電信傳輸原理及應用課程論文-PAGEII-衛(wèi)星通信發(fā)展動態(tài)李揚20122410211摘要衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電波，在兩個或多個地球站之間進行的通信。衛(wèi)星通信自1945年發(fā)展至今，大大加速了社會信息化的進程。我國衛(wèi)星的研究和使用始于20世紀70年代初。衛(wèi)星通信應用主要包括數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務中的應用、移動通信系統(tǒng)中的應用、視頻廣播業(yè)務傳輸中的應用、電話等交互式業(yè)務傳輸中的應用。隨著衛(wèi)星通信技術的進步和衛(wèi)星通信能力的提高，衛(wèi)星通信應用范圍愈來愈廣泛，服務水平愈來愈提高。在當今地面通信飛速發(fā)展的情況下，衛(wèi)星通信在發(fā)展市場中雖然遇到很大的困難和風險，甚至遭受重大挫折，但由于它的不可替代的特點決定了它仍要發(fā)展和應用。因此，從全局和長遠來看，未來衛(wèi)星通信的發(fā)展前景仍是光明而美好的。我國衛(wèi)星通信方面的發(fā)展目標：管好、用好現(xiàn)有衛(wèi)星通信系統(tǒng)，積極發(fā)展新業(yè)務、新市場、新系統(tǒng)并堅持自主建設。

目錄前言 1第一章衛(wèi)星通信發(fā)展簡史 2第二章衛(wèi)星通信應用 3第一節(jié)數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務中的應用 3第二節(jié)移動通信系統(tǒng)中的應用 3第三節(jié)視頻廣播業(yè)務傳輸中的應用 4第四節(jié)電話等交互式業(yè)務傳輸中的應用 4第三章衛(wèi)星通信的發(fā)展趨勢及我國衛(wèi)星通信的發(fā)展目標 5第一節(jié)衛(wèi)星通信的發(fā)展趨勢 5第二節(jié)我國衛(wèi)星通信的發(fā)展目標 6結(jié)論 7 前言衛(wèi)星通信是航天技術和通信技術結(jié)合的，由計算機控制的先進通信方式。它是在微波通信基礎上發(fā)展起來的一種特殊形式的微波通信。衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為離地面很高的中繼站，在兩個或多個地球站之間轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，從而實現(xiàn)它們相互之間的信息交換和信息傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健Ｋ褂玫臒o線電波頻率為微波頻段(300MHz～300GHz)?？梢哉J為衛(wèi)星通信是地面微波中繼通信的繼承和發(fā)展，是微波接力通向太空的延伸。衛(wèi)星通信是空間通信的一種形式，它主要包括衛(wèi)星固定通信、衛(wèi)星移動通信和衛(wèi)星直接廣播三大領域。由于衛(wèi)星通信具有覆蓋面大、頻帶寬、容量大、適用于多種業(yè)務、性能穩(wěn)定可靠、機動靈活、不受地理條件限制、成本與通信距離無關等優(yōu)點。多年來，它在國際通信、國內(nèi)通信、軍事通信、移動通信和廣播電視等領域得到了廣泛應用。下面我們就從衛(wèi)星通信的發(fā)展簡史、應用、趨勢等方面對衛(wèi)星通信進行概括和綜述。

第一章衛(wèi)星通信發(fā)展簡史1945年1O月，英國科學家阿瑟?克拉克發(fā)表文章，提出利用同步衛(wèi)星進行全球無線電通信的科學設想。20年后這一設想才變成了現(xiàn)實。通過不斷研究和試驗，1964年8月美國發(fā)射的第三顆“新康姆”衛(wèi)星定位于東經(jīng)155°的赤道上空，通過它成功地進行了電話、電視和傳真的傳輸試驗，并于1964年秋用它向美國轉(zhuǎn)播了在日本東京舉行的奧林匹克運動會實況。至此，衛(wèi)星通信的早期試驗階段基本結(jié)束。20世紀60年代中期，衛(wèi)星通信進入實用階段。1965年4月，西方國家財團組成的“國際衛(wèi)星通信組織”將第1代“國際通信衛(wèi)星”(IN-TELSAT-I，簡記IS-I，原名晨鳥)射入西經(jīng)35°w的大西洋上空的靜止同步軌道，正式承擔歐美大陸之間商業(yè)通信和國際通信業(yè)務。兩周后，原蘇聯(lián)也成功地發(fā)射了第一顆非同步通信衛(wèi)星“閃電-1”進入傾角為65°、遠地點為40000km、近地點為500km的準同步軌道(運行周期12h)，對其北方、西伯利亞、中亞地區(qū)提供電視、廣播、傳真和一些電話業(yè)務。這標志著衛(wèi)星通信開始了國際通信業(yè)務。20世紀7O年代初期，衛(wèi)星通信進入國內(nèi)通信。1972年，加拿大首次發(fā)射了國內(nèi)通信衛(wèi)星“ANIK”，率先開展了國內(nèi)衛(wèi)星通信業(yè)務，獲得了明顯的規(guī)模經(jīng)濟效益。