1、第二篇 衛(wèi)星通信 衛(wèi)星通信部分的主要內(nèi)容第6章 衛(wèi)星通信概論 第7章 衛(wèi)星通信系統(tǒng) 第8章 衛(wèi)星通信系統(tǒng)信號(hào)傳輸技術(shù) 第9章 衛(wèi)星通信網(wǎng) 第六章 衛(wèi)星通信概論6.1 衛(wèi)星通信的概念 6.2 衛(wèi)星通信的發(fā)展 6.3 衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述 本章主要內(nèi)容6.1衛(wèi)星通信的概念 6.1.1 基本概念 什么是衛(wèi)星？FIG衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)或反射無(wú)線電信號(hào)，在兩個(gè)或多個(gè)地球站之間進(jìn)行通信的技術(shù)宇宙通信的三種形式 地球站與宇宙站之間的通信； 宇宙站與宇宙站之間的通信； 通過(guò)宇宙站轉(zhuǎn)發(fā)或反射實(shí)現(xiàn)的地球站之間的通信。衛(wèi)星通信是宇宙通信的第三種形式。 (通信雙方能夠看到衛(wèi)星 FIG)靜止衛(wèi)星（

2、FIG COLOR）6.1.2 衛(wèi)星通信的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)通信距離遠(yuǎn)，且費(fèi)用與通信距離無(wú)關(guān) 覆蓋范圍大，且便于實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接通信 通信頻帶寬，傳輸容量大，能傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)類(lèi)型多 便于地球站自行檢測(cè)所發(fā)射信號(hào)的質(zhì)量 機(jī)動(dòng)靈活 通信線路穩(wěn)定可靠，傳輸質(zhì)量高缺點(diǎn)要有高可靠、長(zhǎng)壽命的通信衛(wèi)星。 靜止衛(wèi)星在地球兩極地區(qū)有通信盲區(qū)，在高緯度地區(qū)的通信效果不好 （FIG）靜止衛(wèi)星的發(fā)射與控制技術(shù)比較復(fù)雜 抗干擾性能差 保密性能差 靜止衛(wèi)星通信具有較大的傳輸延遲和回聲干擾 靜止衛(wèi)星存在星蝕和日凌現(xiàn)象 星蝕和日凌6.1.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述 衛(wèi)星通信線路 2、使用的頻段 工作頻段的選擇應(yīng)著重考慮以下因素： 該頻段電磁波應(yīng)能

3、穿過(guò)電離層，大氣吸收小，傳播損耗和外界附加噪聲小。 可供使用的帶寬大，以便盡可能增大通信容量。 較合理地使用無(wú)線電頻譜，盡量避免與其它通信系統(tǒng)之間產(chǎn)生互相干擾。 能充分利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)和設(shè)備，并便于與現(xiàn)有通信設(shè)備接口。關(guān)系到衛(wèi)星通信系統(tǒng)的性能： 通信容量、通信質(zhì)量。 通信可靠性。 設(shè)備的復(fù)雜程度，如天線尺寸、接收機(jī)的靈敏度等。 衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射功率 具體頻段值6.2 衛(wèi)星通信的發(fā)展大致可分為五個(gè)階段： 第一階段：1945至1964，1945英的Arthur C.Clarke 美國(guó)、前蘇聯(lián)先后研制出的低軌道無(wú)源、有源及準(zhǔn)同步實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星1951 年 微波中繼 Bell Lab Microwave

4、Radio-Relay Skyway The system was designed to carry television signals as well as telephone messages PIC1954年 Bell Lab 發(fā)明The Solar Cell PIC 1957年10月4日前蘇聯(lián)拜科努爾航天中心發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星P本體是一只用鋁合金做成的圓球，直徑58厘米，重836公斤。圓球外面附著4根彈簧鞭狀天線，其中一對(duì)長(zhǎng)240厘米，另一對(duì)長(zhǎng)290厘米。衛(wèi)星內(nèi)部裝有兩臺(tái)無(wú)線電發(fā)射機(jī)頻率分別為20005及40002兆周，無(wú)線電發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)，采用一般電報(bào)訊號(hào)的形式，每個(gè)信號(hào)持續(xù)時(shí)

5、間約03秒，間歇時(shí)間與此相同。此外還安裝有一臺(tái)磁強(qiáng)計(jì)，一臺(tái)輻射計(jì)數(shù)器，一些測(cè)量衛(wèi)星內(nèi)部溫度和壓力的感應(yīng)元件及作為電源的化學(xué)電池。它距離地面最遠(yuǎn)時(shí)為9641公里，最近時(shí)為2285公里，軌道與地球赤道平面的夾角為65度，以962分鐘時(shí)間繞地球1周，衛(wèi)星在天空中運(yùn)行了92天，繞地球約1400圈，行程6000萬(wàn)公里，于1958年1月4日隕落1960年4月美國(guó)發(fā)射了Echo-1 (后來(lái)Echo-2、現(xiàn)代Echo-3P)1962年7月，美國(guó)AT&T發(fā)射了第一顆有源通信衛(wèi)星Telstar I首次實(shí)現(xiàn)了穿過(guò)大西洋的電視信號(hào)和電話信號(hào)的傳輸 V 1964年發(fā)射了“辛康3”（SYNCOM-3） 第二階段：始于19

