卫星通信技术新发展分析

卫星通信技术新发展分析

【摘要】随着科学技术以及我国国民经济的飞速发展,我国在卫星通信技术领域已经取得了空前的成就。自20世纪90年代以来,卫星通信技术已经发展到新的高度,目前卫星通信技术已经在我国各个领域得到利用,包括遥感、测量以及通信等方面,甚至在军事方面也受到广泛运用。卫星通信技术以其组网方便,覆盖范围广等优势成为目前全球通信中的关键。随着全球化趋势的推进以及科学技术的进一步发展,卫星通信在未来发展前景广阔。本文将结合实际具体分析卫星通信技术的新发展。

【关键词】卫星通信技术;新发展;趋势

2013年的6月20日,第一位中国女航天员王亚平给全国的中小学生带来一场太空授课,这堂课持续了40min,在这40min高质量的视频传输以及天地通话中,卫星通信技术发挥了至关重要的作用。随着我国社会经济以及科技水平的飞速发展,我国卫星通信技术已经取得了巨大的成就。从1970年4月24日我国的第一颗人造地球卫星“东方红”一号到如今我国自主研制的北斗卫星导航定位系统,不论在军用方面还是民用方面,卫星通信技术在我国各行各业已经得到广泛利用。卫星通信技术主要优势在于组网方便迅速、覆盖范围广、传输质量高以及通信容量大等,并且成本相对于其他通信技术成本较低,卫星通信技术已经成为全球通信中必不可少的关键工具,是信息化的支柱。在技术发展以及社会需求的双重推动之下,卫星通信技术正在向一个新的阶段发展,卫星通信技术必将是国际社会所关注的一个重点与热点。文章接下来将结合卫星通信技术的发展现状分析卫星通信技术的新发展。

1卫星通信技术的基本概念以及发展历程

我们知道无线电波是可以用来通信的,而卫星通信技术是地球上的无线电通信站利用人造卫星作为无线电波的中继站来进行通信,所以可以说卫星通信技术是地面上的微波通信技术的继承与发展,卫星通信技术是现代通信技术的一项重大成果。整个卫星通信系统主要是由地球无线电通信站以及太空中的人造卫星所构成的。在卫星通信系统中以同步卫星(又称静止卫星)最常用,其位于地球赤道上方36000km的高度,自转方向和自转周期均与地球保持一致,从而实现相对静止。理论上来说,只需要三颗同步卫星就可以实现除两极以外全球范围内的通信。卫星通信技术发展到现在也就七十多年的时间。1945年,英国物理学家克拉克于《无线电世界》中第一次提出利用人造地球卫星实现通信的想法。此后,经过10多年的试验,1957年,苏联发射了世界上的第一颗人造卫星。20世纪60年代,美国宇航局发射了第一颗同步卫星,并首次实现卫星通信。到目前为止,世界各国的卫星通信技术在全球定位导航系统中的应用取得了很大的成就,包括美国GPS导航系统,我国的北斗导航系统以及欧洲伽利略导航系统等。

2卫星通信技术在我国的发展现状

我国第一颗人造卫星“东发红”一号于1970年4月24日成功发射,从此开船了中国卫星通信技术的新纪元。到如今的21世纪,虽然我国卫星通信技术取得了很大的进步,然而与发达国家相比还是有较大的差距。我国已经建立了上千做地球站和卫星通信系统,卫星通信网络在国家安全、航天航空、交通、天气预报等多个领域卫星通信网已经建立完善。然而我国卫星通信技术利用最多发展较好的还是卫星固定通信、卫星移动通信、卫星宽带通信以及卫星电视广播几个方面。卫星固定通信方面,空间段的建设大大发展,相应的卫星专用通信网、卫星公用通信网发展较好。卫星移动通信方面,由同步卫星工程的便携式的用户终端的通信系统运营状况良好,但是中低轨道的卫星通信系统还有较大的发展空间。我国是国际海事卫星组织成员国之一,可以为亚太地区、印度洋以及太平洋近5000个终端提供相关的通信服务。卫星电视广播方面,我国正在大力发展国内的卫星电视直播系统,前期的部分工作已经按部就班的展开。卫星宽带通信方面,是我国未来发展的重点项目。