地球站開始采用21m、18m、10m等較小口徑天線，用幾百瓦級行波管發(fā)射級、常溫參量放大器接收機等使地球站向小型化邁進，成本也大為下降。此間還出現(xiàn)了海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)，通過大型岸上地球站轉(zhuǎn)接，為海運船只提供通信服務。20世紀80年代，VSAT(VerySmallApertureTerminal，甚小口徑終端)衛(wèi)星通信系統(tǒng)問世，衛(wèi)星通信進入突破性的發(fā)展階段。VSAT是集通信、電子計算機技術為一體的固態(tài)化、智能化的小型無人值守地球站。VSAT技術的發(fā)展，為大量專業(yè)衛(wèi)星通信網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，開拓了衛(wèi)星通信應用發(fā)展的新局面。20世紀90年代，中、低軌道移動衛(wèi)星通信的出現(xiàn)和發(fā)展開辟了全球個人通信的新紀元，大大加速了社會信息化的進程。我國衛(wèi)星的研究和使用始于20世紀70年代初。1972年我國租用國際第4代衛(wèi)星(IS-IV)，引進國外設備，在北京和上海建立了4座大型地球站，首次開展了商業(yè)性的國際衛(wèi)星通信業(yè)務。1984年4月8日，我國成功地發(fā)射了第一顆試驗通信衛(wèi)星(STW-1)，它定點于東經(jīng)125。赤道上空。1988年3月7日和12月22日，我國又相繼成功發(fā)射了2顆經(jīng)過改進的實用通信衛(wèi)星，分別定點于東經(jīng)87.5°、110.50°赤道上空。1990年2月4日，我國成功地發(fā)射了第5顆衛(wèi)星，定點于東經(jīng)98°赤道上空，同年春又將亞洲一號衛(wèi)星(24個轉(zhuǎn)發(fā)器)送入了預定軌道。1997年5月12日，中國成功發(fā)射了第3代通信衛(wèi)星“東方紅三號(DFH-3)”衛(wèi)星，主要用于電視傳輸、電話、電報、傳真、廣播和數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務[4]。目前，全國已有近400個市、縣通過衛(wèi)星可與180多個國家和地區(qū)進行遠地通信。每個省級電視臺都有1～2套衛(wèi)星電視節(jié)目。今后還將發(fā)射具有更多轉(zhuǎn)發(fā)器的衛(wèi)星，以使我國衛(wèi)星通信的水平進入一個新的階段。

第二章衛(wèi)星通信應用第一節(jié)數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務中的應用國外早期興起的VSAT系統(tǒng)，主要用于在主站與各遠端小站之間的數(shù)據(jù)通信。具體應用有兩個方面：一是跨國公司或行業(yè)的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)、用于總部與各連鎖店（分支機構(gòu)）之間的數(shù)據(jù)通信；二是分級管理的計算機網(wǎng)，用于主機與各分機（或個人計算機）之間的數(shù)據(jù)通信。VSAT是集通信、電子計算機技術為一體的固態(tài)化、智能化的小型無人值守地球站，一般C頻段VSAT站的天線口徑越3m，Ku頻段的天線口徑為1.8m、1.2m或更小，可以把這種小站建在樓頂上或就近的地方而直接為用戶服務。VSAT技術的發(fā)展，為大量專業(yè)衛(wèi)星通信網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，開創(chuàng)了衛(wèi)星通信應用發(fā)展的新局面。衛(wèi)星系統(tǒng)還非常適合為不同地域的大計算機系統(tǒng)或計算機局域網(wǎng)之間提供互聯(lián)鏈路，其數(shù)據(jù)傳輸速率一般為N*64kbit/s。第二節(jié)移動通信系統(tǒng)中的應用進入20實際90年代以來，在通信、電子、航天等高技術發(fā)展的推動下，移動衛(wèi)星通信的發(fā)展十分迅速。除INMARSAT系統(tǒng)以外，目前有幾個系統(tǒng)以提供商用或近期即可提供商用。這些系統(tǒng)可分為三類：第一類是地軌道移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)，如美國Motorola公司提出的“銥”系統(tǒng)和美國LoralQualcomm公司提出的“全球星”系統(tǒng)；第二類是中軌道移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)，如全球個人衛(wèi)星通信公司提出的國際個人衛(wèi)星通信系統(tǒng)；第三類是靜止軌道移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)，如加拿大TMI與美國AMSC合作開發(fā)的北美MSAT系統(tǒng)以及亞洲蜂窩系統(tǒng)。