信学会，2013.
[2]张更新，谢智东，谭哲.卫星通信的发展现状及产业发展综述[J].数字通信世界，2015.
卫星通信的作用范文4
【关键词】油田数据传输工程；卫星通信技术；运用
前言
随着我国科学技术的不断发展和完善，更多的技术在社会领域中发挥重要作用。石油资源是国家发展的重要能源，在油田的勘探、以及油田数据传输中，卫星通信技术发挥出了重大的作用，推动了我国石油事业的发展。因此，我国石油行业必须对卫星通信技术给与足够重视，充分发挥卫星通信技术的重要价值。
1卫星通信技术概述
在当前时期，卫星通信技术得到了较快的发展，已经广泛应用于社会多个领域中。而将卫星通信技术同油田施工项目有效结合，能够促进油田施工项目工作效率的提升，对于油田工作具有一定的积极作用。相对来讲，油田工程中所运用到的卫星通信技术，是一项较为系统、复杂的技术，需要对多方面进行综合考虑，特别是对人才的使用方面[1]。而石油勘探往往是在人烟稀少、荒凉偏远的沙漠、戈壁地区开展工作，同总部距离较为遥远，并且常规通信信号非常弱，恶劣的工作环境导致通信较为困难。而卫星通信模式的应用，就是充分发挥出人造卫星的功能，通过对无线信号的转发，实现相互之间的通信。卫星通信具有非常全面的优势，比如说较大的覆盖区域，较远的传输距离，并且通信不受到地理环境因素的影响，具有可靠稳定的特点。现阶段的卫星通信技术，经过过年不断的发展，进一步加强对宽带综合信息传输通道的应用，有效的提升其通信效果。对于油田在较为荒凉偏远的地区进行勘探，通过VAST卫星通信系统，可以解决油田数据传输问题。
2油田数据传输工程中卫星通信技术模式的应用
（1）网络通信。卫星通信技术模式能够全面覆盖实际施工场地，并且能够同总部有效连接。利用卫星通信技术，可以帮助施工人员更为方便的开展相关活动，在实际现场即可登录石油企业的内部网络，实现文件信息的上传和下载，实时接收和发送油田数据信息。（2）语音通信。利用卫星电话，能够同外线电话进行通信，油田总部人员能够利用任意电话实现同施工现场的连接，实时进行施工内容沟通，提出指导性意见，不仅为施工工作带来了便利，并且能够在一定方面节省了通信资金。（3）远程数据传输。在油田施工过程中，油田总部对数据信息的获取提出了很高的需求，必须保证油田数据信息的实时性和准确性，利用卫星通信技术模式，能够有效构建一套数据传输体系，充分结合数据的实时获取、数据的远程传输、以及数据信息的等内容，有效的将施工现场同总部连接起来，将现场油田数据信息及时传送到总部，保证了信息数据的准确性和实时性，并且可以以曲线图、或者数据表的形式进行展示，更为方便进行总结和分析，充分发挥出卫星通信技术的作用。总部管理人员、以及地质研究人员只需浏览器，即可实现对现场情况的全面了解，同时可以开展相关施工指导和命令的下达，保证油田工作能够安全生产[2]。（4）远程决策指挥。利用卫星通信技术，可以有效解决相关施工管理人员，频繁在现场与总部之间来往的情况发生，不仅有效的降低费用的支出、以及精力的浪费，并且能够有效解决油田数据信息传送不及时、不全面、不直观等问题。利用卫星通信技术，可以同视频会议系统充分衔接，构建远程远策平台，帮助总部及时了解现场动向，实现油田施工现场的远程指导。
3油田卫星通信系统的优化
①由于油田施工的特殊性，对于数据传输提出了较高的要求，所以优化油田卫星通信系统，对于开展野外油田勘探工作相当具有必要性，有效提升工作效率和质量。通过控制油田数据量、以及传输率，能偶保证数据信息传递的有效性，满足卫星通信相关协议[3]。进一步了解卫星通信信息的双向不对称性，能够促进带宽接入的稳定运行，保证用户数据获取的需求得到满足。②利用Ku波段卫星室外设备，能够使油田数据信息的传递稳定性得到提升；在油田数据传递阶段，需要利用变频器、或者功率放大器，保证电源设备、以及微处理器都能够稳定运行。通过控制对Ku天线口径，有利于提升信息回传速率，及时解决油田工作所需，满足油田信息数据传输的需求。
4总结
卫星通信技术，为我国石油领域的发展开辟了全新的途径，在油田数据传输工程中，合理利用卫星通信技术，能够有效满足各项生产所需。总而言之，卫星通讯系统的成立，有效的保证数据传输的准确性和及时性，突破了传统管理模式中的限制，使油田数据信息可以以更为可靠、直接的方式传送到总部，进而提高管理水平，降低石油勘探风险。
参考文献
[1]张世杰.油田数据传输工程中卫星通信技术模式的应用[J].科技创新与应用，2013（30）：88.
