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網(wǎng)絡(luò)接入方式綜述之五:衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信技術(shù)

云知道

近十年來，國內(nèi)信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對通信基礎(chǔ)設(shè)施提出了越來越高的要求 。各種網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)越來越受到人們的重視 。網(wǎng)絡(luò)接入大致上可分為網(wǎng)絡(luò)接入和單機接入兩類 。許多技術(shù)如DDN，xDSL，56K，ISDN，微波，幀中繼，衛(wèi)星通信等都成為人們的關(guān)注對象 。為便于大家作網(wǎng)絡(luò)連接，我們將從用戶應(yīng)用的角度上陸續(xù)介紹這些技術(shù)和相關(guān)情況 。本文簡要介紹衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信技術(shù) 。
一、概述
衛(wèi)星通信傳輸技術(shù)是利用衛(wèi)星通信的多址傳輸方式，為全球用戶提供大跨度、大范圍、遠距離的電視和數(shù)據(jù)廣播、定點式數(shù)據(jù)通信、以及漫游和機動靈活的移動通信服務(wù)，是陸基通信系統(tǒng)的擴展和延伸，在邊遠地區(qū)、山區(qū)、海島、受災區(qū)、遠洋船只和遠航飛機等應(yīng)用場所更具獨特的優(yōu)越性 。
按照系統(tǒng)采用的技術(shù)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可分為靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)、中軌道衛(wèi)星系統(tǒng)和低軌道衛(wèi)星系統(tǒng) 。靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)成熟，成本相對較低；低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)具有傳輸延時短、路徑損耗小、易實現(xiàn)全球覆蓋和避免了靜止軌道的擁擠等優(yōu)點；而中軌道衛(wèi)星系統(tǒng)則兼有上述兩種系統(tǒng)的優(yōu)缺點 。
近年來隨著INTERNET的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)了大量多媒體信息，使得原來本已擁擠的通信線路更加緊張 。在現(xiàn)實條件下，INTERNET在現(xiàn)有的覆蓋全球的電信網(wǎng)絡(luò)之上實現(xiàn)完全陸基連接方式是不可能的 。因此，許多跨國公司把的解決方案寄托在衛(wèi)星通信網(wǎng)上 。甚至Microsoft的Bill Gates總裁也看重衛(wèi)星通信市場的廣闊前景，聯(lián)合開發(fā)Teledesic衛(wèi)星系統(tǒng)，準備在2002年左右發(fā)射288顆近地軌道衛(wèi)星形成覆蓋全球各個角落的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 。
和地面通信網(wǎng)絡(luò)相比，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)有著其許多獨特的優(yōu)點 。首先，極高的工作頻率為高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸提供了可能，其Ku波段工作在11－18GHz，Ka波段工作在18－31GHz，很容易實現(xiàn)上百兆的傳輸能力；另外，衛(wèi)星覆蓋面廣，采用地球同步靜止軌道衛(wèi)星，運行在36000公里的高空，只需三顆衛(wèi)星就能覆蓋到地球的每一個角落 。但是由于36000公里的高空距離所造成的240毫秒的空間延時，無法實現(xiàn)實時信息傳輸 。低軌道衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)可以減少無線空間傳輸時延，但需要發(fā)射更多的衛(wèi)星才能覆蓋全球，如Motorola公司的銥系統(tǒng)由66顆衛(wèi)星組成 。
二、技術(shù)
1、空間段技術(shù)
衛(wèi)星通信系統(tǒng)空間段技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在衛(wèi)星星體的重量、功率和尺寸不斷增大，壽命不斷延長，星上通信設(shè)備和功能不斷增強(日趨復雜和完善) 。
衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)目增多，從最少1個增加到48個，同時每個轉(zhuǎn)發(fā)器的容量增加到36MHz(C波段)/54MHz(Ku波段)；使用頻段從C波段(6/4GHz)移向Ku波段(14/12GHz或14/11GHz)；星上天線增多，從第四代衛(wèi)星開始逐步形成由全球波束、半球波束、區(qū)域波束和點波束組成的多波束系統(tǒng)，頻率復用次數(shù)增多；實現(xiàn)星上波束交換 。
2、地面段技術(shù)
由于固化器件、微電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，地球地面站以往采用的超低溫參數(shù)放大器、速調(diào)管或行波管放大器分別可用全固化常溫低噪聲放大器和全固化功率放大器來代替；再加上衛(wèi)星功率不斷增大，這些使得地面站逐步由大變小，天線直徑由30米減小到幾米甚至不到1米 。
3、組網(wǎng)技術(shù)
多址復用通信方式使衛(wèi)星可以同時提供電話、電視和數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù) 。多址技術(shù)和星上交換技術(shù)的發(fā)展允許更多的地面站同時合理地利用衛(wèi)星資源；除了點對點聯(lián)網(wǎng)外，還可以實現(xiàn)一點對多點的廣播式聯(lián)網(wǎng)，另外可根據(jù)需要組成星形結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò) 。
4、頻率復用
衛(wèi)星系統(tǒng)中通常采用兩種辦法來實現(xiàn)頻率復用 。一種辦法是同一頻帶采用不同極化，如垂直極化和水平極化 。左旋圓極化和右旋圓極化等；另一種辦法是不同波束內(nèi)重復使用同一頻帶，此辦法廣泛使用于多波束系統(tǒng)中 。

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