其中，中、低軌道移動衛(wèi)星通信時延小，易于實現(xiàn)手機通信，可實現(xiàn)全球覆蓋，但需要十幾顆，幾十顆，甚至數(shù)百顆衛(wèi)星，故投資較大，主要用于全球移動衛(wèi)星通信。目前典型的商用衛(wèi)星通信系統(tǒng)有：靜止軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)、INMARST系統(tǒng)、中軌衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)ICO系統(tǒng)（國際海事衛(wèi)星通信組織）、低軌衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)Iridium系統(tǒng)（美國Motorol公司）、GlobalStar系統(tǒng)（美國Loral和Qualcomm公司）。第三節(jié)視頻廣播業(yè)務傳輸中的應用目前，世界上運行的GEO衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中，有三分之二用于電視和視頻廣播。利用衛(wèi)星廣播系統(tǒng)傳送數(shù)字化的視頻信號的方式有以下3種形式。一是點對多點的TV節(jié)目分配：數(shù)字視頻信號從演播室通過衛(wèi)星系統(tǒng)傳送到地區(qū)廣播站或地區(qū)電纜TV系統(tǒng)接收站，從而完成節(jié)目的分配。通常所傳送的信號是寬帶的多路數(shù)據(jù)流。二是點到點的傳輸：用于數(shù)字視頻信號從實況直播現(xiàn)場到演播室，或從一個演播室到另一個演播室的衛(wèi)星傳輸。三是點對多點的直接到戶廣播方式：在衛(wèi)星直播系統(tǒng)中，家庭用戶接收機用0.5m左右的天線，可接受5～8路視頻信號。此外，遠程教育系統(tǒng)是交互式視頻廣播系統(tǒng)的重要分支。我國衛(wèi)星廣播電視節(jié)目是集體接受，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的電視節(jié)目通過上千個以城市為單位的有線電視臺接受，再經(jīng)由電纜或微波進入家庭，在C頻段中這種衛(wèi)星電視接受的天線口徑一般需要3m～6m，在Ku頻段接收天線科技需要2.4m～4.2m，賓館、飯店和有線電視網(wǎng)覆蓋不到的地區(qū)可采用2.4m～4.2m（C頻段）或1.5m～2.4m（Ku頻段）天線集體接收入戶。邊遠山區(qū)的個體用戶也可用1.5m～3m（C頻段）或0.8m～1.2m（Ku頻段）天線接收。隨著技術進步，全球正掀起一場衛(wèi)星電視革命，主要是采用直播衛(wèi)星電視和數(shù)字化頻帶壓縮技術。例如：用戶采用0.45m直徑電線直接接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的電視節(jié)目，一套電視節(jié)目只需占用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器貸款7MHZ，節(jié)省了轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬和轉(zhuǎn)播費用。第四節(jié)電話等交互式業(yè)務傳輸中的應用電話業(yè)務是衛(wèi)星通信系統(tǒng)支持的重要業(yè)務之一，但與地面光纜支持的PSTN電話網(wǎng)相比較，其經(jīng)濟性是問題的關鍵。衛(wèi)星信道容量小、成本高，只有在地面網(wǎng)無法覆蓋（或建立相應的地面投資極高二效益甚低）的鄉(xiāng)村地區(qū)的用戶才使用衛(wèi)星電話。GEO衛(wèi)星離地面高，信號傳輸延時長（約250ms）。如果系統(tǒng)用來支持電話業(yè)務，會晤雙方會有脫離接觸的感覺。另外，衛(wèi)星通信系統(tǒng)長的傳播延時還會帶來回波干擾的問題。隨著用戶對多種業(yè)務需要的增長，要求衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有支持寬帶多媒體業(yè)務的能力，包括：具有支持高數(shù)據(jù)傳輸速率的能力（155Mbit/s，甚至更高）；具有多路電話信道；支持電視會議和可視電話業(yè)務；能傳輸高分辨率彩色圖像；在Internet環(huán)境下，提供語音/數(shù)據(jù)/視頻綜合業(yè)務。