6、65年，國(guó)際衛(wèi)星通信組織（INTELSAT）的靜止衛(wèi)星(EARLY BIRD)開(kāi)始提供全球商業(yè)服務(wù)，主要用于傳輸長(zhǎng)途電話、傳真和電視信號(hào)；6.2 衛(wèi)星通信的發(fā)展（C1）第三階段：1973至1982年，主要提供電話、電視和基本數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)，并提供移動(dòng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)，如INTELSAT、INMARSAT、INTERSPUTNIC等為陸地、空中、海上的用戶(hù)提供固定和移動(dòng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)；第四階段：1982到1990，逐步應(yīng)用于專(zhuān)用商業(yè)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)網(wǎng)、數(shù)話兼容網(wǎng)，提供壓縮視頻和音頻傳輸服務(wù)；衛(wèi)星直播業(yè)務(wù)出現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)，播放大量的電視節(jié)目。VSAT網(wǎng)絡(luò)得到了迅猛發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于公眾電話/數(shù)據(jù)網(wǎng)、信息服務(wù)網(wǎng)、銀行

7、、證券、民航、石油、海關(guān)、交通、軍事、教育、新聞、醫(yī)療和經(jīng)貿(mào)等專(zhuān)用網(wǎng)。 第五階段：1990年至今，LEO、MEO和混合式軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于全球電信網(wǎng)、衛(wèi)星移動(dòng)電話，以滿足寬帶和移動(dòng)用戶(hù)的各種需求。尤其是TCP/IP技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展，給傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信注入了新的活力，使衛(wèi)星通信的應(yīng)用及業(yè)務(wù)進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期。JUNK6.2.1 國(guó)際衛(wèi)星通信的發(fā)展 1、國(guó)際衛(wèi)星通信系統(tǒng)(1)INTELSAT國(guó)際通信衛(wèi)星組織（國(guó)際通信衛(wèi)星公司）成立于1965年11月，總部:華盛頓IS系統(tǒng)是世界上建立最早、發(fā)展最迅速、服務(wù)遍及全球的國(guó)際衛(wèi)星通信系統(tǒng)，自1965年發(fā)射IS I以來(lái)，已先后推出了九代（IS

8、IIS XI）衛(wèi)星，承擔(dān)了大部分國(guó)際通信業(yè)務(wù)和全球性電視廣播業(yè)務(wù)。為近200個(gè)國(guó)家和地區(qū)提供衛(wèi)星通信服務(wù)。前后一共發(fā)射衛(wèi)星近50顆，目前在軌衛(wèi)星有20余顆。 2001年7月，改組 INTELSAT CO. , LTD. V(2) INMARSAT國(guó)際海事衛(wèi)星通信組織 INMARSAT成立于1979年7月，是全球第一個(gè)提供衛(wèi)星移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的國(guó)際性衛(wèi)星組織，為海上船只提供商用通信、求救及救援服務(wù)。目前在軌衛(wèi)星共9顆，其中INMARSAT-2為4顆，INMARSAT-3為5顆，3顆第四代衛(wèi)星的發(fā)射已經(jīng)列入發(fā)射計(jì)劃 1999年重組為商業(yè)公司（Inmarsat Ltd.）。(3) EUTELSAT歐洲通

9、信衛(wèi)星組織成立于1985年，總部:巴黎，由47個(gè)國(guó)家共同組建。主要服務(wù)區(qū)域:歐洲、中東地區(qū)、亞洲西南部、南北美洲。目前在軌衛(wèi)星20余顆，全部為靜止衛(wèi)星。 2001年重組為一個(gè)商業(yè)運(yùn)營(yíng)公司，其主要業(yè)務(wù)范圍包括：廣播電視節(jié)目傳送、專(zhuān)用通信網(wǎng)、Internet、移動(dòng)通信等。2、國(guó)家和區(qū)域衛(wèi)星通信系統(tǒng) 各國(guó)衛(wèi)星通信系統(tǒng)能迅速地發(fā)展的原因： 一是由于國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)展的需要，在發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家，信息流通量與日俱增，對(duì)通信的需求量急劇增加；在發(fā)展中國(guó)家，其經(jīng)濟(jì)和文化教育的發(fā)展，也迫切需要改善其通信網(wǎng)絡(luò)。 二是衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展，使衛(wèi)星線路成本大幅度下降，為各國(guó)國(guó)內(nèi)通信建設(shè)提供了一條現(xiàn)代化的、較為廉價(jià)