3卫星通信技术的未来发展趋势

在社会需求以及科技发展的双重推动之下,卫星通信技术在未来必将会有更大的发展。

3.1卫星宽带通信技术

目前GEO卫星轨道的资源越来越拥挤,并且频谱资源也越来越紧缺,所以在未来将会有更多的卫星通信会使用EFH的频段资源,甚至会采用更高的频段。从相兼容的角度以及经济效益来看,将Ka/Ku混合使用是一种更为明智和经济的选择,未来其会成为传输信息通信的重要的一部分。

3.2在IP基础上融合多种通信的网络

宽带信息网络是现阶段多媒体传输业务的重要基础,“泛在通信”是目前大力发展的方向,其综合蜂窝、有限、卫星以及Wimax等多种方式。卫星通信和地面信息传输系统相结合,主要可以发挥两大优势。一方面可以给用户提供直接入户的卫星宽带的连接服务;另一方面,有利于因特网信息的跨国传送,大大减小延迟。

3.3自适应的信道分配技术

该技术有较强的灵活性以及自组织性,可以自适应的处理业务流以及资源分配,使得高码率的用户和低码率的用户得以共存,并可以综合兼容其他的一些广播通信的规则,支持无线因特网、视频会等多媒体业务,可以使得卫星通信更加多样化。

3.4天基路由技术

美国于2009年的11月发射了国际通信卫星-14,其携带了IRIS荷载,为一互联网路由技术为基础的军事卫星通信提供了可能性。IRIS结构可以灵活的实现多点分配、重新配置以及按需编路等功能,可以给用户提供更为灵活的IP网络来进行数据、视频、声音等通信。在天基路由技术的支持下,同心容量可以扩大五倍以上,并大大缩短通信的时间。

3.5“动中通”技术

顾名思义,“动中通”技术就是在移动的条件下对升空平台或者卫星进行实时跟踪,并可以不间断的传递多媒体信息。在运动的过程中,可以根据载体姿态变化的情况进行计算,从而调整天线的角度。该技术在军事方面有着广阔的应用前景,可以使得机动部队在高速移动的同时实时通信并且不必停下来调整天线的方向。然而卫星通信技术还存在着不足之处,如传输延迟较大,链路干扰、丢包率高等。我们知道无线电波的速度和光速一样,但是无线电波的传输需要一定的时间,根据卫星高度来算,大约有0.5~0.8s的。所以未来采用新的算法以及优化网络层是改善卫星通信的一项重要工作。除此在外,卫星通信技术在高纬度地区存在盲区,星食和日凌现象会影响通信。卫星的寿命一般不超过二十年,所以卫星寿命较短。未来卫星通信技术想要实现更大的突破,急需解决这些问题。未来卫星通信大力发展技术还有卫星光通信技术、多波束天线技术、星上处理技术、星地融合技术等。卫星光通信技术利用激光信号传递信息,其传输速率高、可靠性强、频带宽、功耗低。多波束天线技术以可有效改善信号衰减问题,并增加了通信容量和频谱利用率。星上处理技术可以灵活调整波束、灵活交换信道,提高卫星通信的效率。北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球定位与通信系统,也是我国未来在卫星通信领域大力发展的项目。

4结语

综上所述,未来卫星通信技术的发展前景十分广阔,在充分利用好现有优点的情况下,应当克服不足之处,向低延迟、高质量、小型化、智能化等方向发展,并充分发展利用新技术,只有这样我国的综合国力才能大大提升。

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作者:李吉 单位:中海油信息科技有限公司湛江分公司