[2]王迅达.卫星通讯技术在石油勘探中的应用探讨[J].信息系统工程，2014（8）：88.
卫星通信的作用范文5
关键词：小卫星；通信系统；作用；研究；意义
卫星通信技术在军事、政治、工业、生活等方面均具发挥着重要作用，而相比之下，小卫星则更具有大型同步卫星所无法实现的众多优势而受到国内外研究学者的重视，同时，卫星向小型化趋势发展也是全球卫星产业的主要发展方向。我国从21世纪初期开始着手小卫星的相关研制和发射工作。
1 小卫星的技术优势
第一，荷载较少小卫星在每次的任务中一般仅需要装载一种特殊设备，进而很好地避免了大型卫星中出现的荷载间复杂配比问题。
第二，研制时间短、费用低小卫星的研制一般只需经过一到两年，同时相关的研究经费也相比大型卫星明显降低，因此更具有经济性，更体现其实践意义。
第三，重量轻小卫星的重量一般较小，就当前国际情况来看，最微型的小卫星的质量仅有几百克，体积也很小，因此功能密度大，模块可多次利用。
第四，信号覆盖范围广，由于小卫星具有较强的组网能力，因此能够形成精度较高，功能强大而且信号覆盖范围广的星座系统，进而易于补网和星座功能稳定的优势。
第五，减缓频率压力小卫星的星座中包括多颗卫星，可以频率复用，因此具有减小空间任务所具有的频率压力。
2 小卫星通信系统主要技术简介
卫星在通信中起着中转作用，即将地球站传送来的信号经过变频和放大转送到另一端的地球站，地球站是卫星与地面信息系统的链接点，用户通过地球站途径进入卫星通信系统中，形成链接的电路信号链；为了确保系统的运行正常，卫星通信系统必须和地面的监测管理系统和测控系统想链接，测控系统能够对通信卫星运行的轨道进行检测和控制，以保证地面检测系统能够对卫星所传送的通信信息进行有效的监控，保证系统安全与稳定的运行。小卫星通信的关键技术主要有通信系统的链路预算以及接收机参数估计技术和同步技术等，其中链路预算技术是设计小卫星通信系统的主要计算方法和参考依据，精确的链路预算能够确保通信系统的稳定运行。近年来，通信系统接收技术和相应的算法逐渐由信号模拟技术向数字化转变；由于卫星通信整体码速率有所提升因此对接收机的信息处理速度以及算法的复杂度、同步速度和稳定性也提出了更高的要求；信息传输量的大幅增加使得遥测领域中逐渐采用比特传输速率更高的调制方式；由于卫星通信系统在数字通信过程中的发射机和接收机的晶振不同，以及移动平台引起的多普勒效应，造成发射机和接收机之问会产生相位和频率的偏移，这种多普勒频移一般较高，即便在频偏较大时，接受同步技术也应能够正常工作，即捕获带宽较大。
3 小卫星通信系统关键技术简介
3.1 链路预算技术
链路预算，即对一通信系统中发射设备，传送信道以及接收设备的通信链路的变化情况进行的全面核算，是对小卫星通信系统性能的评价，具体而言是从发射端的信源起始，通过编码、调制、变频等多项操作，将信号通过天线发射出去，再由信道进行传输，最后到达接收天线处由接收机进行信息处理，解调所需信息。其重要性在于：
第一，可确定系统工作是否满足系统实际需要。
第二，通过计算链路余量检查系统能否满足设计要求。
第三，验证在部分设备具有硬件限制的情况下链路其他部分能否进行弥补。对于模拟电路来说，该性能指标是基带信道的信噪比；对于数字电路来说，其性能指标是基带信道上测得的误码率；卫星链路分为两种信号路径：由地面站到卫星的上行链路和从卫星到地面站的下行链路，其中上行链路的信号发射过程包括编码调频上变频放大功率等操作，信号从天线传送到小卫星的接收端，而下行链路则包括低噪声放大下变频解调解码等操作，是地面站对接收信号的处理操作。与通信系统链路预算有关的数据因素有天线特性，传输距离最大值，信号发射/接受功率，热噪声，信噪比以及接收系统的质量。
3.2 同步算法