10、、建設(shè)周期較短的途徑。主要公司：美國(guó)的SBS、GTE、SPC、澳星、日本的CS、意大利的ITALSAT、阿拉伯的Arabsat、巴西的Brasisat、印度的Insat、印度尼西亞的Palapa，還有主要為我國(guó)提供服務(wù)的亞洲衛(wèi)星公司（Asiasat）和亞太衛(wèi)星公司（APT）。 人造衛(wèi)星列為年的重點(diǎn)任務(wù)。這項(xiàng)絕密的工作被定為代號(hào)“”任務(wù)1970年4月24日 “東方紅一號(hào)”（DFH-1）（一星）P1972年，在上海虹橋建立了10m可搬運(yùn)地球站； 1984年4月8日，我國(guó)自行設(shè)計(jì)、制造的實(shí)驗(yàn)通信衛(wèi)星“東方紅二號(hào)”（DFH-2）發(fā)射成功 DFH2、DFH2A1997年5月12日，“東方紅三號(hào)”（DFH

11、-3）成功發(fā)射（中星6號(hào)ChinaSat-6），DFH-3中國(guó)的衛(wèi)星公司：中國(guó)通信衛(wèi)星廣播公司中星六號(hào)（ChinaSat-6）、中星八號(hào)（ChinaSat-8）中國(guó)東方通信衛(wèi)星公司 在軌衛(wèi)星有：中衛(wèi)一號(hào) 鑫諾衛(wèi)星通信有限責(zé)任公司 在軌衛(wèi)星：鑫諾-1號(hào)。主要業(yè)務(wù)：向全國(guó)傳送中央電視臺(tái)和地方臺(tái)的43套電視節(jié)目，是“村村通”工程的主要負(fù)荷衛(wèi)星，并提供電話、傳真、數(shù)據(jù)、Internet等電信業(yè)務(wù)。 另外：亞洲衛(wèi)星公司、亞太衛(wèi)星公司是設(shè)在香港的合資公司，中國(guó)相關(guān)的公司參股或控股。中國(guó)衛(wèi)星的發(fā)展情況6.2.3 衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 開(kāi)發(fā)和使用更高的頻段 Ka波段（2030GHz）、Q波段（3350GHz

12、）和V波段（5075GHz） 發(fā)展大型同步通信衛(wèi)星，向大功率、多波束覆蓋、智能化發(fā)展 、保密技術(shù)FALUNGONG HIJACK低軌衛(wèi)星群與蜂窩技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)全球移動(dòng)通信 小型衛(wèi)星通信地球站(VSAT)、衛(wèi)星電視直播DTH(DVB-S)和數(shù)字音頻廣播(DAB)步入家庭和個(gè)人用戶(hù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字、語(yǔ)音、圖像多種信號(hào)兼容的綜合業(yè)務(wù)；利用LEO衛(wèi)星和小衛(wèi)星星座實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，研究解決小衛(wèi)星之間星際激光鏈路傳輸技術(shù)，達(dá)到全球移動(dòng)通信的無(wú)縫覆蓋。 進(jìn)一步降低通信費(fèi)用，改善服務(wù)質(zhì)量 QoS 面臨地面的光纖通信系統(tǒng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)、CATV及HFC網(wǎng)絡(luò)的激烈競(jìng)爭(zhēng)和挑戰(zhàn)，必須充分發(fā)揮衛(wèi)星通信的優(yōu)勢(shì)，從技術(shù)上、

13、網(wǎng)絡(luò)管理上進(jìn)一步降低運(yùn)營(yíng)成本，從而降低通信費(fèi)用，同時(shí)提高服務(wù)質(zhì)量（QoS），以滿足用戶(hù)對(duì)各種通信業(yè)務(wù)的需求。衛(wèi)星通信的應(yīng)用領(lǐng)域(總結(jié)與補(bǔ)充)End of CH6 衛(wèi)星電視衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)電視（村村通CCT、HBO、體育賽事）、衛(wèi)星直播電視(TV)（DTH）、電視新聞（CNN、FOX news、半島電視臺(tái)、CCTV Gulf war、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)報(bào)道 ）長(zhǎng)途電信Internet、VPN（企業(yè)網(wǎng) WAL-MART）、數(shù)據(jù)傳輸（電子匯兌、報(bào)紙版面?zhèn)魉停┬l(wèi)星移動(dòng)電話（Iridium、Global star、Inmarsat）科學(xué)研究、氣象、地質(zhì)勘探、軍事間諜（FIG）全球定位導(dǎo)航（GPS Pentagon）、海

14、難救護(hù)DFH-1Echo-3DFH-2DFH-2AJUNK IN THE SPACEThe LEO environment is getting very crowded. The United States Space Command keeps track of the number of satellites in orbit. This is a graphic display of the objects in low earth orbit. According to the USSC, there are more than 8,000 objects larger than a softball now circling the globe.三顆衛(wèi)星覆蓋地球示意圖靜止衛(wèi)星的兩極通信盲區(qū)氣象及資源勘察衛(wèi)星T