第三章衛(wèi)星通信的發(fā)展趨勢及我國衛(wèi)星通信的發(fā)展目標第一節(jié)衛(wèi)星通信的發(fā)展趨勢隨著衛(wèi)星通信技術的進步和衛(wèi)星通信能力的提高，衛(wèi)星通信應用范圍愈來愈廣泛，服務水平愈來愈提高。在當今地面通信飛速發(fā)展的情況下，衛(wèi)星通信在發(fā)展市場中雖然遇到很大的困難和風險，甚至遭受重大挫折，但由于它的不可替代的特點決定了它仍要發(fā)展和應用。因此，從全局和長遠來看，未來衛(wèi)星通信的發(fā)展前景仍是光明而美好的。①地面電信網(wǎng)通常由交換網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和接入網(wǎng)組成，現(xiàn)代衛(wèi)星通信技術都可實現(xiàn)上述功能。技術上衛(wèi)星通信系統(tǒng)已能做到不依賴地面電信網(wǎng)獨立成網(wǎng)，直接向公眾提供各種通信服務。這對有通信需求但無地面通信設施或建立地面通信設施不經(jīng)濟的地區(qū)有重要意義。這些地區(qū)是發(fā)展衛(wèi)星通信業(yè)務的主要市場。②隨著衛(wèi)星固定通信業(yè)務和衛(wèi)星直接廣播業(yè)務用戶終端進一步小型化和可移動性，與衛(wèi)星移動通信業(yè)務用戶終端的區(qū)別將減??；同樣，隨著衛(wèi)星直接廣播業(yè)務由單向電視和聲音廣播向雙向多媒體通信業(yè)務發(fā)展，衛(wèi)星直接廣播業(yè)務與衛(wèi)星固定通信業(yè)務的區(qū)別也將減?。淮送?，這三種業(yè)務都在往寬帶多媒體通信業(yè)務發(fā)展。這三種業(yè)務同一性增加、互異性減小的趨勢，體現(xiàn)了這三種業(yè)務正在往融合方向發(fā)展，這種發(fā)展將更妤地適應人們進行各種活動的需要。③各種衛(wèi)星通信網(wǎng)與多種地面業(yè)務傳輸網(wǎng)將進一步互連互通,成為地面業(yè)務傳輸網(wǎng)不可缺少的補充和延伸，并與地面通信網(wǎng)一起聯(lián)合組成全球無縫隙覆蓋的海陸空立體通信網(wǎng)。④地面電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和有線電視網(wǎng)將繼續(xù)往三網(wǎng)融合方向發(fā)展。自然，作為地面三網(wǎng)補充和延伸的衛(wèi)星通信網(wǎng)也參與了融合。其步驟是不同性能和用途的衛(wèi)星通信網(wǎng)先分別接入各種地面通信網(wǎng)發(fā)揮它們的作用，然后隨著地面三網(wǎng)融合很自然地成為四網(wǎng)融合。⑤寬帶多媒體衛(wèi)星通信將會有重大發(fā)展，將成為地面信息高速公路的一個重要組成部分。它將為正在到來的信息化社會提供各種服務。⑥衛(wèi)星移動通信業(yè)務將會由小到大逐漸發(fā)展起來，將成為個人通信業(yè)務一個不可缺少的組成部分。在第二代地面移動通信業(yè)務基礎上發(fā)展起來的第三代移動通信業(yè)務將包含衛(wèi)星移動通信業(yè)務。第三代移動通信業(yè)務的開通和進一步發(fā)展將使人們進入真正的個人通信時代。第二節(jié)我國衛(wèi)星通信的發(fā)展目標在衛(wèi)星固定通信方面：管好、用好現(xiàn)有衛(wèi)星通信系統(tǒng)，積極發(fā)展新業(yè)務、新市場、新系統(tǒng)；自主建設并運營以VSAT設備為主體覆蓋全國的衛(wèi)星公用通信網(wǎng)；大力發(fā)展國產(chǎn)衛(wèi)星和地球站，逐步提高國產(chǎn)設備市場占有率；自主建設并運營星上處理的新一代區(qū)域性衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)；2010年前適時發(fā)射國產(chǎn)星上處理衛(wèi)星，初步建成新一代寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)。在衛(wèi)星移動通信方面：管好、用好現(xiàn)有衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，大力開發(fā)新業(yè)務、新市場；自主建設并運營手持式用戶終端為主的區(qū)域性衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，2010年前適時發(fā)射首顆試驗衛(wèi)星，初步建成區(qū)域性衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)；積極參與國際性組織的全球覆蓋衛(wèi)星通信系統(tǒng)規(guī)劃、設計、建設和經(jīng)營活動。在衛(wèi)星視頻廣播方面：利用現(xiàn)有”亞洲之星”，開通和發(fā)展L頻段聲音直播業(yè)務；利用現(xiàn)有通信衛(wèi)星，繼續(xù)發(fā)展Ku頻段DTH電視直播業(yè)務；自主建設并運營我國的L頻段國內(nèi)衛(wèi)星數(shù)字聲音直播系統(tǒng)；