无论是接受哪种形式的调制信号，接收机同发射机都必须保持同步，对于数字调频技术而言，有载波同步和码元同步两种基本同步模式，前者是对载波频率以及相位进行估计，后者则是对定时抽样时钟进行估计。由于发射信号在卫星通信的传输过程中必然存在一定延迟，因此产生了载波相位的偏移，同时由于其在传播过程中受到噪声干扰和多普勒效应影响，还会产生频率偏移，因此同步技术是数字通信中的关键技术，研究调制信号的载波同步和码元同步技术能够保障卫星通信系统可靠、有效、快速的运行。由于载波同步算法利用的是判决反馈环路的模型，是在时钟已同步的基础之上才能进行，因此载波同步应位于码元同步滞后才可工作。以先码元同步再载波同步的模式为例，模拟信号被天线接收后，由ADC转换为数字信号，再将频带信号通过下变频转变为基带信号，之后通过码元同步和载波同步对有载波偏差以及时钟偏差的信号进行估计，最后解调输出，码元同步位于载波同步前，以码元时间为基本数据处理周期，对相关硬件的要求较低，同步性能较好。
3.3 型号参数
估计卫星通信信号的参数估计是重要的非合作通信接收技术，因为对信号的频率和调制方法等重要数据进行检查和估测是保证解调准确和达到监视、截获信息的目的的重要方法，以便为侦察系统的工作打好基础。小卫星通信系统的常用解调方式有BPSK解调、QPSK解调、CPM解调、SOQPSK解调等。一般情况下，欲通过卫星通信捕捉信号，接收系统的带宽需远大于信号带宽，应使用宽带接收机。
4 结语
小卫星通信系统具有的多重优势使其在当今世界范围内的卫星通信领域得到广泛的应用，吸引了众多研究学者，本文针对其中的几项关键性技术进行了简单说明。卫星通信的作用范围广，涉及的技术种类众多而且较为复杂，需要我们不断进行深入研究和实践，进而推进卫星通信向小型化方向发展。
参考文献：
[1] 杨猛.卫星通信系统技术及其未来发展分析[J].中国科技纵横，2014（14）：52-53.
[2] 沈宙，马忠松.高速卫星通信中全数字载波同步算法的研究[J].国外电子测量技术，2014，33（04）：36-39.
[3] 朱杰.极轨气象卫星数传链路雨衰影响[J].气象科技，2014，42（01）：54-61.
作者简介：王富德（1994―），男，辽宁鞍山人，沈阳理工大学学生。
卫星通信的作用范文6
【关键词】卫星通信技术;应用体会;未来趋势
卫星通信不但通信容量大、通信距离远，而且组网灵活，线路质量安全可靠，具有许多其他通信手段无法比拟的优点。全球信息化的速度越来越快，信息朝着复杂化、多样化的方向发展着，通信也进入到一个快带、高速、可移动、多媒体的时代。卫星通信虽有诸多优势，却也存在一定的不足，如抗干扰能力差、运营成本高、通信时延长且测控技术复杂，尽管如此，但其是以无线电波通信系统为基础的，且随着进一步的研究，卫星通信技术的开发和应用都有新的突破。
1.卫星通信的现状及问题
1.1 高速数据业务需求的瓶颈
现代通信的主要特征就是移动通信和互联网的应用，在宽带上，卫星通信没法和光纤相比;在移动特性上，卫星通信也比不过地面蜂窝移动系统的性价比。卫星通信在过去的骨干网中发挥着相当重要的作用，由于带宽限制，被光纤通信逐步代替。分组交换技术已得到成功应用，而传统的卫星通信主要是以频分、码分多址为基础的，满足不了高速数据业务的需求。例如，作为ATM网络的重要参数，时间透明和语义透明在卫星通信系统中极差。由于存在长时延，导致LAN中差错控制协议难以再满足要求。因此，对于地点比较远的LAN，在借助卫星通信实现互联时，转换协议必须快速有效，且需降低时延带来的影响。
1.2 卫星通信应用宽带IP的难度
当前，宽带IP系统的传输技术大都是以ATM技术为基础的，据有关研究数据表明：ATM性能可达到ⅡU-TG.826和Ⅰ356的要求。系统如果采用FEC技术、RS块状编码等技术，可保证卫星链路满足准光线的质量。
由于与当前的卫星传输技术存在很大差异，卫星ATM的实施相当复杂。以其分层实现为例，对此有两种不同观点：一是将ATM协议和非ATM协议叠加起来，并不改变目前的协议结构;二是完全采用ATM结构。
就前者而言，其优势在于，卫星平台的协议标准是透明的，且访问协议不会被外网看到，在关口站就停止了，因此也无需对现有的标准做任何修改。其不足之处在于，对不同的协议，很难做到为全部提供的转换方式都为最佳。有此分层结构的ATM称之为非ATM的ATM封装。就后者而言，其优势在于，在一个高度集成的星地ATM环境比较适用，不足之处是协议过于复杂，需要做大量修改。
2.现代现代卫星通信的关键技术
2.1 数据压缩技术
数据压缩技术得到广泛应用，尤其在数据处理领域，发挥的作用越来越大。不管是静态的压缩，还是动态的，在能量或时间上都能为通信系统带去高效率。当前的多媒体压缩有两个公认的标准，一是CCⅡT的H.26标准，二是ISO对静止图像压缩编码的标准。其中的MPEG62在设计上使用了面向对象的方式，将交互性以及多媒体同步、实时交换和最终形式等作为重点考虑对象，目前，多媒体卫星通信系统就使用的这一技术。
2.2 多媒体准信息同步技术
大致可将多媒体信息分作两类：一是连续同步，即媒体之间连续两个小时以上的视频或音频的同步;二是时间驱动的同步，即一个事件和因其导致的相应动作的同步。卫星多媒体通信要实现信息的同步，可通过反馈法、缓冲法以及时间戳法来完成。当前已开发出“多业务流同步协议”和“多信息流会话协议”，前者和同步时钟近似，后者主要支持分布式协议应用中的时间因果。
2.3 智能卫星天线系统
因为要传送多媒体信息，通信系统的宽带有了限制，最少得2500MHz，为此，多媒体通信系统选用了Ku甚至Q和V波段。但是K以上的波段具有相当严重的雨衰，卫星功率也受到了很大的限制。所以，智能高性能天线的研究工作已是一个重要问题。为使多波束具有更大的覆盖范围，可通过多波束快速跳变系统来实现;在低轨道系统中，地面的接受天线可借助蜂窝煤式的天线覆盖图做同频再用，且具备跟踪的功能;星上天线多使用相控天线;对同步轨道的系统来说，可使用多馈源或相控阵天线构成蜂窝式覆盖图。
2.4 宽带IP卫星通信技术
快带IP主要有两个方向：一是系统结构继续沿袭卫星ATM;二是完全放弃固有的ATM协议，建立一套新协议。
2.4.1 改进ATMA
在未来，宽带卫星网和地面ATM/BISDN一起构成宽带Internet网。为了使Internet业务能够更好地被传送，必须强化其TCP的此乃功能。ATM信元的传输是依靠地面终端利用卫星上的交换机通过开设虚通道来实现的。为了能够有效地控制拥挤堵塞现象，VC管理和流量控是必须要采用的途径，此外，还需地面终端为控制ATM网和IP网间的拥挤堵塞提供相应的机制。对于卫星上的ATM交换机，则必须使用信元和VC级的业务量管理机制。TCP主机需要建立各种可靠的控制拥塞的机制，以便宽带利用能够有效地实现，不过就目前而言，算法还达不到统一，还需要更深层的研究。
ATM与BISDN要想互联成功，必须对ATM网采用多媒体的业务管理。ATM技术比较适合以固定的方式接入，在移动卫星通信中，当前移动管理的协议效率比较低，需要采取新的管理方案来解决这一问题。
2.4.2 建立新系统协议结构
这些年来，多媒体技术以及IP技术广泛运用于卫星研究中，已成为一个热点话题。在1999年举办的WP4B会议上，会议通过了二者应用于卫星的新课题提案，这十分利于宽带卫星通信的进步。
专业人士认为，在未来，IP极有可能代替ATM成为通信网络技术的主流，其关键技术有卫星IP网络结构、IP保密安全协议等。
2.4.3 空间激光通信技术
这是一种光通信技术，以激光光波为载波，以大气为传输介质。
它同时具备微波和光纤通信的优势，在尺寸、宽带以及功率上都较有优势，且其波束小、波段窄，不易被截获，具有较高的安全性。
3.卫星通信的发展前景
卫星通信技术不断进步，系统能力也得到大幅度提升，尽管在开发时会出现一定的风险，但其发展的潜力巨大。
首先，卫星通信系统能够独立成网，无需再通过地面的电信网，而直接服务于公众，这对那些缺乏地面通信设施但有通信需求的地区意义十分重大;
其次，现在发展的卫星通信系统，其频段多、容量大，必将成为地面信息高速公路中不可或缺的部分;
第三，在今后的卫星通信发展中，综合卫星业务将成为其主流方向，它进一步联通了地面的各种业务传输网，并与之一起建立起海陆空立体通信网。
此外，在移动卫星通信方面，尤其是中低轨卫星通信，能够保证全球个人通信得以有效实现，第三代移动通信的发展，促使人们能够进入到真正的个人通信时代。
4.结束语
卫星高新技术层出不穷，其功能不断完善扩大，应用领域也必定越来越广。且在新时代，卫星通信潜力巨大，发展空间广阔，占据的地位相当重要，与光纤通信结合，为今后人类通信更好地服务。
参考文献
[1]王世强，侯妍.卫星通信系统技术研究及其未来发展[J].现代电子技术，2009，32（17）：213-215.
